JP2024058809A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効果的な放熱を実現する電力変換装置を提供する。【解決手段】スイッチング素子、直流端子及び交流端子を有する半導体モジュールと、前記半導体モジュールの前記直流端子と接続するコンデンサ端子を有するコンデンサモジュールと、冷却モジュールと、を備え、前記冷却モジュールは、前記半導体モジュールが有する放熱部に対向して設けられる第１冷却面と、前記直流端子又は前記コンデンサ端子に対向して設けられる第２冷却面と、前記コンデンサモジュールを冷却する第３冷却面と、を有し、前記第３冷却面は、前記第１冷却面及び前記第２冷却面のそれぞれと交差する方向に延びる電力変換装置。【選択図】図１

Description

本開示は、電力変換装置に関する。

駆動源としてモータが用いられている電動車両は、電力変換装置を搭載する。電力変換装置の一つとして、バッテリからの直流電力をモータへの交流電力に変換するインバータが挙げられる。インバータには、電力変換を行うスイッチング素子が実装された半導体モジュール、直流電圧を平滑化するコンデンサ素子を有したコンデンサモジュール及び半導体モジュールを冷却する冷却器を備えたものが知られている。コンデンサ素子には半導体モジュールのスイッチングによりリップル電流が流れるため、コンデンサ素子自体は電力を消費して発熱する。また、コンデンサ素子は半導体モジュールとバスバーを介して接続されているため、半導体モジュールが高温になるとバスバーを介して半導体モジュールからコンデンサ素子へ熱が伝わり、伝わった熱によりコンデンサ素子も高温になる。

電動車両用インバータには，小型で大容量、高精度のフィルムコンデンサが多く使われる。一方、フィルムコンデンサの耐熱温度は、半導体モジュール等に対して低く、高温状態で劣化が加速する。電力変換装置の高出力密度化に伴い、コンデンサの内部温度上昇が顕著になり，コンデンサ素子の温度上昇への対策が課題となっている。

上記背景に対して、特許文献１及び特許文献２では、コンデンサ素子と電気的に接続するバスバーを冷却する冷却構造を、コンデンサモジュールに追加することで、コンデンサ素子の温度上昇を抑制している。

特許文献１には、半導体モジュールと、コンデンサモジュールと、冷却器と、を備える電力変換装置が開示されている。特許文献１には、コンデンサモジュールがコンデンサケースの内部に冷却器と熱的に接続されている放熱用金属体を備えることが開示されている。

特許文献２には、コンデンサと、コンデンサの両面に配され、コンデンサを冷却する放熱部と、を備える電力変換装置が開示されている。特許文献２には、コンデンサが、コンデンサ素子と、コンデンサ素子に形成された電極部と、電極部に接続されたバスバーと、コンデンサ素子及びバスバーの一部を封止する樹脂部材と、を備えることが開示されている。特許文献２には、バスバーは、放熱部とコンデンサとの並び方向に直交する方向に樹脂部材から突出して形成され、外部と電気的に接続される露出部分を有することが開示されている。特許文献２には、当該露出部分は、並び方向における前記コンデンサの中心部よりも放熱部に近い側において、樹脂部材から突出して形成されていることが開示されている。

特開２０２１－１９７８３８号公報 特開２０１９－０２４３１９号公報

特許文献１に記載の電力変換器では、半導体モジュールとバスバーから伝わる熱を逃がすことを目的として、放熱板をバスバーの近辺に設置している。しかしながら、バスバーの熱が充填用樹脂、放熱板を経由して冷却体へ伝わるため、放熱経路が長く、放熱効果が限られる。

また、特許文献２に記載の電力変換器では、コンデンサ素子で発生するジュール熱による温度上昇を低減する目的で、電極部に冷却体を密接させ、効率的な放熱を実現した。一方、コンデンサの樹脂部材、内部バスバーの構造が複雑になり、バスバー断面積の減少、長さの増加による配線抵抗と配線インピータンスの増加及びそれによるスイッチング損失増加、半導体モジュールの発熱増加が懸念される。

さらに、特許文献１及び特許文献２のそれぞれに記載の電力変換器のように、コンデンサモジュールに冷却機構を持たせる方法には、電力変換装置の体積の増加と、製造コスト増加の問題がある 。

電力変換装置において、コンデンサモジュールに冷却機構を内蔵させずに、効果的な放熱を実現するとともに、電力変換装置の小型化及び製造コストの抑制が求められている。

本開示は、効果的な放熱を実現する電力変換装置を提供する。

本開示の一の態様によれば、スイッチング素子、直流端子及び交流端子を有する半導体モジュールと、前記半導体モジュールの前記直流端子と接続するコンデンサ端子を有するコンデンサモジュールと、冷却モジュールと、を備え、前記冷却モジュールは、前記半導体モジュールが有する放熱部に対向して設けられる第１冷却面と、前記直流端子又は前記コンデンサ端子に対向して設けられる第２冷却面と、前記コンデンサモジュールを冷却する第３冷却面と、を有し、前記第３冷却面は、前記第１冷却面及び前記第２冷却面のそれぞれと交差する方向に延びる電力変換装置を提供する。

本開示の電力変換装置によれば、効果的な放熱を実現できる。

図１は、本実施形態に係る電力変換装置の斜視図である。 図２は、本実施形態に係る電力変換装置の上面図である。 図３は、本実施形態に係る電力変換装置の側面図である。 図４は、本実施形態に係る電力変換装置における電気的接続を説明する図である。 図５は、本実施形態に係る電力変換装置が備える半導体モジュールの斜視図である。 図６は、本実施形態に係る電力変換装置が備える半導体モジュールの上面図である。 図７は、本実施形態に係る電力変換装置が備える半導体モジュールの底面図である。 図８は、本実施形態に係る電力変換装置が備える半導体モジュールの側面図である。 図９は、本実施形態に係る電力変換装置が備えるコンデンサモジュールの上面図である。 図１０は、本実施形態に係る電力変換装置が備えるコンデンサモジュールの正面図である。 図１１は、本実施形態に係る電力変換装置が備えるコンデンサモジュールの背面図である。 図１２は、本実施形態に係る電力変換装置が備えるコンデンサモジュールの側面図である。 図１３は、本実施形態に係る電力変換装置が備えるコンデンサモジュールの内部構成を示す上面図である。 図１４は、本実施形態に係る電力変換装置が備えるコンデンサモジュールの内部構成を示す正面図である。 図１５は、本実施形態に係る電力変換装置が備えるコンデンサモジュールの内部構成を示す背面図である。 図１６は、本実施形態に係る電力変換装置が備えるコンデンサモジュールの内部構成を示す側面図である。 図１７は、本実施形態に係る電力変換装置が備えるコンデンサモジュールの内部構成を示す正面図である。 図１８は、本実施形態に係る電力変換装置が備える冷却モジュールの上面図である。 図１９は、本実施形態に係る電力変換装置が備える冷却モジュールの正面図である。 図２０は、本実施形態に係る電力変換装置が備える冷却モジュールの背面図である。 図２１は、本実施形態に係る電力変換装置が備える冷却モジュールの側面図である。 図２２は、本実施形態に係る電力変換装置が備える冷却モジュールの断面図である。 図２３は、本実施形態に係る電力変換装置が備える冷却モジュールの断面図である。 図２４は、本実施形態に係る電力変換装置が備える冷却モジュールの断面図である。 図２５は、本実施形態に係る電力変換装置が備える冷却モジュールの斜視図である。 図２６は、本実施形態に係る電力変換装置の熱の流れを説明する図である。 図２７は、本実施形態に係る電力変換装置の熱の流れを説明する図である。

以下、実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、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及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。

なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の又は対応する機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する場合がある。また、理解を容易にするために、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。

平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右及び前後等の方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、それぞれ略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。

例えば、略平行は、２つの線あるいは２つの面が互いに完全に平行でなくても、製造上許容される範囲内で互いに平行として扱うことができることを意味する。他の略直角、略直交、略水平及び略垂直のそれぞれについても、略平行と同様に、２つの線又は２つの面の相互の位置関係が製造上許容される範囲内であればそれぞれに該当することが意図される。

＜電力変換装置＞
本実施形態に係る電力変換装置について説明する。図１は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１の斜視図である。図２は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１の上面図である。図３は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１の側面図である。

なお、図面には、説明の便宜のために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸（ＸＹＺ軸）からなる仮想三次元座標系（ＸＹＺ直交座標系）が設定される。例えば、図面の紙面に対して垂直な座標軸について、座標軸の丸の中に黒丸印を示す場合は紙面に対して手前側が座標軸の正の領域であることを表している。また、座標軸の丸の中にバツ印を示す場合は紙面に対して手前側が座標軸の負の領域であることを表している。

ただし、当該座標系は、説明のために定めるものであって、本実施形態に係る電力変換装置等の姿勢について限定するものではない。

なお、以下の図面では、Ｘ軸方向は半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれとコンデンサモジュール２０とが並ぶ方向とする。また、Ｙ軸方向は、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃが並ぶ方向とする。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向とする。

また、Ｘ軸方向に沿って、対象を＋Ｘ側からＸ軸と反対向きに見る図を正面図、対象を－Ｘ側からＸ軸と同じ向きに見る図を背面図という。Ｘ軸方向に沿って、対象を＋Ｘ側からＸ軸と反対向きに見ることを正面視、対象を－Ｘ側からＸ軸と同じ向きに見ることを背面視という。Ｙ軸方向に沿って、対象を－Ｙ側からＹ軸と反対向きに見る図を側面図という。Ｚ軸方向に沿って、対象を＋Ｚ側からＺ軸と反対向きに見る図を上面図、対象を－Ｚ側からＺ軸と同じ向きに見る図を底面図という。Ｚ軸方向に沿って、対象を＋Ｚ側からＺ軸と反対向きに見ることを上面視という。

なお、正面図を基準にして、Ｘ軸方向を前後方向、Ｙ軸方向を左右方向、Ｚ軸方向を上下方向、という場合がある。対象に対して、＋Ｘ側を前側、－Ｘ側を後側、＋Ｙ側を右側、－Ｙ側を左側、＋Ｚ側を上側、－Ｚ側を下側、という場合がある。

電力変換装置１は、直流電力を交流電力に変換する。電力変換装置１は、例えば、駆動源にモータが用いられる電動車両に使用される。電力変換装置１は、例えば、バッテリから供給される直流電力を、モータを駆動するために交流電力に変換する。電力変換装置１は、例えば、インバータである。

電力変換装置１は、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃと、コンデンサモジュール２０と、冷却モジュール３０と、を備える。

電力変換装置１の使用状態について説明する。図４は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１における電気的接続を説明する図である。電力変換装置１は、直流電源８１からの直流電力を、交流電力に変換してモータ８２に供給する。

直流電源８１は、コンデンサモジュール２０に接続される。コンデンサモジュール２０により、直流電源８１から供給される電力の電圧が平滑化される。また、コンデンサモジュール２０と並列に、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれが接続される。半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれは、スイッチング素子Ｔｕ及びスイッチング素子Ｔｄを備える。半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれは、制御信号に基づいて、直流電力を交流電力に変換して、モータ８２に供給する。

次に、電力変換装置１が備える半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃと、コンデンサモジュール２０と、冷却モジュール３０と、のそれぞれについて詳細を説明する。

［半導体モジュール１０］
電力変換装置１が備える半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃについて説明する。半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれを区別して説明する必要がない場合は、それぞれを総称して半導体モジュール１０と呼ぶ場合がある。ここでは、半導体モジュール１０を用いて、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれについて説明する。

図５は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備える半導体モジュール１０の斜視図である。図６は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備える半導体モジュール１０の上面図である。図７は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備える半導体モジュール１０の底面図である。図８は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備える半導体モジュール１０の側面図である。

半導体モジュール１０は、１相分の上下アームを構成する２つのスイッチング素子がパッケージされたいわゆる２ｉｎ１の半導体モジュールである。また、半導体モジュール１０は、いわゆる片面冷却型の半導体モジュールである。半導体モジュール１０は、内部に、２つのスイッチング素子を備える。半導体モジュール１０が備えるスイッチング素子は、図４におけるスイッチング素子Ｔｕ及びスイッチング素子Ｔｄに相当する。

なお、半導体モジュール１０が備えるスイッチング素子は、例えば、パワートランジスタである。より具体的には、半導体モジュール１０が備えるスイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。なお、半導体モジュール１０が備えるスイッチング素子は、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＦＷＤ（Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等でもよい。また、半導体モジュール１０が備えるスイッチング素子は、前述のＩＧＢＴやＦＷＤをワンチップ化したＲＢ－ＩＧＢＴ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ－Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）でもよい。さらに、半導体モジュール１０が備えるスイッチング素子は、前述のＩＧＢＴやＦＷＤをワンチップ化したＲＣ－ＩＧＢＴ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ－Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）でもよい。

半導体モジュール１０は、略直方体状の外形を有するパッケージ部１１を有する。パッケージ部１１は、スイッチング素子を内蔵する。パッケージ部１１は、樹脂、例えば、エポキシ樹脂により形成される。パッケージ部１１は、上側に上面１１Ａと、下側に下面１１Ｂと、を有する。上面１１Ａ及び下面１１Ｂのそれぞれは、ＸＹ平面に沿って平行に延びる面である。また、パッケージ部１１は、後側に側面１１Ｃと、前側に側面１１Ｄと、を有する。側面１１Ｃ及び側面１１Ｄのそれぞれは、ＹＺ平面に沿って平行に延びる面である。さらに、パッケージ部１１は、右側に側面１１Ｅと、左側に側面１１Ｆと、を有する。側面１１Ｅ及び側面１１Ｆのそれぞれは、ＺＸ平面に沿って平行に延びる面である。

半導体モジュール１０は、側面１１ＣからＸ軸方向に沿ってＸ軸と反対向きに突出して設けられる直流端子１２及び直流端子１３を備える。また、半導体モジュール１０は、側面１１ＤからＸ軸方向に沿ってＸ軸と同じ向きに突出して設けられる交流端子１４を備える。さらに、半導体モジュール１０は、上面１１ＡからＺ軸方向に沿ってＺ軸と同じ向きに突出して設けられる制御端子１５及び制御端子１６を備える。さらにまた、半導体モジュール１０は、下面１１Ｂに放熱板１７を備える。

（直流端子１２及び直流端子１３）
直流端子１２及び直流端子１３のそれぞれは、コンデンサモジュール２０に接続される。外部の直流電源から供給された直流電力が、コンデンサモジュール２０を介して直流端子１２及び直流端子１３のそれぞれに供給される。直流端子１２及び直流端子１３のいずれか一方が直流電源のプラス端子に、他方が直流電源のマイナス端子に接続される。

直流端子１２及び直流端子１３のそれぞれは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延びる板状の形状を有する。直流端子１２は、上面視で、直流端子１３と同一の形状を有する。直流端子１２及び直流端子１３のそれぞれは、導電材料、例えば、金属により形成される。

半導体モジュール１０は、直流端子１２と直流端子１３との間に、絶縁材料で形成される絶縁部材１８を備える。絶縁部材１８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延びる板状の形状を有する。絶縁部材１８は、Ｙ軸方向に沿って、直流端子１２及び直流端子１３のそれぞれと上面視で同じ長さである。一方、絶縁部材１８は、Ｘ軸方向に沿って、直流端子１２及び直流端子１３のそれぞれより、上面視で後側（－Ｘ側）に長い。

直流端子１２は、直流端子１３の上側に、絶縁部材１８を介して重ねて設けられる。言い換えると、直流端子１２と直流端子１３とは、絶縁部材１８を介して、Ｚ軸方向（上下方向）に重ねられる。直流端子１２と直流端子１３とが上下方向に重ねられることにより、導体間のインピーダンスを小さくできる。

また、直流端子１２及び直流端子１３のそれぞれが、側面１１Ｃから略垂直に突出することにより、端子長をできるだけ短くできる。端子長を短くすることにより、配線インピータンスを低減できる。

（交流端子１４）
交流端子１４は、外部の負荷、例えば、モータに接続される。交流端子１４から、外部の負荷に交流電力を供給する。

交流端子１４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延び、Ｘ軸方向に長い板状の形状を有する。交流端子１４は、配線を締結部材、例えばねじ、により接続するために、貫通孔を有する。交流端子１４は、導電材料により形成される。

（制御端子１５及び制御端子１６）
制御端子１５及び制御端子１６のそれぞれは、外部の制御回路から半導体モジュール１０に内蔵されるスイッチング素子を制御する信号を受信する。半導体モジュール１０に内蔵されるスイッチング素子は、制御端子１５又は制御端子１６のいずれかから入力される制御信号に基づいて動作する。スイッチング素子が制御端子１５又は制御端子１６のいずれかから入力される制御信号に基づいて動作することにより、半導体モジュール１０は、直流電力を交流電力に変換する。

制御端子１５及び制御端子１６のそれぞれは、Ｚ軸方向に沿って延びる棒状の形状を有する。交流端子１４は、導電材料により形成される。

（放熱板１７）
放熱板１７は、半導体モジュール１０に内蔵されるスイッチング素子において発生する熱を放熱する。放熱板１７は、半導体モジュール１０に内蔵されるスイッチング素子から熱を効率よく伝達されるように、スイッチング素子に熱的に接続される。

放熱板１７は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延びる板状の形状を有する。放熱板１７は、パッケージ部１１から下側（－Ｚ側）に露出して設けられる。放熱板１７は、熱伝導性の高い部材、例えば、金属、により形成される。

［コンデンサモジュール２０］
コンデンサモジュール２０は、外部の直流電源におけるプラス端子とマイナス端子のとの間に接続される。コンデンサモジュール２０は、容量素子として機能する。

コンデンサモジュール２０について説明する。図９は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０の上面図である。図１０は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０の正面図である。図１１は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０の背面図である。図１２は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０の側面図である。

コンデンサモジュール２０は、ケース２１と、シート２２と、を備える。コンデンサモジュール２０は、ケース２１の後側（－Ｘ側）の側面から突出して設けられる電源端子２３ｓ及び電源端子２４ｓを備える。電源端子２３ｓ及び電源端子２４ｓのいずれか一方は直流電源のプラス端子に、他方は直流電源のマイナス端子に接続する。また、コンデンサモジュール２０は、シート２２の前側（＋Ｘ側）から突出して設けられるコンデンサ端子２３ｔａ、コンデンサ端子２４ｔａ、コンデンサ端子２３ｔｂ、コンデンサ端子２４ｔｂ、コンデンサ端子２３ｔｃ及びコンデンサ端子２４ｔｃを備える。

コンデンサ端子２３ｔａ、コンデンサ端子２４ｔａは、それぞれ半導体モジュール１０ａの直流端子１２、直流端子１３に接続する。コンデンサ端子２３ｔｂ、コンデンサ端子２４ｔｂは、それぞれ半導体モジュール１０ｂの直流端子１２、直流端子１３に接続する。コンデンサ端子２３ｔｃ、コンデンサ端子２４ｔｃは、それぞれ半導体モジュール１０ｃの直流端子１２、直流端子１３に接続する。

（ケース２１）
ケース２１は、内部に、後述するバスバー２３及びバスバー２４と、複数のコンデンサ素子２５と、を備える。ケース２１は、内部に備えるバスバー２３及びバスバー２４と、複数のコンデンサ素子２５と、を保護する。ケース２１は、前側（＋Ｘ側）が開放した箱状の形状を有する。ケース２１は、絶縁部材、例えば、絶縁樹脂、により形成される。

（シート２２）
シート２２は、ケース２１における前側（＋Ｘ側）の開口を塞いで覆うように設けられる。また、シート２２は、ケース２１の内部の部材、具体的には、バスバー２３及びバスバー２４と冷却モジュール３０との電気的絶縁を確保する。バスバー２３及びバスバー２４は、シート２２により覆われる。

シート２２は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に延びる板状の形状を有する。シート２２は、熱伝導率の高い絶縁性部材により形成される。シート２２の前側の面が伝熱面２２Ａとなる。

シート２２に用いられる絶縁性部材は、絶縁破壊電圧が１キロボルト（ｋＶ）以上、熱伝導率が０．８ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以上であることが望ましい。シート２２は、例えば、高熱伝導タイプの放熱ゲルシート、ガラス繊維で補強した熱伝導シートでもよい。また、シート２２は、液状ギャップ充填材料を硬化させて形成したシートでもよい。シート２２は、接触する部材との間の熱伝達を促進するために、接触する面に密着できるような柔軟性のある素材により形成されることが望ましい。

次に、コンデンサモジュール２０の内部構造について説明する。図１３は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０の内部構成を示す上面図である。図１４は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０の内部構成を示す正面図である。図１５は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０の内部構成を示す背面図である。図１６は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０の内部構成を示す側面図である。図１７は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０の内部構成を示す正面図である。

具体的には、図１３から図１６のそれぞれは、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０について、ケース２１及びシート２２を取り外した状態を示す図である。図１７は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備えるコンデンサモジュール２０について、ケース２１、シート２２、バスバー２３及びバスバー２４を取り外した状態を示す図である。

コンデンサモジュール２０は、ケース２１の内部に、バスバー２３及びバスバー２４と、複数のコンデンサ素子２５と、を備える。複数のコンデンサ素子２５は、バスバー２３とバスバー２４との間に位置する。

（バスバー２３）
バスバー２３は、複数のコンデンサ素子２５のそれぞれにおける一方の電極２５ｅ１と電気的に接続する。バスバー２３は、導電材料により形成される。バスバー２３は、縦板部２３ｆと、横板部２３ｇと、縦板部２３ｒと、を有する。バスバー２３は、例えば、金属性の板を曲げ加工して形成される。なお、バスバー２３の加工方法については、曲げ加工に限らず適宜加工方法を選択してもよい。

縦板部２３ｆは、バスバー２３における前側（＋側）に設けられる。縦板部２３ｆは、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に延び、正面視で長方形状の形状を有する。縦板部２３ｆは、横板部２３ｇの前側（＋Ｘ側）の端部からＺ軸方向に沿ってＺ軸と反対向きに延びる。縦板部２３ｆは、ＹＺ平面に平行な面である前面２３ｆＡを有する。

縦板部２３ｆは、前面２３ｆＡに、コンデンサ端子２３ｔａ、コンデンサ端子２３ｔｂ及びコンデンサ端子２３ｔｃを有する。コンデンサ端子２３ｔａ、コンデンサ端子２３ｔｂ及びコンデンサ端子２３ｔｃのそれぞれは、前面２３ｆＡからＸ軸方向に沿って前側（＋Ｘ側）に突出して設けられる。コンデンサ端子２３ｔａ、コンデンサ端子２３ｔｂ及びコンデンサ端子２３ｔｃのそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って間隔を空けて並んで設けられる。

コンデンサ端子２３ｔａは、半導体モジュール１０ａにおける直流端子１２に圧接又は溶接により接続される。コンデンサ端子２３ｔａは、半導体モジュール１０ａにおける直流端子１２に上側（＋Ｚ側）から接続する。コンデンサ端子２３ｔａは、前側（＋Ｘ側）に半導体モジュール１０ａにおける直流端子１２が配置される段差を有する。コンデンサ端子２３ｔａが段差を有することにより、直流端子１２とコンデンサ端子２３ｔａを積み重ねたときのＺ軸方向の厚さを薄くできる。コンデンサ端子２３ｔｂ及びコンデンサ端子２３ｔｃについても同様である。

前面２３ｆＡは、シート２２を介して、冷却モジュール３０に接続する。前面２３ｆＡが、冷却モジュール３０に接続することにより、縦板部２３ｆが冷却される。縦板部２３ｆが冷却されることにより、バスバー２３と、バスバー２３に接続されるコンデンサ素子２５が冷却される。

横板部２３ｇは、バスバー２３における上側（＋Ｚ側）に設けられる。横板部２３ｇは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延び、上面視で長方形状の形状を有する。横板部２３ｇにおける下側（－Ｚ側）の面に、コンデンサ素子２５の電極２５ｅ１が接続される。横板部２３ｇとコンデンサ素子２５の電極２５ｅ１とは、例えば、ハンダ付け又は溶接により接続される。横板部２３ｇが板状の形状を有することにより、コンデンサ素子２５の電極２５ｅ１との接触面積を大きくして、コンデンサ素子２５の電極２５ｅ１との間の接触抵抗を小さくできる。また、コンデンサ素子２５の電極２５ｅ１との接触面積を大きくすることにより、コンデンサ素子２５から熱を効率よく冷却モジュール３０に伝達できる。

縦板部２３ｒは、バスバー２３における後側（－Ｘ側）に設けられる。縦板部２３ｒは、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に延び、背面視で長方形状の形状を有する。縦板部２３ｒは、横板部２３ｇの後側（－Ｘ側）の端部からＺ軸方向に沿ってＺ軸と反対向きに延びる。縦板部２３ｆは、ＹＺ平面に平行な面である後面２３ｒＡを有する。

縦板部２３ｒは、後面２３ｒＡに、電源端子２３ｓを有する。電源端子２３ｓは、後面２３ｒＡからＸ軸方向に沿って後側（－Ｘ側）に突出して設けられる。電源端子２３ｓは、電源端子２４ｓに対して、左右方向（Ｙ軸方向）に沿ってずらして設けられる。

バスバー２３において、縦板部２３ｆ、横板部２３ｇ及び縦板部２３ｒのそれぞれが、板状の形状を有することにより、電気が流れる部分の断面積を大きくできる。バスバー２３は、電気が流れる部分の断面積を大きくすることにより、バスバー２３における内部配線抵抗を低減できる。そして、バスバー２３は、内部配線抵抗を低減することにより、内部で発生するジュール熱を低減できる。

（バスバー２４）
バスバー２４は、複数のコンデンサ素子２５のそれぞれにおける他方の電極２５ｅ２と電気的に接続する。バスバー２４は、導電材料により形成される。バスバー２４は、縦板部２４ｆと、横板部２４ｇと、縦板部２４ｒと、を有する。バスバー２４は、例えば、金属性の板を曲げ加工して形成される。なお、バスバー２４の加工方法については、曲げ加工に限らず適宜加工方法を選択してもよい。

縦板部２４ｆは、バスバー２４における前側（＋側）に設けられる。縦板部２４ｆは、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に延び、正面視で長方形状の形状を有する。縦板部２４ｆは、横板部２４ｇの前側（＋Ｘ側）の端部からＺ軸方向に沿ってＺ軸と同じ向きに延びる。縦板部２４ｆは、ＹＺ平面に平行な面である前面２４ｆＡを有する。

縦板部２４ｆは、前面２４ｆＡに、コンデンサ端子２４ｔａ、コンデンサ端子２４ｔｂ及びコンデンサ端子２４ｔｃを有する。コンデンサ端子２４ｔａ、コンデンサ端子２４ｔｂ及びコンデンサ端子２４ｔｃのそれぞれは、前面２４ｆＡからＸ軸方向に沿って前側（＋Ｘ側）に突出して設けられる。コンデンサ端子２４ｔａ、コンデンサ端子２４ｔｂ及びコンデンサ端子２４ｔｃのそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って間隔を空けて並んで設けられる。

コンデンサ端子２４ｔａは、半導体モジュール１０ａにおける直流端子１３に圧接又は溶接により接続される。コンデンサ端子２４ｔａは、半導体モジュール１０ａにおける直流端子１３に下側（－Ｚ側）から接続する。コンデンサ端子２４ｔａは、前側（＋Ｘ側）に半導体モジュール１０ａにおける直流端子１３が配置される段差を有する。コンデンサ端子２４ｔａが段差を有することにより、直流端子１３とコンデンサ端子２４ｔａを積み重ねたときのＺ軸方向の厚さを薄くできる。コンデンサ端子２４ｔｂ及びコンデンサ端子２４ｔｃについても同様である。

前面２４ｆＡは、シート２２を介して、冷却モジュール３０に接続する。前面２４ｆＡが、冷却モジュール３０に接続することにより、縦板部２４ｆが冷却される。縦板部２４ｆが冷却されることにより、バスバー２４と、バスバー２４に接続されるコンデンサ素子２５が冷却される。

横板部２４ｇは、バスバー２４における下側（－Ｚ側）に設けられる。横板部２４ｇは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延び、下面視で長方形状の形状を有する。横板部２４ｇにおける上側（＋Ｚ側）の面に、コンデンサ素子２５の電極２５ｅ２が接続される。横板部２４ｇとコンデンサ素子２５の電極２５ｅ２とは、例えば、ハンダ付け又は溶接により接続される。横板部２４ｇが板状の形状を有することにより、コンデンサ素子２５の電極２５ｅ２との接触面積を大きくして、コンデンサ素子２５の電極２５ｅ２との間の接触抵抗を小さくできる。また、コンデンサ素子２５の電極２５ｅ２との接触面積を大きくすることにより、コンデンサ素子２５から熱を効率よく冷却モジュール３０に伝達できる。

縦板部２４ｒは、バスバー２４における後側（－Ｘ側）に設けられる。縦板部２４ｒは、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に延び、背面視で長方形状の形状を有する。縦板部２４ｒは、横板部２４ｇの後側（－Ｘ側）の端部からＺ軸方向に沿ってＺ軸と同じ向きに延びる。縦板部２４ｆは、ＹＺ平面に平行な面である後面２４ｒＡを有する。

縦板部２４ｒは、後面２４ｒＡに、電源端子２４ｓを有する。電源端子２４ｓは、後面２４ｒＡからＸ軸方向に沿って後側（－Ｘ側）に突出して設けられる。電源端子２４ｓは、電源端子２３ｓに対して、左右方向（Ｙ軸方向）に沿ってずらして設けられる。

バスバー２４において、縦板部２４ｆ、横板部２４ｇ及び縦板部２４ｒのそれぞれが、板状の形状を有することにより、電気が流れる部分の断面積を大きくできる。バスバー２４は、電気が流れる部分の断面積を大きくすることにより、バスバー２４における内部配線抵抗を低減できる。そして、バスバー２４は、内部配線抵抗を低減することにより、内部で発生するジュール熱を低減できる。

（コンデンサ素子２５）
コンデンサモジュール２０は、複数のコンデンサ素子２５を備える。具体的には、コンデンサモジュール２０は、６個のコンデンサ素子２５を備える。なお、コンデンサ素子２５の数については、６個に限らず、１個でもよいし、２個以上の複数でもよい。

コンデンサ素子２５は、例えば、フィルムコンデンサである。コンデンサ素子２５は、コンデンサ本体部２５ｍと、電極２５ｅ１及び電極２５ｅ２と、を備える。

コンデンサ本体部２５ｍは、電荷を貯めるための誘電体等を備える。例えば、コンデンサ素子２５がフィルムコンデンサの場合、コンデンサ本体部２５ｍは、内部に、誘電体となるフィルムと電極が積層又は巻回して設けられる。電極２５ｅ１及び電極２５ｅ２のそれぞれは、コンデンサ本体部２５ｍから外部に接続するための電極である。

［冷却モジュール３０］
次に、冷却モジュール３０について説明する。冷却モジュール３０は、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃと、コンデンサモジュール２０と、を冷却する。

図１８は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備える冷却モジュール３０の上面図である。図１９は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備える冷却モジュール３０の正面図である。図２０は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備える冷却モジュール３０の背面図である。図２１は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備える冷却モジュール３０の側面図である。

図２２、図２３及び図２４のそれぞれは、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備える冷却モジュール３０の断面図である。具体的には、図２２は、図１８におけるＩ－Ｉ断面図である。また、図２３は、図１８におけるＩＩ－ＩＩ断面図である。さらに、図２４は、図１８におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。

冷却モジュール３０は、下冷却部３１と、冷媒入出部３２と、上冷却部３３と、を備える。冷却モジュール３０は、下冷却部３１と上冷却部３３との間に、空間ＳＰａ、空間ＳＰｂ及び空間ＳＰｃを有する。空間ＳＰａ、空間ＳＰｂ、空間ＳＰｃに、それぞれ半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ、半導体モジュール１０ｃの直流端子とコンデンサモジュール２０のコンデンサ端子が配置される。

（下冷却部３１）
下冷却部３１は、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃと、コンデンサモジュール２０と、を冷却する。また、下冷却部３１は、冷媒が流れる。下冷却部３１の左側（－Ｙ側）の端部には、冷媒入出部３２が接続される。冷媒入出部３２に外部から導入された冷媒は、下冷却部３１の内部をＹ軸方向に沿って、左から右に流れる。そして、冷媒は、下冷却部３１の右側（＋Ｙ側）の端部で折り返して、下冷却部３１の内部をＹ軸方向に沿って、右から左に流れる。そして、冷媒は、冷媒入出部３２から外部に排出される。

図２５は、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１が備える冷却モジュール３０における下冷却部３１の斜視図である。

下冷却部３１は、上側に、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれが載置される冷却面３１Ａを有する。冷却面３１Ａは、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれの放熱板１７に対向する。半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれの放熱板１７は、例えば、はんだにより、下冷却部３１における冷却面３１Ａに接合される。冷却面３１Ａは、ＸＹ平面に平行な面である。

また、下冷却部３１は、半導体モジュール１０ａの直流端子１３に対向して設けられる冷却面３１Ｂａを有する。また、下冷却部３１は、半導体モジュール１０ｂの直流端子１３に対向して設けられる冷却面３１Ｂｂを有する。さらに、下冷却部３１は、半導体モジュール１０ｃの直流端子１３に対向して設けられる冷却面３１Ｂｃを有する。冷却面３１Ｂａ、冷却面３１Ｂｂ及び冷却面３１Ｂｃは、ＸＹ平面に平行な面である。

冷却面３１Ｂａ、冷却面３１Ｂｂ及び冷却面３１Ｂｃのそれぞれは、冷却面３１Ａに隣接する。また、冷却面３１Ｂａ、冷却面３１Ｂｂ及び冷却面３１Ｂｃのそれぞれは、冷却面３１Ａと同一方向に延びる。さらに、冷却面３１Ａ、冷却面３１Ｂａ、冷却面３１Ｂｂ及び冷却面３１Ｂｃは、同一の平面上に形成される。

さらに、下冷却部３１は、コンデンサモジュール２０のシート２２と接する冷却面３１Ｃを有する。冷却面３１Ｃは、ＹＺ平面に平行な面である。冷却面３１Ｃは、冷却面３１Ａ、冷却面３１Ｂａ、冷却面３１Ｂｂ及び冷却面３１Ｂｃのそれぞれと交差する方向に延びる。

下冷却部３１は、冷媒が流れる複数の冷媒流路３１ｉと、複数の冷媒流路３１ｊと、を有する。

冷媒流路３１ｉは、外部から冷媒入出部３２に導入された冷媒が、Ｙ軸方向に沿って、左から右に流れる流路である。冷媒流路３１ｉを流れる冷媒は、主として冷却面３１Ａに載置される半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれと熱交換を行う。

冷媒流路３１ｊは、冷媒流路３１ｉを流れた冷媒が、Ｙ軸方向に沿って、右から左に流れる流路である。冷媒流路３１ｊを流れる冷媒は、冷却面３１Ｂａ、冷却面３１Ｂｂ及び冷却面３１Ｂｃを介して、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれとコンデンサモジュール２０との接合部分において熱交換を行う。また、冷媒流路３１ｊを流れる冷媒は、冷却面３１Ｃを介して、コンデンサモジュール２０と熱交換を行う。

また、下冷却部３１は、上冷却部３３を上に載置する凸部３１ａ、凸部３１ｂ、凸部３１ｃ及び凸部３１ｄを有する。凸部３１ａ、凸部３１ｂ、凸部３１ｃ及び凸部３１ｄのそれぞれは、冷却面３１Ａ、冷却面３１Ｂａ、冷却面３１Ｂｂ及び冷却面３１Ｂｃに対して上側に突出して形成される。凸部３１ａ、凸部３１ｂ、凸部３１ｃ及び凸部３１ｄのそれぞれは、上冷却部３３を固定するネジ３８を締結するために形成されたネジ穴を有する。

下冷却部３１は、凸部３１ａと凸部３１ｂとの間に、冷却面３１Ｂａを有する。空間ＳＰａは、凸部３１ａと凸部３１ｂとの間に形成される。下冷却部３１は、凸部３１ｂと凸部３１ｃとの間に、冷却面３１Ｂｂを有する。空間ＳＰｂは、凸部３１ｂと凸部３１ｃとの間に形成される。下冷却部３１は、凸部３１ｃと凸部３１ｄとの間に、冷却面３１Ｂｃを有する。空間ＳＰｃは、凸部３１ｃと凸部３１ｄとの間に形成される。

冷却モジュール３０は、空間ＳＰａにおける下冷却部３１側、言い換えると、凸部３１ａの右側の面、冷却面３１Ｂａ及び凸部３１ｂの左側の面を覆う絶縁部材３５ａを有する。絶縁部材３５ａは、半導体モジュール１０ａにおける直流端子１２及び直流端子１３と、コンデンサモジュール２０におけるコンデンサ端子２３ｔａ及びコンデンサ端子２４ｔａを下冷却部３１から電気的に絶縁する。

冷却モジュール３０は、空間ＳＰｂにおける下冷却部３１側、言い換えると、凸部３１ｂの右側の面、冷却面３１Ｂｂ及び凸部３１ｃの左側の面を覆う絶縁部材３５ｂを有する。絶縁部材３５ｂは、半導体モジュール１０ｂにおける直流端子１２及び直流端子１３と、コンデンサモジュール２０におけるコンデンサ端子２３ｔｂ及びコンデンサ端子２４ｔｂを下冷却部３１から電気的に絶縁する。

冷却モジュール３０は、空間ＳＰｃにおける下冷却部３１側、言い換えると、凸部３１ｃの右側の面、冷却面３１Ｂｃ及び凸部３１ｄの左側の面を覆う絶縁部材３５ｃを有する。絶縁部材３５ｃは、半導体モジュール１０ｃにおける直流端子１２及び直流端子１３と、コンデンサモジュール２０におけるコンデンサ端子２３ｔｃ及びコンデンサ端子２４ｔｃを下冷却部３１から電気的に絶縁する。

（冷媒入出部３２）
冷媒入出部３２は、外部から冷媒が導入されるとともに、外部に冷媒を排出する。また、冷媒入出部３２は、外部から導入された冷媒を下冷却部３１に導入する。さらに、冷媒入出部３２は、下冷却部３１の内部を通過して温度が上昇した冷媒を回収して外部に排出する。

冷媒入出部３２は、配管３２ｐ１及び配管３２ｐ２を備える。配管３２ｐ１は、外部の冷媒供給装置に接続される。そして、配管３２ｐ１に外部の冷媒供給源から冷却されて冷媒が供給される。配管３２ｐ２は、外部の冷媒回収装置に接続される。そして、配管３２ｐ１から加熱された冷媒が外部の冷媒回収装置に排出される。

（上冷却部３３）
上冷却部３３は、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃとコンデンサモジュール２０との接続部分を冷却する。また、上冷却部３３は、コンデンサモジュール２０を冷却する。

上冷却部３３は、下冷却部３１における凸部３１ａ、凸部３１ｂ、凸部３１ｃ及び凸部３１ｄの上に配置される。冷却モジュール３０は、下冷却部３１と上冷却部３３との間に絶縁部材３４を備える。絶縁部材３４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延びる板状の形状を有する。絶縁部材３４は、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれにおける直流端子１２を上冷却部３３から電気的に絶縁する。上冷却部３３は、ネジ３８により、下冷却部３１に締結される。

ネジ３８は、上冷却部３３と下冷却部３１との間で熱を伝達する。また、ネジ３８により上冷却部３３を下冷却部３１に締結することにより、半導体モジュール１０の直流端子と、コンデンサモジュール２０のコンデンサ端子を、下冷却部３１に向けて押す。半導体モジュール１０の直流端子と、コンデンサモジュール２０のコンデンサ端子を、下冷却部３１に向けて押すことにより、半導体モジュール１０の直流端子とコンデンサモジュール２０のコンデンサ端子との接合部分における熱伝達を促進できる。

上冷却部３３は、コンデンサモジュール２０のシート２２と接する冷却面３３Ａを有する。さらに、上冷却部３３は、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれの直流端子とコンデンサモジュール２０のコンデンサ端子との接続部分に対向して設けられる冷却面３３Ｂを有する。

＜本実施形態に係る電力変換装置における放熱について＞
本実施形態に係る電力変換装置における放熱について説明する。図２６及び図２７のそれぞれは、本実施形態に係る電力変換装置の一例である電力変換装置１の熱の流れを説明する図である。図２６は、図２におけるＩＶ－ＩＶ断面図である。さらに、図２７は、図２におけるＶ－Ｖ断面図である。なお、図２６において、半導体モジュール１０ａの内部構造は省略して記載している。ここでは、半導体モジュール１０ａを用いて説明する。半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃについても同様である。

コンデンサ素子２５における熱は、矢印Ａ１で示すように、コンデンサ本体部２５ｍ、電極２５ｅ１、バスバー２３及びシート２２を介して、冷却モジュール３０における上冷却部３３に伝熱する。また、コンデンサ素子２５における熱は、矢印Ａ２で示すように、コンデンサ本体部２５ｍ、電極２５ｅ２、バスバー２４及びシート２２を介して、冷却モジュール３０における下冷却部３１に伝熱する。コンデンサ素子２５における熱が、矢印Ａ１及び矢印Ａ２で示す経路を伝熱することにより、コンデンサ素子２５を効果的に冷却できる。

また、コンデンサ素子２５における熱は、矢印Ｂ１で示すように、コンデンサ本体部２５ｍ、バスバー２３及びシート２２を介して、冷却モジュール３０における上冷却部３３に伝熱する。また、コンデンサ素子２５における熱は、矢印Ｂ２で示すように、コンデンサ本体部２５ｍ、バスバー２４及びシート２２を介して、冷却モジュール３０における下冷却部３１に伝熱する。コンデンサ素子２５における熱が、矢印Ｂ１及び矢印Ｂ２で示す経路を伝熱することにより、コンデンサ素子２５を効果的に冷却できる。

半導体モジュール１０における熱は、矢印Ｃ１で示すように、パッケージ部１１の内部に設けられたスイッチング素子において発生した熱が放熱板１７から、冷却モジュール３０における下冷却部３１に伝熱される。半導体モジュール１０における熱が、矢印Ｃ１で示す経路を伝熱することにより、半導体モジュール１０、特に半導体モジュール１０が有するスイッチング素子を効果的に冷却できる。

電力変換装置１における冷却モジュール３０は、コンデンサモジュール２０と、半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれとの接続部分を冷却する。半導体モジュール１０ａを用いて説明すると、コンデンサモジュール２０と半導体モジュール１０ａとの接続部分において、下から順にコンデンサ端子２４ｔａ、直流端子１３、絶縁部材１８、直流端子１２、コンデンサ端子２３ｔａは積み重なる。なお、コンデンサ端子２４ｔａと直流端子１３とは積み重ねる順番を逆にしてもよい。同様に、コンデンサ端子２３ｔａと直流端子１２とは積み重ねる順番を逆にしてもよい。半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれについても同様である。

半導体モジュール１０における熱は、矢印Ｄ１で示すように、直流端子１２、コンデンサ端子２３ｔａ及び絶縁部材３４を介して、冷却モジュール３０における上冷却部３３に伝熱される。また、半導体モジュール１０における熱は、矢印Ｄ２で示すように、直流端子１３、コンデンサ端子２４ｔａ及び絶縁部材３５ａを介して、冷却モジュール３０における下冷却部３１に伝熱される。半導体モジュール１０における熱が、矢印Ｄ１及び矢印Ｄ２で示す経路を伝熱することにより、半導体モジュール１０を効果的に冷却できる。

上冷却部３３に伝熱した熱は、矢印Ｅ１で示すように、絶縁部材３４を介して、下冷却部３１における凸部３１ｂに伝熱する。上冷却部３３に伝熱した熱が、矢印Ｅ１で示す経路を伝熱することにより、上冷却部３３を下冷却部３１により効果的に冷却できる。

なお、図２６に示すように、半導体モジュール１０ａを用いて説明すると、直流端子１２、直流端子１３、コンデンサ端子２３ｔａ及びコンデンサ端子２４ｔａは、同一の方向に延びている。また、図５から図８における半導体モジュール１０の構造及び図２６の半導体モジュール１０ａから明らかなように、半導体モジュール１０ａにおける放熱板１７は、直流端子１２、直流端子１３、コンデンサ端子２３ｔａ及びコンデンサ端子２４ｔａと同一の方向に延びている。半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれについても同様である。

＜まとめ＞
本実施形態に係る電力変換装置によれば、効果的な放熱を実現できる。本実施形態に係る電力変換装置によれば、コンデンサモジュールに冷却機構を内蔵させずに、効果的な放熱を実現するとともに、電力変換装置の小型化及び製造コストの抑制ができる。

本実施形態に係る電力変換装置によれば、第３冷却面が第１冷却面及び第２冷却面のそれぞれと交差する方向に延びることにより、冷却モジュールの上面を利用して半導体モジュールを冷却するとともに、側面を利用してコンデンサモジュールを冷却できる。また、本実施形態に係る電力変換装置によれば、冷却モジュールの上面と側面を利用することにより、効率的に半導体モジュールとコンデンサモジュールを冷却できる。さらに、本実施形態に係る電力変換装置によれば、冷却モジュールの上面と側面を利用することにより、電力変換装置を小型化できる。さらにまた、本実施形態に係る電力変換装置によれば、冷却モジュールの上面と側面を利用することにより、電力変換装置の製造コストを抑制できる。

本実施形態に係る電力変換装置によれば、コンデンサモジュール２０と冷却モジュール３０までの放熱経路を短くできる。放熱経路を短くすることにより、効率的にコンデンサモジュール２０を放熱して冷却できる。また、半導体モジュール１０が内蔵するスイッチング素子の発熱を、放熱板を介して冷却モジュール３０により冷却できる。

また、本実施形態に係る電力変換装置によれば、半導体モジュール１０と、コンデンサモジュール２０と、冷却モジュール３０とが一体化されることにより、電力変換装置１内のデッドスペースを削減できる。デッドスペースを削減することにより、電力変換装置の体積を削減できる。また、コンデンサモジュールと半導体モジュールの近接配置により、それぞれの端子長を短縮し、配線インピータンスの低減による損失低減、冷却モジュールの小型化を実現できる。

さらに、本実施形態に係る電力変換装置によれば、コンデンサモジュール、冷却モジュールの構造が、一般的なコンデンサ構造、半導体モジュール単体を冷却する冷却モジュールの構造に対して大きく変更することがなく、製造コストを抑制できる。

なお、放熱板１７が放熱部の一例、冷却面３１Ａが第１冷却面の一例、冷却面３１Ｂａ、冷却面３１Ｂｂ及び冷却面３１Ｂｃのそれぞれが第２冷却面の一例、冷却面３１Ｃが第３冷却面の一例である。電極２５ｅ２が第１電極の一例、電極２５ｅ１が第２電極の一例、バスバー２４が第１バスバーの一例、バスバー２３が第２バスバーの一例、である。半導体モジュール１０ａ、半導体モジュール１０ｂ及び半導体モジュール１０ｃのそれぞれの直流端子１３が第１直流端子の一例、直流端子１２が第２直流端子の一例である。コンデンサ端子２４ｔａ、コンデンサ端子２４ｔｂ及びコンデンサ端子２４ｔｃのそれぞれが第１コンデンサ端子の一例、コンデンサ端子２３ｔａ、コンデンサ端子２３ｔｂ及びコンデンサ端子２３ｔｃのそれぞれが第２コンデンサ端子の一例、である。

１ 電力変換装置
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 半導体モジュール
１１ パッケージ部
１２、１３ 直流端子
１４ 交流端子
１５、１６ 制御端子
１７ 放熱板
１８ 絶縁部材
２０ コンデンサモジュール
２１ ケース
２２ シート
２２Ａ 伝熱面
２３、２４ バスバー
２３ｓ、２４ｓ 電源端子
２３ｔａ、２３ｔｂ、２３ｔｃ、２４ｔａ、２４ｔｂ、２４ｔｃ コンデンサ端子
２５ コンデンサ素子
２５ｅ１、２５ｅ２ 電極
２５ｍ コンデンサ本体部
３０ 冷却モジュール
３１ 下冷却部
３１Ａ、３１Ｂａ、３１Ｂｂ、３１Ｂｃ、３１Ｃ 冷却面
３１ｉ、３１ｊ 冷媒流路
３３ 上冷却部
３３Ａ、３３Ｂ 冷却面
Ｔｄ、Ｔｕ スイッチング素子

Claims (8)

1. スイッチング素子、直流端子及び交流端子を有する半導体モジュールと、
   前記半導体モジュールの前記直流端子と接続するコンデンサ端子を有するコンデンサモジュールと、
   冷却モジュールと、
   を備え、
   前記冷却モジュールは、
   前記半導体モジュールが有する放熱部に対向して設けられる第１冷却面と、
   前記直流端子又は前記コンデンサ端子に対向して設けられる第２冷却面と、
   前記コンデンサモジュールを冷却する第３冷却面と、
   を有し、
   前記第３冷却面は、前記第１冷却面及び前記第２冷却面のそれぞれと交差する方向に延びる、
   電力変換装置。
2. 前記コンデンサモジュールは、
   コンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子と電気的に接続し、前記コンデンサ端子を有するバスバーと、
   前記バスバーを覆う絶縁性のシートと、
   を備え、
   前記バスバーと前記第３冷却面との間に、前記シートを備える、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記半導体モジュールは、
   前記直流端子と、
   前記放熱部を構成する放熱板と、
   を備え、
   前記放熱板は、前記第１冷却面に対向し、
   前記直流端子、前記放熱板及び前記コンデンサ端子は、同一の方向に延びる、
   請求項１に記載の電力変換装置。
4. 前記冷却モジュールは、冷媒流路を有し、
   前記第２冷却面は、前記第１冷却面に隣接し、
   前記第２冷却面は、前記第１冷却面と同一方向に延び、
   前記第１冷却面、前記第２冷却面及び前記第３冷却面のそれぞれからの熱が、前記冷媒流路を流れる冷媒により放熱される、
   請求項１に記載の電力変換装置。
5. 前記冷却モジュールは、前記第１冷却面、前記第２冷却面及び前記第３冷却面を有する下冷却部と、上冷却部と、を備え、
   前記コンデンサモジュールは、
   第１電極と、第２電極とを有するコンデンサ素子と、
   前記第１電極と電気的に接続する第１バスバーと、
   前記第２電極と電気的に接続する第２バスバーと、
   前記第１バスバー及び前記第２バスバーを覆う絶縁性のシートと、
   を備え、
   前記第１バスバーと前記第３冷却面との間に、前記シートを備え、
   前記第２バスバーと前記上冷却部との間に、前記シートを備える、
   請求項１に記載の電力変換装置。
6. 前記冷却モジュールは、前記第１冷却面、前記第２冷却面及び前記第３冷却面を有する下冷却部と、上冷却部と、を備え、
   前記第２冷却面と前記上冷却部との間に、前記直流端子と前記コンデンサ端子とを備える、
   請求項１に記載の電力変換装置。
7. 前記コンデンサ端子は、前記直流端子が配置される段差を有する、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
8. スイッチング素子、第１直流端子、第２直流端子及び交流端子を有する半導体モジュールと、
   前記第１直流端子と接続する第１コンデンサ端子と、前記第２直流端子と接続する第２コンデンサ端子と、を有するコンデンサモジュールと、
   下冷却部と、上冷却部と、を備える冷却モジュールと、
   を備え、
   前記下冷却部は、
   前記半導体モジュールが有する放熱部に対向して設けられる第１冷却面と、
   前記第１直流端子、前記第２直流端子、前記第１コンデンサ端子及び前記第２コンデンサ端子のいずれかに対向して設けられる第２冷却面と、
   前記コンデンサモジュールを冷却する第３冷却面と、
   を有し、
   前記第３冷却面は、前記第１冷却面及び前記第２冷却面のそれぞれと交差する方向に延び、
   前記下冷却部と前記上冷却部との間に、前記第１コンデンサ端子、前記第１直流端子、前記第２コンデンサ端子及び前記第２直流端子が配置される、
   電力変換装置。

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