JP7156319B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、電力変換装置に関する。

特許文献１は、電力変換装置を開示している。電力変換装置は、半導体モジュールと、ダミーモジュールと、冷媒が流通する流路を有する熱交換部を複数含む冷却器と、を備えている。ダミーモジュールは、半導体モジュールとともに並んで配置されている。熱交換部は、半導体モジュールおよびダミーモジュールのそれぞれを両面側から挟むように配置されている。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

特開２００５－３３２８６３号公報

特許文献１において、電力変換回路は、コンデンサ（たとえば平滑コンデンサ）に電気的に接続される。コンデンサの温度は、リップル電流などによる自己発熱、電力変換装置を構成する半導体モジュールの発熱などにより上昇する。温度上昇により、コンデンサの寿命は短くなる。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換装置にはさらなる改良が求められている。

開示されるひとつの目的は、コンデンサの寿命が長い電力変換装置を提供することにある。

ここに開示された電力変換装置は、
電力変換回路を構成する少なくともひとつの半導体素子（５１）と、半導体素子に電気的に接続された複数の主端子（５５）と、を有する半導体モジュール（５０）を複数備える半導体モジュール群（５０Ｇｒ）と、
半導体素子を有していない少なくともひとつのダミーモジュール（６０）と、
冷媒が流通する流路をそれぞれ備え、半導体モジュールおよびダミーモジュールを含む複数のモジュールと交互に積層され、積層方向において、半導体モジュールおよびダミーモジュールのそれぞれを両面側から挟むように配置された複数の熱交換部（７１）を有する冷却器（７０）と、
コンデンサ（３０）と、
コンデンサと主端子とを電気的に接続する少なくともひとつのバスバー（１００）と、を備えている。

そして、ダミーモジュールは、少なくともひとつの金属体（６１）と、金属体に連なっており、バスバーに接続された少なくともひとつのダミー端子（６３）と、を有し、
金属体は、ダミーモジュールにおいて熱交換部により挟まれる面の少なくとも一部をなしており、
ダミー端子は、バスバーにおけるコンデンサの接続部に対して、バスバーに接続されたすべての主端子よりも近い位置で、バスバーに接続されている。

開示された電力変換装置は、ダミーモジュールを備えている。ダミーモジュールの金属体は、熱交換部による挟まれる面の少なくとも一部をなしている。ダミー端子は、金属体に連なっており、バスバーに接続されている。よって、流路を有する熱交換部により金属体が冷やされ、ダミー端子を介してバスバーの温度も低下する。これにより、金属体、ダミー端子、およびバスバーを介してコンデンサを冷却し、コンデンサの温度上昇を抑制することができる。この結果、コンデンサの寿命が長い電力変換装置を提供することができる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、及び効果は、後続の詳細な説明、及び添付の図面を参照することによってより明確になる。

第１実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。 電力変換装置の構造を示す部分断面図である。 ケース内部の構造を示すＸ１方向から見た平面図である。 図２のIV-IV線に沿う断面図である。 ダミー端子側から見たダミーモジュールの平面図である。 Ｘ１方向から見たダミーモジュールの平面図である。 半導体モジュールと出力バスバーとの接続を示す図である。 半導体モジュールおよびダミーモジュールと負極バスバーとの接続を示す図である。 半導体モジュールおよびダミーモジュールと正極バスバーとの接続を示す図である。 第２実施形態に係る電力変換装置の構造を示す断面図である。 第３実施形態に係る電力変換装置において、ダミーモジュールを示す平面図である。 第４実施形態に係る電力変換装置において、ダミーモジュールを示す平面図である。 Ｘ１方向から見たダミーモジュールの平面図である。 変形例を示す平面図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。以下に示す電力変換装置は、回転電機を駆動源とする移動体に適用可能である。移動体は、たとえば電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、燃料電池車（ＦＣＶ）などの車両、ドローンなどの飛行体、船舶、建設機械、農業機械である。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、電力変換装置が適用される車両の駆動システムの概略構成について説明する。

＜車両の駆動システム＞
図１に示すように、車両の駆動システム１は、直流電源２と、モータジェネレータ３と、電力変換装置４を備えている。

直流電源２は、充放電可能な二次電池で構成された直流電圧源である。二次電池は、たとえばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。モータジェネレータ３は、三相交流方式の回転電機である。モータジェネレータ３は、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。モータジェネレータ３は、回生時に発電機として機能する。電力変換装置４は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で電力変換を行う。

＜電力変換装置の回路構成＞
次に、図１に基づき、電力変換装置４の回路構成について説明する。電力変換装置４は、電力変換回路とコンデンサを少なくとも備えている。本実施形態の電力変換装置４は、平滑コンデンサ５と、インバータ６と、制御回路１３と、駆動回路１４を備えている。インバータ６が電力変換回路に相当し、平滑コンデンサ５がコンデンサに相当する。

平滑コンデンサ５は、主として、直流電源２から供給される直流電圧を平滑化する。平滑コンデンサ５は、高電位側の電力ラインであるＰライン７と低電位側の電力ラインであるＮライン８との間に接続されている。Ｐライン７は直流電源２の正極に接続され、Ｎライン８は直流電源２の負極に接続されている。平滑コンデンサ５の正極は、直流電源２とインバータ６との間において、Ｐライン７に接続されている。同じく負極は、直流電源２とインバータ６との間において、Ｎライン８に接続されている。

インバータ６は、ＤＣ－ＡＣ変換回路である。インバータ６は、三相分の上下アーム回路９を備えて構成されている。上下アーム回路９は、上アーム９Ｕと、下アーム９Ｌをそれぞれ有している。上アーム９Ｕと下アーム９Ｌは、上アーム９ＵをＰライン７側として、Ｐライン７とＮライン８との間で直列接続されている。上アーム９Ｕと下アーム９Ｌとの接続点は、出力ライン１０を介して、モータジェネレータ３における対応する相の巻線３ａに接続されている。インバータ６は、６つのアームを有している。

各アームは、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１１と、ダイオード１２を有している。ダイオード１２は、還流のため、ＭＯＳＦＥＴ１１に逆並列に接続されている。ダイオード１２は、ＭＯＳＦＥＴ１１の寄生ダイオード（ボディダイオード）でもよいし、寄生ダイオードとは別に設けられてもよい。ＭＯＳＦＥＴ１１及びダイオード１２は、半導体基板に形成されている。ＭＯＳＦＥＴ１１及びダイオード１２が形成された半導体基板（半導体チップ）が、半導体素子に相当する。

本実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ１１は、ｎチャネル型である。ＭＯＳＦＥＴ１１において、ドレインが高電位側の主電極であり、ソースが低電位側の主電極である。ＭＯＳＦＥＴ１１は、たとえばＳｉ（シリコン）、Ｓｉよりもバンドギャップが大きいワイドバンドギャップの半導体基板に形成されている。ワイドバンドギャップの半導体として、たとえばＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）、ダイヤモンドがある。本実施形態のＭＯＳＦＥＴ１１は、ＳｉＣ基板に形成されている。

上アーム９Ｕにおいて、ドレインがＰライン７に接続されている。下アーム９Ｌにおいて、ソースがＮライン８に接続されている。上アーム９Ｕ側のソースと、下アーム９Ｌ側のドレインが、互いに接続されている。ダイオード１２のアノードは対応するＭＯＳＦＥＴ１１のソースに接続され、カソードはドレインに接続されている。

インバータ６は、制御回路１３によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータジェネレータ３へ出力する。これにより、モータジェネレータ３は、所定のトルクを発生するように駆動する。インバータ６は、車両の回生制動時、車輪からの回転力を受けてモータジェネレータ３が発電した三相交流電圧を、制御回路１３によるスイッチング制御にしたがって直流電圧に変換し、Ｐライン７へ出力する。このように、インバータ６は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で双方向の電力変換を行う。

制御回路１３は、ＭＯＳＦＥＴ１１を動作させるための駆動指令を生成し、駆動回路１４に出力する。制御回路１３は、図示しない上位ＥＣＵから入力されるトルク要求、各種センサにて検出された信号に基づいて、駆動指令を生成する。各種センサとして、たとえば電流センサ、回転角センサ、電圧センサがある。電流センサは、各相の巻線３ａに流れる相電流を検出する。回転角センサは、モータジェネレータ３の回転子の回転角を検出する。電圧センサは、平滑コンデンサ５の両端電圧を検出する。電力変換装置４は、これらの図示しないセンサを備えている。制御回路１３は、駆動指令としてＰＷＭ信号を出力する。制御回路１３は、たとえばマイコン（マイクロコンピュータ）を備えて構成されている。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略称である。ＰＷＭは、Pulse Width Modulationの略称である。

駆動回路１４は、制御回路１３の駆動指令に基づいて、対応するアームのＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに駆動電圧を供給する。駆動回路１４は、駆動電圧の印加により、対応するＭＯＳＦＥＴ１１を駆動、すなわちオン駆動、オフ駆動させる。駆動回路１４は、ドライバと称されることがある。本実施形態では、ひとつのアームに対して、ひとつの駆動回路１４を設けている。

電力変換装置４は、電力変換回路として、コンバータをさらに備えてもよい。コンバータは、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣ変換回路である。コンバータは、直流電源２と平滑コンデンサ５との間に設けられる。コンバータは、たとえばリアクトルと上記した上下アーム回路９を備えて構成される。さらに電力変換装置４は、直流電源２からの電源ノイズを除去するフィルタコンデンサを備えてもよい。フィルタコンデンサは、直流電源２とコンバータとの間に設けられる。

電力変換装置４が、制御回路１３を備える例を示したが、これに限定されない。たとえば制御回路１３の機能を上位ＥＣＵにもたせることで、制御回路１３を備えない構成としてもよい。アームごとに駆動回路１４を設ける例を示したが、これに限定されない。たとえば、ひとつの上下アーム回路９に対して、ひとつの駆動回路１４を設けてもよい。

＜電力変換装置の構造＞
次に、図２～図７に基づき、電力変換装置４の概略構造について説明する。以下では、積層体４０の積層方向をＸ方向と示す。Ｘ方向に直交し、主端子５５の延設方向をＺ方向と示す。Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向をＹ方向と示す。

図２では、ケース２０の内部を示すために、ケース２０を断面で示し、その他の要素を平面で示している。図２では、便宜上、回路基板９０およびバスバー１００を省略している。図３は、ケース内部の構造を示すＸ１方向から見た平面図である。図３では、便宜上、積層体４０として半導体モジュール５０（５０ＨＵ）を示している。図４は、図２のIV-IV線に沿う断面図である。図４では、便宜上、コンデンサモジュール３０について端子３４のみを示し、また、熱交換部７１を簡略化して図示している。図５および図６は、ダミーモジュール６０を示す平面図である。

図２、図３などに示すように、電力変換装置４は、ケース２０と、コンデンサモジュール３０と、半導体モジュール５０、ダミーモジュール６０、および冷却器７０を含んで構成される積層体４０と、加圧部材８０と、回路基板９０と、バスバー１００を備えている。電力変換装置４は、上記要素以外にも、図示しない入力端子台、出力端子台などを備えている。

ケース２０は、電力変換装置４を構成する他の要素を収容すべく、箱状をなしている。ケース２０は、たとえばアルミダイカストによる成形体である。本実施形態のケース２０は、略直方体状をなしている。ケース２０は、複数の部材（たとえば２つ）を組み付けることで構成される。ケース２０は、導入管７２が挿通される貫通孔２１と、排出管７３が挿通される貫通孔２２を有している。貫通孔２１、２２は、ケース２０において共通の側面に設けられている。貫通孔２１、２２は、ケース２０の側面において内外を貫通し、内面と外面とに開口している。貫通孔２１、２２は、たとえばバイトによる研削によって形成されている。複数の部材によって内外を貫通する開口部が形成される場合、開口部が貫通孔２１、２２に相当する。

貫通孔２１の壁面と導入管７２との間、貫通孔２２の壁面と排出管７３との間には、貫通孔２１、２２周りを水密にシールする図示しないシール部材がそれぞれ配置されている。シール部材として、グロメットなどの弾性部材、シール用の接着材などを用いることができる。

ケース２０は、支持部２３を有している。支持部２３は、Ｘ方向において、半導体モジュール５０、ダミーモジュール６０、および熱交換部７１による積層体４０を支持する。支持部２３は、加圧部材８０によってＸ方向に押圧された積層体４０を支持する。本実施形態では、ケース２０が、支持部２３として、内面から突出する凸部を有している。支持部２３は、たとえばケース２０の上壁に設けられている。

コンデンサモジュール３０は、図３に示すように、コンデンサケース３１と、コンデンサ素子３２と、封止樹脂体３３と、端子３４を備えている。コンデンサモジュール３０が、コンデンサに相当する。コンデンサケース３１は、樹脂材料や金属材料を用いて形成されており、一面が開口する箱状をなしている。コンデンサ素子３２は、コンデンサケース３１内に収容（配置）されている。コンデンサ素子３２は、上記した平滑コンデンサ５を構成する。コンデンサ素子３２としては、たとえばフィルムコンデンサ素子を採用することができる。コンデンサケース３１に収容されるコンデンサ素子３２の数は特に限定されない。ひとつのみでもよいし、複数でもよい。

封止樹脂体３３は、コンデンサ素子３２を封止するように、コンデンサケース３１内に配置されている。封止樹脂体３３を構成する樹脂は、たとえばコンデンサケース３１の開口面近傍まで充填されている。樹脂材料としては、たとえばエポキシ系樹脂を採用することができる。

端子３４は、コンデンサモジュール３０において、バスバー１００に接続される外部接続用の端子部である。端子３４は、たとえば、コンデンサ素子３２の金属電極に接続された板状の金属部材のうち、封止樹脂体３３から外に突出した部分である。端子３４を含む金属部材は、コンデンサ側のバスバーと称されることがある。端子３４は、正極バスバー１００Ｐに接続される正極端子３４Ｐと、負極バスバー１００Ｎに接続される負極端子３４Ｎを有している。正極端子３４Ｐがコンデンサの正極に相当し、負極端子３４Ｎがコンデンサの負極に相当する。正極端子３４Ｐは、正極側の金属部材の本体部（図示略）を介して、コンデンサ素子３２の正極側の金属電極に接続されている。負極端子３４Ｎは、負極側の金属部材の本体部（図示略）を介して、コンデンサ素子３２の負極側の金属電極に接続されている。

端子３４のそれぞれは、封止樹脂体３３の外に突出し、Ｚ方向に延びている。端子３４は、突出先端がＸ方向に屈曲し、この屈曲部が対応するバスバー１００に接続されるようになっている。コンデンサモジュール３０は、上記端子３４とは別に、コンデンサ素子３２を直流電源２に接続するための図示しない端子（以下、入力端子と示す）を備えている。この入力端子は、たとえば、端子３４を含む金属部材の一部として構成されている。入力端子は、図示しない入力端子台を介して、直流電源２に接続される。

上記したコンデンサモジュール３０は、ケース２０において支持部２３が設けられた壁部とは反対の壁部、たとえば底壁上に配置されている。図２に示すように、Ｚ方向からの平面視において、積層体４０の直下にコンデンサモジュール３０が配置されている。

積層体４０は、図２および図４に示すように、半導体モジュール５０と、ダミーモジュール６０と、冷却器７０の熱交換部７１とを備えて構成されている。

半導体モジュール５０は、図２～図４に示すように、半導体素子５１と、封止樹脂体５２と、ヒートシンク５３、５４と、主端子５５と、信号端子５６を備えている。半導体素子５１は、上記したインバータ６（電力変換回路）を構成する。半導体素子５１は、シリコン（Ｓｉ）、シリコンよりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ半導体などを材料とする半導体基板に、素子が形成されてなる。ワイドバンドギャップ半導体としては、たとえばシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）、ダイヤモンドがある。半導体素子５１は、半導体チップと称されることがある。

半導体素子５１には、インバータ６を構成するＭＯＳＦＥＴ１１（スイッチング素子）が形成されている。半導体素子５１は、自身の板厚方向における両面に、図示しない主電極を有している。具体的には、主電極として、表面側にソース電極を有し、裏面側にドレイン電極を有している。半導体素子５１において、ソース電極の形成面には、信号端子５６用の電極であるパッド（図示略）が形成されている。半導体素子５１の板厚方向は、Ｘ方向に略平行である。

封止樹脂体５２は、半導体素子５１を封止している。封止樹脂体５２は、たとえばエポキシ系樹脂を材料とし、トランスファモールド、ポッティング等により成形されている。

ヒートシンク５３、５４は、半導体素子５１を挟むように配置され、半導体素子５１と電気的に接続されている。ヒートシンク５３、５４は、半導体素子５１の生じた熱を外部に放熱するための放熱部材である。ヒートシンク５３、５４は、主電極と主端子５５とを電気的に中継する配線部材である。ヒートシンク５３、５４としては、たとえばＣｕ、Ｃｕ合金などを材料とする金属板、ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板などを採用することができる。表面に、ＮｉやＡｕなどのめっき膜を備えてもよい。

ヒートシンク５３は、はんだ等の図示しない接合材を介して、半導体素子５１のドレイン電極に接続されている。ヒートシンク５４は、図示しない接合材を介して、半導体素子５１のソース電極に接続されている。本実施形態では、上記したパッドと信号端子５６とを接続するボンディングワイヤの高さを確保すべく、ソース電極とヒートシンク５４との間にターミナル５７が介在している。ターミナル５７としては、ヒートシンク５３、５４と同様の材料を用いることができる。ターミナル５７は、金属ブロックと称されることがある。ターミナル５７に代えて、ヒートシンク５４に凸部を設けてもよい。

ヒートシンク５３、５４の内面は半導体素子５１の実装面である。ヒートシンク５３、５４の外面は、封止樹脂体５２から露出している。半導体素子５１の板厚方向において、ヒートシンク５３、５４は封止樹脂体５２から露出している。半導体モジュール５０は、半導体素子５１の板厚方向、すなわちＸ方向の両面側から熱交換部７１により挟まれる。

主端子５５は、主電極と電気的に接続された外部接続用の端子である。信号端子５６は、パッドと電気的に接続された外部接続用の端子である。主端子５５と信号端子５６とは、相反する方向に延設されている。主端子５５はＺ方向においてコンデンサモジュール３０側に延設され、信号端子５６は回路基板９０側に延設されている。

主端子５５は、ヒートシンク５３を介してドレイン電極に接続された正極端子５５ＤＰおよび出力端子５５ＤＳと、ヒートシンク５４を介してソース電極に接続された負極端子５５ＳＮおよび出力端子５５ＳＳを有している。正極端子５５ＤＰは正極バスバー１００Ｐに接続される端子であり、負極端子５５ＳＮは負極バスバー１００Ｎに接続される端子である。出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳは、同一相の上アーム９Ｕと下アーム９Ｌとを接続するとともに、出力バスバー１０１に接続される端子である。

半導体モジュール５０のそれぞれは、ひとつのドレイン端子とひとつのソース端子との計２本の主端子５５を備えている。２本の主端子５５は、主端子５５の延設方向および半導体素子５１の板厚方向に直交する方向に並んで配置されている。図３および図４に示すように、封止樹脂体５２からの突出長さは、ドレイン端子（５５ＤＰ、５５ＤＳ）のほうが、ソース端子（５５ＳＮ、５５ＳＳ）よりも長い。

電力変換装置４は、半導体モジュール群５０Ｇｒを備えている。半導体モジュール群５０Ｇｒは、インバータ６を構成する複数の半導体モジュール５０を備えている。半導体モジュール群５０Ｇｒは、Ｕ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０ＨＵ、５０ＬＵと、Ｖ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０ＨＶ、５０ＬＶと、Ｗ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０ＨＷ、５０ＬＷを備えている。半導体モジュール５０ＨＵ、５０ＨＶ、５０ＨＷが各相において上アーム９Ｕを構成し、半導体モジュール５０ＬＵ、５０ＬＶ、５０ＬＷが各相において下アーム９Ｌを構成する。

半導体モジュール５０ＨＵ、５０ＨＶ、５０ＨＷにおいて、ドレイン端子は正極端子５５ＤＰであり、ソース端子は出力端子５５ＳＳである。半導体モジュール５０ＬＵ、５０ＬＶ、５０ＬＷにおいて、ドレイン端子は出力端子５５ＤＳであり、ソース端子は負極端子５５ＳＮである。

ダミーモジュール６０は、上下アーム回路９、ひいてはインバータ６（電力変換回路）を構成しないモジュールである。ダミーモジュール６０は、半導体素子５１を有していない。図４、図５、図６などに示すように、ダミーモジュール６０は、金属体６１と、封止樹脂体６２と、ダミー端子６３を備えている。

金属体６１は、Ｃｕ、アルミニウムなどの熱伝導性が良好な金属材料を用いて、たとえば板状、ブロック状に形成されている。金属体６１は、ダミーモジュール６０において熱交換部７１による挟まれる面の少なくとも一部をなすように配置されている。封止樹脂体６２は、金属体６１を封止している。封止樹脂体６２は、封止樹脂体５２同様、トランスファモールド、ポッティング等により成形されている。金属体６１は、熱交換部７１による挟まれる面の少なくとも一部をなすように、その一部が封止樹脂体６２から露出している。ダミー端子６３は、金属体６１に連なっている、ダミー端子６３は、主端子５５同様、バスバー１００に接続されている。ダミー端子６３は、封止樹脂体５２の外に突出し、主端子５５と同一の方向に延設されている。

本実施形態において、金属体６１は、正極側の金属体６１Ｐと、負極側の金属体６１Ｎを有している。２つの金属体６１（６１Ｐ、６１Ｎ）は、いずれも略直方体状をなしている。金属体６１Ｐ、６１Ｎは、互いに同じ構造をなしており、Ｙ方向に並んで配置されている。封止樹脂体６２は、金属体６１Ｐ、６１Ｎを一体的に保持している。封止樹脂体６２は、熱交換部７１による挟まれる面として、一面６２ａと裏面６２ｂを有している。裏面６２ｂは、一面６２ａとは反対の面である。金属体６１Ｐ、６１Ｎの厚みは、封止樹脂体６２の厚みと略等しくされている。金属体６１Ｐが第１金属体に相当し、金属体６１Ｎが第２金属体に相当する。一面６２ａが第１面に相当し、裏面６２ｂが第２面に相当する。

金属体６１Ｐ、６１Ｎは、ともに、一面６２ａおよび裏面６２ｂのそれぞれにおいて露出している。金属体６１は、露出面６１ａを有している。露出面６１ａは、たとえば一面６２ａ、裏面６２ｂに対して略面一とされている。露出面６１ａは平面略矩形状をなしており、長辺がＺ方向に略平行、短辺がＹ方向に略平行となっている。ダミーモジュール６０は、一面６２ａ側に２つの露出面６１ａを有し、裏面６２ｂ側にも２つの露出面６１ａを有している。２つの露出面６１ａは、Ｘ方向からの平面視において互いに重なる位置関係にある。金属体６１（６１Ｐ、６１Ｎ）の表面のうち、露出面６１ａ以外の面は、封止樹脂体６２によって封止（被覆）されている。

ダミー端子６３は、正極側のダミー端子６３Ｐと、負極側のダミー端子６３Ｎを有している。ダミー端子６３Ｐは、正極バスバー１００Ｐに接続される端子であり、金属体６１Ｐに連なっている。ダミー端子６３Ｎは、負極バスバー１００Ｎに接続される端子であり、金属体６１Ｎに連なっている。ダミー端子６３Ｐ、６３Ｎは、対応する金属体６１Ｐ、６１Ｎにおいてコンデンサモジュール３０側の面に連なり、Ｚ方向に延設されている。ダミー端子６３Ｐ、６３Ｎは、半導体モジュール５０が有する２本の主端子５５同様、Ｙ方向に並んで配置されている。封止樹脂体６２からの突出長さは、ダミー端子６３Ｐのほうがダミー端子６３Ｎよりも長い。ダミー端子６３Ｐが第１ダミー端子に相当し、ダミー端子６３Ｎが第２ダミー端子に相当する。

以上のように、本実施形態のダミーモジュール６０は、バスバー１００に接続されるダミー端子６３を有している。ダミー端子６３Ｐが半導体モジュール５０のドレイン側の主端子５５（５５ＤＰ、５５ＤＳ）に対応し、ダミー端子６３Ｎがソース側の主端子５５（５５ＳＮ、５５ＳＳ）に対応している。ダミーモジュール６０は、Ｘ方向において、半導体モジュール５０とほぼ同じ長さ、すなわち厚みを有している。ダミーモジュール６０は、半導体モジュール５０と並んで配置されている。本実施形態では、電力変換装置４が、ダミーモジュール６０をひとつ備えている。

冷却器７０は、熱伝導性に優れた金属材料、たとえばアルミニウム系の材料を用いて形成されている。冷却器７０は、熱交換部７１と、導入管７２と、排出管７３と、絶縁部材７４を備えている。熱交換部７１は、ケース２０に収容されている。熱交換部７１は、全体として扁平形状の管状体となっている。熱交換部７１は、たとえば、一対のプレート（金属製薄板）の少なくとも一方を、プレス加工によってＸ方向に膨らんだ形状に加工する。その後、一対のプレートの外周縁部同士を、かしめなどによって固定するとともに、ろう付けなどによって全周で互いに接合する。これにより、一対のプレート間に冷媒が流通可能な流路が形成され、熱交換部７１として用いることが可能となる。

熱交換部７１は、半導体モジュール５０およびダミーモジュール６０を含む複数のモジュールと交互に積層されている。このように、半導体モジュール５０、ダミーモジュール６０、および熱交換部７１の積層体４０が形成されている。モジュール（半導体モジュール５０およびダミーモジュール６０と熱交換部７１はＸ方向に並んで配置されている。積層体４０の積層方向は、Ｘ方向である。半導体モジュール５０のそれぞれは、Ｘ方向において熱交換部７１により挟まれている。ダミーモジュール６０も、Ｘ方向において熱交換部７１により挟まれている。積層体４０において、Ｘ方向の両端は熱交換部７１とされている。積層方向が、並び方向に相当する。

導入管７２および排出管７３のそれぞれは、ケース２０の内外にわたって配置されている。導入管７２および排出管７３のそれぞれは、ひとつの部材により構成されてもよいし、複数の部材を連結してなる構成としてもよい。導入管７２および排出管７３は、熱交換部７１のそれぞれに連結されている。図示しないポンプによって冷媒を導入管７２に供給することにより、積層された熱交換部７１内の流路に冷媒が流れる。これにより、積層体４０を構成する半導体モジュール５０のそれぞれが、冷媒によって冷却される。同様に、ダミーモジュール６０も冷媒によって冷却される。熱交換部７１のそれぞれを流れた冷媒は、排出管７３介して排出される。冷媒としては、水やアンモニアなどの相変化する冷媒や、エチレングリコール系などの相変化しない冷媒を用いることができる。

絶縁部材７４は、熱交換部７１と半導体モジュール５０、ダミーモジュール６０との間に介在し、両者を電気的に分離している。絶縁部材７４としては、たとえば、セラミック板、グリスやゲル状の熱伝導部材、およびそれらの組み合わせを採用することができる。冷却器７０は、さらに図示しない固定部材を有してもよい。固定部材は、導入管７２および／または排出管７３を、貫通孔２１、２２の形成されたケース２０の側壁と熱交換部７１との間で、ケース２０に固定する。固定部材としては、たとえばクランプを採用することができる。

加圧部材８０は、弾性部材８１と、支持部材８２と、当接プレート８３を有している。弾性部材８１は、ケース２０において貫通孔２１、２２の形成された側壁とは反対の側壁（以下、対向壁と示す）と、積層体４０との間に設けられている。この弾性部材８１により、積層体４０はケース２０内において一定の位置に保持される。本実施形態では、弾性部材８１として、湾曲形成された板ばねを採用している。弾性部材８１としては、金属製のばね以外に、ゴムなどの弾性変形により加圧力を発生するものを採用することができる。

支持部材８２は、弾性部材８１とケース２０の対向壁との間に設けられている。加圧部材８０は、２本の支持部材８２を有している。２本の支持部材８２は、Ｙ方向において離間して設けられている。２本の支持部材８２により、弾性部材８１の両端が支持されている。弾性部材８１は、Ｙ方向の中央において積層体４０を押圧する。支持部材８２は、たとえばケース２０において支持部２３と同じ側の壁部に固定されている。弾性部材８１は、壁部（ケース２０）から浮いた位置に支持されている。

当接プレート８３は、平板状をなしている。当接プレート８３は、弾性部材８１と積層体４０との間に配置されている。当接プレート８３は、積層体４０の一端をなす熱交換部７１に面接触している。積層体４０の他端をなす熱交換部７１が支持部２３によって支持された状態で、弾性部材８１は、当接プレート８３を介して積層体４０を押圧している。

回路基板９０は、図示を省略するが、樹脂などの絶縁基材に配線が配置された配線基板、配線基板に実装された電子部品、コネクタなどを備えている。実装された電子部品と配線により回路が構成されている。回路基板９０には、上記した制御回路１３および駆動回路１４が構成されている。

図３および図４に示すように、回路基板９０は、積層体４０に対してコンデンサモジュール３０とは反対側に配置されている。たとえば積層体４０に対してコンデンサモジュール３０側を下側とすると、回路基板９０は、積層体４０の上側に配置されている。Ｚ方向の平面視において、回路基板９０は積層体４０、特に半導体モジュール５０と重なるように配置されている。積層体４０が備える半導体モジュール５０の信号端子５６は、回路基板９０に接続されている。

バスバー１００は、コンデンサモジュール３０と半導体モジュール５０とを電気的に接続する配線部材である。バスバー１００は、板状の金属部材である。バスバー１００は、はんだ接合、抵抗溶接、レーザ溶接などにより、対応する端子に接続されている。図３、図４などに示すように、バスバー１００は、上記したＰライン７を構成する正極バスバー１００Ｐと、Ｎライン８を構成する負極バスバー１００Ｎを有している。

正極バスバー１００Ｐは、コンデンサモジュール３０の正極端子３４Ｐ、半導体モジュール５０の正極端子５５ＤＰ、およびダミーモジュール６０のダミー端子６３Ｐのそれぞれに接続されている。負極バスバー１００Ｎは、コンデンサモジュール３０の負極端子３４Ｎ、半導体モジュール５０の負極端子５５ＳＮ、およびダミーモジュール６０のダミー端子６３Ｎのそれぞれに接続されている。本実施形態では、正極バスバー１００Ｐと負極バスバー１００Ｎとの大部分が、板厚方向において対向している。バスバー１００の板厚方向は、Ｚ方向に略平行である。Ｚ方向において、正極バスバー１００Ｐがコンデンサモジュール３０側に配置され、負極バスバー１００Ｎが積層体４０側に配置されている。

バスバー１００（１００Ｐ、１００Ｎ）は、複数の貫通孔１０２と、一部の貫通孔１０２の周辺に設けられた接続部１０３を有している。貫通孔１０２は、バスバー１００を板厚方向に貫通している。接続部１０３は、バスバー１００において貫通孔１０２の周辺に設けられている。接続部１０３は、たとえば貫通孔１０２の壁面に連なり、バスバー１００に対して略９０度の角度を有して屈曲している。

正極バスバー１００Ｐには、半導体モジュール５０のドレイン側の主端子５５（５５ＤＰ、５５ＤＳ）およびダミーモジュール６０の正極側のダミー端子６３Ｐに対応する複数の貫通孔１０２が設けられている。上記したように、エミッタ側の主端子５５（５５ＳＮ、５５ＳＳ）が短いため、積層体４０から離れた位置にある正極バスバー１００Ｐには、エミッタ側の主端子５５（５５ＳＮ、５５ＳＳ）に対応する貫通孔は設けられていない。本実施形態では、ひとつの端子に対してひとつの貫通孔１０２が設けられている。接続部１０３は、正極端子５５ＤＰおよびダミー端子６３Ｐに対応して設けられている。正極端子５５ＤＰおよびダミー端子６３Ｐのそれぞれは、対応する貫通孔１０２に挿入された状態で、接続部１０３に接続されている。正極端子５５ＤＰおよびダミー端子６３Ｐは、たとえば貫通孔１０２を挿通している。

出力端子５５ＤＳが挿入される貫通孔１０２は、正極バスバー１００Ｐと出力端子５５ＤＳとの接触を避ける、すなわち電気的な絶縁を確保するために設けられている。本実施形態の正極バスバー１００Ｐは、６つのドレイン側の主端子５５およびひとつのダミー端子６３（９３Ｐ）に対応して、７つの貫通孔１０２を有している。また、３つの正極端子５５ＤＰおよびひとつのダミー端子６３Ｐに対応して４つの接続部１０３を有している。７つの貫通孔１０２は、所定ピッチでＸ方向に並んでいる。

負極バスバー１００Ｎには、半導体モジュール５０のすべての主端子５５およびすべてのダミー端子６３に対応する数の貫通孔１０２が設けられている。本実施形態では、ひとつの端子に対してひとつの貫通孔１０２が設けられている。接続部１０３は、負極端子５５ＳＮおよび負極側のダミー端子６３Ｎに対応して設けられている。負極端子５５ＳＮおよびダミー端子６３Ｎのそれぞれは、対応する貫通孔１０２に挿入された状態で、接続部１０３に接続されている。負極端子５５ＳＮおよびダミー端子６３Ｎは、貫通孔１０２を挿通してもよいし、先端が貫通孔１０２内に配置されてもよい。

正極端子５５ＤＰおよび出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳが挿入される貫通孔１０２は、負極バスバー１００Ｎと正極端子５５ＤＰおよび出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳそれぞれとの接触を避ける、すなわち電気的な絶縁を確保するために設けられている。ドレイン端子である正極端子５５ＤＰおよび出力端子５５ＤＳは、対応する貫通孔１０２を挿通している。ソース端子である出力端子５５ＳＳは、貫通孔１０２を挿通してもよいし、先端が貫通孔１０２内に配置されてもよい。

本実施形態の負極バスバー１００Ｎは、すべての主端子５５およびすべてのダミー端子６３に対応して１４個の貫通孔１０２を有している。また、３つの負極端子５５ＳＮおよびひとつのダミー端子６３Ｎに対応して４つの接続部１０３を有している。

出力バスバー１０１は、半導体モジュール５０と図示しない出力端子台とを電気的に接続する配線部材である。出力バスバー１０１は、板状の金属部材である。出力バスバー１０１は、はんだ接合、抵抗溶接、レーザ溶接などにより、対応する出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳに接続されている。出力バスバー１０１の一部分は、Ｚ方向からの平面視において積層体４０およびバスバー１００と重なっており、この重なり部分から、積層体４０の積層方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）に延びている。出力バスバー１０１の重なり部分は、Ｚ方向において、バスバー１００よりも積層体４０側に配置されている。

図７に示すように、出力バスバー１０１は、Ｕ相の出力バスバー１０１Ｕと、Ｖ相の出力バスバー１０１Ｖと、Ｗ相の出力バスバー１０１Ｗを有している。出力バスバー１０１Ｕに、Ｕ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０の出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳが接続されている。出力バスバー１０１Ｖに、Ｖ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０の出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳが接続されている。出力バスバー１０１Ｗに、Ｗ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０の出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳが接続されている。

出力バスバー１０１は、複数の貫通孔１０４と、一部の貫通孔１０４の周辺に設けられた接続部１０５を有している。貫通孔１０４は、出力バスバー１０１を板厚方向（Ｚ方向）に貫通している。接続部１０５は、出力バスバー１０１において貫通孔１０４の周辺に設けられている。接続部１０５は、接続部１０３同様、たとえば貫通孔１０４の壁面に連なり、出力バスバー１０１に対して略９０度の角度を有して屈曲している。

出力バスバー１０１Ｕは、２つの半導体モジュール５０ＨＵ、５０ＬＵが有する４本の主端子５５がそれぞれ挿通される４つの貫通孔１０４と、出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳが接続される２つの接続部１０５を有している。同様に、出力バスバー１０１Ｖは、２つの半導体モジュール５０ＨＶ、５０ＬＶが有する４本の主端子５５がそれぞれ挿通される４つの貫通孔１０４と、出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳが接続される２つの接続部１０５を有している。出力バスバー１０１Ｗは、２つの半導体モジュール５０ＨＷ、５０ＬＷが有する４本の主端子５５がそれぞれ挿通される４つの貫通孔１０４と、出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳが接続される２つの接続部１０５を有している。

バスバー１００（１００Ｐ、１００Ｎ）と出力バスバー１０１は、バスバーモジュールとして図示しない保持部材により一体化された構造をなしてもよい。

＜積層体を構成するモジュールの配置＞
次に、図２および図４に基づき、積層体４０を構成する各モジュール５０、６０の配置について説明する。

電力変換装置４が備える半導体モジュール５０ＨＵ、５０ＨＶ、５０ＨＷ、５０ＬＵ、５０ＬＶ、５０ＬＷは、Ｘ方向に並んでいる。これら６つの半導体モジュール５０は、Ｘ方向に沿って一列で配置されている。同相の上下アーム回路９を構成する２つの半導体モジュール５０は、Ｘ方向において互に隣り合って配置されている。図２に示すように、貫通孔２１、２２の形成されたケース２０の側壁側から、半導体モジュール５０ＨＵ、半導体モジュール５０ＬＵ、半導体モジュール５０ＨＶ、半導体モジュール５０ＬＶ、半導体モジュール５０ＨＷ、半導体モジュール５０ＬＷの順に配置されている。すなわち、Ｕ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０、Ｖ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０、Ｗ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０の順に配置されている。半導体モジュール５０ＬＷが、貫通孔２１、２２の形成されたケース２０の側壁からもっとも離れた位置に配置されている。

図２に示すように、ダミーモジュール６０は、ケース２０における貫通孔２１、２２の形成された側壁に対して、すべての半導体モジュール５０よりも近い位置に配置されている。換言すれば、ダミーモジュール６０は、冷却器７０における冷媒の導入口に対して、すべての半導体モジュール５０よりも近い位置に配置されている。ダミーモジュール６０は、半導体モジュール５０ＨＵの手前に配置されている。ダミーモジュール６０は、冷媒の導入口に対してもっとも近い熱交換部７１により挟まれている。

＜各端子の配置＞
次に、図２、図４、図７～図９に基づき、端子３４、主端子５５、ダミー端子６３Ｎの配置、すなわち対応するバスバー１００および出力バスバー１０１との接続位置について説明する。

コンデンサモジュール３０の端子３４は、コンデンサケース３１の側壁の近傍から、封止樹脂体３３の外に突出している。図２に示すように、端子３４は、コンデンサケース３１において、貫通孔２１、２２側の側壁の近傍に配置されている。正極端子３４Ｐの突出部分および負極端子３４Ｎの突出部分は、Ｙ方向に並んで配置され、コンデンサケース３１のＹ方向中心に対して線対称配置となっている。

Ｚ方向からの平面視において、端子３４は、貫通孔２１、２２、すなわち冷却器７０における冷媒の導入口に対して、積層体４０よりも近い位置に配置されている。端子３４は、支持部２３と貫通孔２１、２２の形成された側壁との間に配置されている。このような位置で、端子３４のそれぞれは、図４に示すように対応するバスバー１００に接続されている。

図７～図９に示すように、６つの半導体モジュール５０において、ドレイン端子である正極端子５５ＤＰおよび出力端子５５ＤＳは、Ｘ方向に沿って一列に並んでいる。同様に、ソース端子である負極端子５５ＳＮおよび出力端子５５ＳＳも、Ｘ方向に沿って一列に並んでいる。このように、複数の主端子５５は２列配置となっている。

ダミー端子６３Ｐは、ドレイン端子である正極端子５５ＤＰおよび出力端子５５ＤＳとともに、一列に並んでいる。図４、図７～図９に示すように、ケース２０における貫通孔２１、２２の形成された側壁側から、ダミー端子６３Ｐ、正極端子５５ＤＰ、出力端子５５ＤＳ、正極端子５５ＤＰ、出力端子５５ＤＳ、正極端子５５ＤＰ、出力端子５５ＤＳの順に並んでいる。同様に、ダミー端子６３Ｎは、ソース端子である負極端子５５ＳＮおよび出力端子５５ＳＳとともに、一列に並んでいる。ケース２０における貫通孔２１、２２の形成された側壁側から、ダミー端子６３Ｎ、出力端子５５ＳＳ、負極端子５５ＳＮ、出力端子５５ＳＳ、負極端子５５ＳＮ、出力端子５５ＳＳ、負極端子５５ＳＮの順に並んでいる。

図７～図９は、積層体４０を構成するモジュールの端子とバスバーとの接続位置を示している。図７～図９では、便宜上、貫通孔１０２、１０４と接続部１０３、１０５を省略している。また、複数の端子のうち、バスバーに接続される端子について明確化のためにハッチングを付与している。

図７は、出力バスバー１０１と主端子５５との接続位置を示している。主端子５５のうち、出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳが出力バスバー１０１に接続されている。出力バスバー１０１に接続される主端子５５は、千鳥配置となっている。ダミーモジュール６０のダミー端子６３は、出力バスバー１０１には接続されない。出力バスバー１０１（１０１Ｕ、１０１Ｖ、１０１Ｗ）は、出力端子５５ＤＳ、５５ＳＳに対応する２つの接続部１０５を有している。２つの接続部１０５は、４つの貫通孔１０４において、対角位置の２つの貫通孔１０４の周辺に設けられている。

図８は、負極バスバー１００Ｎと、主端子５５、ダミー端子６３との接続位置を示している。主端子５５のうち、ソース端子である負極端子５５ＳＮが負極バスバー１００Ｎに接続されている。ダミー端子６３のうち、負極側のダミー端子６３Ｎが負極バスバー１００Ｎに接続されている。一列に並んだ７本の端子５５ＳＮ、５５ＳＳ、６３Ｎは、ひとつおきに負極バスバー１００Ｎに接続されている。図４に示すように、Ｘ方向に並んだ７つの貫通孔１０２に対して、ひとつおきに接続部１０３が設けられている。

ダミー端子６３Ｎは、コンデンサモジュール３０の負極端子３４Ｎと負極バスバー１００Ｎとの接続位置に対して、すべての負極端子５５ＳＮ、ひいてはすべての主端子５５よりも近い位置で、負極バスバー１００Ｎに接続されている。ダミー端子６３Ｎは、負極端子５５ＳＮよりも負極端子３４Ｎの接続部に近い位置で、負極バスバー１００Ｎに接続されている。

図９は、正極バスバー１００Ｐと、主端子５５、ダミー端子６３との接続位置を示している。主端子５５のうち、ドレイン端子である正極端子５５ＤＰが正極バスバー１００Ｐに接続されている。ダミー端子６３のうち、正極側のダミー端子６３Ｐが正極バスバー１００Ｐに接続されている。上記したように、複数のモジュール５０、６０において、半導体モジュール５０ＨＵの隣にダミーモジュール６０が配置されている。正極端子５５ＤＰに対応する３つの接続部１０３は、貫通孔１０２に対してひとつおきに設けられている。Ｘ方向において、ダミー端子６３Ｐに対応する接続部１０５（貫通孔１０４）は、Ｕ相の正極端子５５ＤＰに対応する接続部１０３（貫通孔１０２）の隣に設けられている。

ダミー端子６３Ｐは、コンデンサモジュール３０の正極端子３４Ｐと正極バスバー１００Ｐとの接続位置に対して、すべての正極端子５５ＤＰ、ひいてはすべての主端子５５よりも近い位置で、正極バスバー１００Ｐに接続されている。ダミー端子６３Ｐは、正極端子５５ＤＰよりも正極端子３４Ｐの接続部に近い位置で、正極バスバー１００Ｐに接続されている。

＜第１実施形態のまとめ＞
本実施形態の電力変換装置４は、ダミーモジュール６０を備えている。ダミーモジュール６０の金属体６１は、熱交換部７１により挟まれる面の少なくとも一部をなしている。よって、流路を有する熱交換部７１により、金属体６１が冷やされる。ダミーモジュール６０のダミー端子６３は、金属体６１に連なるとともに、バスバー１００に接続されている。よって、金属体６１が冷やされると、ダミー端子６３を介してバスバー１００の温度も低下する。このように、金属体６１、ダミー端子６３、およびバスバー１００を介してコンデンサモジュール３０を冷却し、コンデンサモジュール３０（コンデンサ素子３２）の温度上昇を抑制することができる。この結果、コンデンサモジュール３０の寿命が長い電力変換装置４を提供することができる。

さらに本実施形態では、ダミー端子６３は、バスバー１００における端子３４の接続部に対して、バスバー１００に接続されたすべての主端子５５よりも近い位置で、バスバー１００に接続されている。バスバー１００におけるダミー端子６３の接続部と端子３４の接続部との間に、主端子５５の接続部が設けられていない。発熱体である半導体素子５１を備えた半導体モジュール５０が、ダミーモジュール６０とコンデンサモジュール３０との間の伝熱経路に設けられていないため、ダミーモジュール６０による冷却効果が、コンデンサモジュール３０に作用しやすい。これにより、コンデンサモジュール３０の温度上昇を効果的に抑制することができる。

さらに本実施形態では、ダミーモジュール６０が、冷却器７０における冷媒の導入口、すなわち導入管７２の入り口に対してもっとも近い熱交換部７１により挟まれている。もっとも近い熱交換部７１とは、冷媒の流れる流路においてもっとも近い熱交換部７１である。導入口にもっとも近い熱交換部７１には、半導体モジュール５０と熱交換をする前の冷媒が流れる。ダミーモジュール６０は、すべての半導体モジュール５０よりも流路の上流側に配置されている。よって、ダミーモジュール６０の冷却効果を高めることができる。これにより、コンデンサモジュール３０の温度上昇を効果的に抑制することができる。

さらに本実施形態では、ダミーモジュール６０が、２つの金属体６１Ｐ、６１Ｎを備えており、これら金属体６１Ｐ、６１Ｎは封止樹脂体６２により一体的に保持されている。そして、封止樹脂体６２において熱交換部７１による挟まれる面から、金属体６１Ｐ、６１Ｎがそれぞれ露出している。樹脂封止構造を採用することで、２つの金属体６１Ｐ、６１Ｎを共通する一対の熱交換部７１に対して位置決めしやすい。積層体４０を構成しやすくなる。

また、金属体６１Ｐに連なるダミー端子６３Ｐが正極バスバー１００Ｐに接続され、金属体６１Ｎに連なるダミー端子６３Ｎが負極バスバー１００Ｎに接続されている。これにより、正極バスバー１００Ｐ、負極バスバー１００Ｎの両方を通じてコンデンサモジュール３０を冷却することができる。これにより、コンデンサ素子３２全体を冷却することができる。

さらに本実施形態では、図５に示したように、金属体６１Ｐが、封止樹脂体６２の一面６２ａおよび裏面６２ｂのそれぞれから露出している。金属体６１Ｎが、封止樹脂体６２の一面６２ａおよび裏面６２ｂのそれぞれから露出している。金属体６１Ｐ、６１Ｎのそれぞれが、Ｘ方向両側に露出面６１ａを有している。金属体６１Ｐ、６１Ｎのそれぞれが一面６２ａ側の熱交換部７１と熱交換するとともに、裏面６２ｂ側の熱交換部７１と熱交換することができる。よって、ダミーモジュール６０の冷却効果を高め、ひいては、コンデンサモジュール３０の温度上昇を効果的に抑制することができる。

さらに、本実施形態では、積層体４０を構成する複数のモジュール５０、６０において、ダミーモジュール６０を端に配置している。これにより、図４に示すように、回路基板９０をＺ方向の平面視においてダミーモジュール６０と重なる位置に配置しなくてもよい。ダミーモジュール６０は、信号端子を備えていない。回路基板９０は、信号端子５６を備えた半導体モジュール５０と重なる位置に配置されている。よって、外力の印加にともなう回路基板９０の振動を抑制することができる。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、コンデンサモジュール３０の端子３４が、積層体４０よりも冷媒の導入口に近い例を示した。これに代えて、端子３４を冷媒の導入口から離れた位置に配置してもよい。

図１０は、本実施形態の電力変換装置４を示しており、図４に対応している。コンデンサモジュール３０の端子３４（３４Ｐ、３４Ｎ）は、Ｚ方向からの平面視において、積層体４０と重なる位置に配置されている。具体的には、積層方向（Ｘ方向）において、積層体４０の中間（途中）の位置に、端子３４が配置されている。中間の位置とは、複数のモジュール５０、６０の両端よりも内側の位置である。

図１０に示すように、本実施形態でも、バスバー１００における端子３４の接続部に対して、ダミー端子６３の接続部がもっともちかくなるように、ダミーモジュール６０が配置されている。積層体４０は、２つのダミーモジュール６０を備えている。２つのダミーモジュール６０は、Ｕ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０ＨＵ、５０ＬＵと、Ｖ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０ＨＶ、５０ＬＶとの間に配置されている。Ｘ方向において、端子３４は、２つのダミーモジュール６０のダミー端子６３の間で、バスバー１００に接続されている。

このように、端子３４およびダミーモジュール６０の配置が異なる以外は、先行実施形態の構成と同様である。

＜第２実施形態のまとめ＞
本実施形態では、半導体モジュール５０ＨＵが、冷媒の導入口にもっとも近い熱交換部７１により挟まれている。冷えた冷媒を活用できる点では、先行実施形態に示す構成のほうが好ましい。それ以外の点については、先行実施形態と同等の効果を奏することができる。

たとえば、端子３４が冷媒の導入口から離れていても、ダミー端子６３は、バスバー１００における端子３４の接続部に対して、バスバー１００に接続されたすべての主端子５５よりも近い位置で、バスバー１００に接続されている。ダミーモジュール６０による冷却効果が、コンデンサモジュール３０に作用しやすいため、コンデンサモジュール３０の温度上昇を効果的に抑制することができる。

端子３４およびダミーモジュール６０（ダミー端子６３）の配置は、上記した例に限定されない。Ｖ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０ＨＶ、５０ＬＶと、Ｗ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０ＨＷ、５０ＬＷとの間に配置してもよい。ダミーモジュール６０は、相間に配置するのが好ましい。

ダミーモジュール６０の数は２つに限定されない。３つ以上のダミーモジュール６０を備える構成としてもよい。本実施形態に示したように、端子３４の接続部をＸ方向において挟むように２つのダミーモジュール６０（ダミー端子６３）を配置すると、コンデンサモジュール３０の温度上昇を抑制しつつ、積層体４０の体格増大を抑制することができる。

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、金属体６１が、ダミーモジュール６０において熱交換部７１により挟まれる両面をなしていた。これに代えて、熱交換部７１により挟まれる両面のうち、一方のみをなすようにしてもよい。

図１１は、本実施形態の電力変換装置４において、ダミーモジュール６０を示している。図１１は、図５に対応している。ダミーモジュール６０は、先行実施形態同様、２つの金属体６１Ｐ、６１Ｎを備えている。金属体６１Ｐ、６１Ｎは、封止樹脂体６２の一面６２ａから露出しており、裏面６２ｂからは露出していない。金属体６１Ｐ、６１Ｎは、一面６２ａから露出する露出面６１ａを有している。それ以外の構成は、先行実施形態と同じである。本実施形態のダミーモジュール６０を、先行実施形態に記載の電力変換装置４に適用することができる。

＜第３実施形態のまとめ＞
本実施形態では、ダミーモジュール６０が片面冷却構造となっている。金属体６１（６１Ｐ、６１Ｎ）は主として一面６２ａ側の熱交換部７１により冷却される。これにより、金属体６１、ダミー端子６３、およびバスバー１００を介してコンデンサモジュール３０を冷却し、コンデンサモジュール３０（コンデンサ素子３２）の温度上昇を抑制することができる。

金属体６１が一面６２ａのみから露出する例を示したが、裏面６２ｂのみから露出する構成としてもよい。

（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、２つの金属体６１Ｐ、６１Ｎが、互いに同じ面に露出していた。これに代えて、金属体６１Ｐが熱交換部７１による挟まれる両面のうちのひとつに露出し、金属体６１Ｎが他のひとつに露出するようにしてもよい。

図１２および図１３は、本実施形態の電力変換装置４において、ダミーモジュール６０を示している。図１２は図５に対応し、図１３は図６に対応している。ダミーモジュール６０は、先行実施形態同様、２つの金属体６１Ｐ、６１Ｎを備えている。金属体６１Ｐは、封止樹脂体６２の一面６２ａのみから露出している。金属体６１Ｎは、封止樹脂体６２の裏面６２ｂのみから露出している。

金属体６１Ｐは、厚肉部６１０Ｐと、厚肉部６１０Ｐに連なり、厚肉部６１０ＰよりもＸ方向の長さである厚みが薄い薄肉部６１１Ｐを有している。ダミー端子６３Ｐは、厚肉部６１０Ｐに連なっている。厚肉部６１０Ｐと薄肉部６１１Ｐは、Ｙ方向に並んで設けられている。厚肉部６１０Ｐの外面と薄肉部６１１Ｐの外面とが、略面一で連なり、一面６２ａ側の露出面６１ａをなしている。

同様に、金属体６１Ｎは、厚肉部６１０Ｎと、厚肉部６１０Ｎに連なり、厚肉部６１０ＮよりもＸ方向の長さである厚みが薄い薄肉部６１１Ｎを有している。ダミー端子６３Ｎは、厚肉部６１０Ｎに連なっている。厚肉部６１０Ｎと薄肉部６１１Ｎは、Ｙ方向に並んで設けられている。厚肉部６１０Ｎの外面と薄肉部６１１Ｎの外面とが、略面一で連なり、裏面６２ｂ側の露出面６１ａをなしている。

Ｚ方向からの平面視において、金属体６１Ｐ、６１Ｎは略Ｌ字状をなしている。金属体６１Ｐ、６１Ｎは、たとえば異形条の金属板である。金属体６１Ｐ、６１Ｎは、互いに同じ構造をなしており、Ｚ軸周りに２回対称の配置となっている。積層体４０の積層方向（Ｘ方向）において、金属体６１Ｐの厚肉部６１０Ｐと金属体６１Ｎの薄肉部６１１Ｎとが対向している。また、金属体６１Ｐの薄肉部６１１Ｐと金属体６１Ｎの厚肉部６１０Ｎとが対向している。

金属体６１Ｐ、６１Ｎの間には、電気的な絶縁を確保するためのギャップが設けられている。本実施形態では、ギャップに封止樹脂体６２が配置されている。封止樹脂体６２に代えて、たとえば樹脂製のスペーサを金属体６１Ｐ、６１Ｎ間に予め固定しておき、この構造体を樹脂封止してもよい。それ以外の構成は、先行実施形態と同じである。本実施形態のダミーモジュール６０を、先行実施形態に記載の電力変換装置４に適用することができる。

＜第４実施形態のまとめ＞
本実施形態では、金属体６１Ｐが一面６２ａに露出し、金属体６１Ｎが裏面６２ｂに露出することで、ダミーモジュール６０が両面冷却構造となっている。金属体６１Ｐ、６１Ｎは、互いに別の面で露出している。金属体６１Ｐは、主として一面６２ａ側の熱交換部７１と熱交換し、金属体６１Ｎは、主として裏面６２ｂ側の熱交換部７１と熱交換することができる。これにより、ダミーモジュール６０の冷却効果を高め、ひいては、コンデンサモジュール３０の温度上昇を効果的に抑制することができる。

さらに本実施形態では、金属体６１Ｐ、６１Ｎが、厚肉部６１０Ｐ、６１０Ｎと、薄肉部６１１Ｐ、６１１Ｎを有している。そして、一方の厚肉部が他方の薄肉部と対向するように、金属体６１Ｐ、６１Ｎが配置されている。これにより、金属体６１Ｐの厚肉部６１０Ｐと薄肉部６１１Ｐとが、一面６２ａ側の露出面６１ａをなしている。同様に、金属体６１Ｎの厚肉部６１０Ｎと薄肉部６１１Ｎとが、裏面６２ｂ側の露出面６１ａをなしている。よって、ひとつの金属体６１が、封止樹脂体６２の一方の面のみに露出する構成でありながら、ダミーモジュール６０の体格（サイズ）は変えずに、露出面６１ａを大きくすることができる。これにより、ダミーモジュール６０の冷却効果をさらに高めることができる。

金属体６１が一面６２ａから露出し、金属体６１Ｎが裏面６２ｂから露出する例を示したが、これに限定されない。金属体６１が裏面６２ｂから露出し、金属体６１Ｎが一面６２ａから露出する構成としてもよい。

金属体６１Ｐ、６１Ｎが、厚肉部６１０Ｐ、６１０Ｎと、薄肉部６１１Ｐ、６１１Ｎを有する例を示したが、これに限定されない。金属体６１Ｐ、６１Ｎが、厚肉部６１０Ｐ、６１０Ｎに相当する部分のみを有してもよい。この場合、露出面６１ａを大きくすることはできないものの、一面６２ａ側の熱交換部７１と裏面６２ｂ側の熱交換部７１とを活用することができる。

（他の実施形態）
この明細書及び図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品及び／又は要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品及び／又は要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品及び／又は要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

明細書及び図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書及び図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書及び図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

制御回路１３及び駆動回路１４は、少なくともひとつのコンピュータを含む制御システムによって提供される。制御システムは、ハードウェアである少なくともひとつのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）を含む。ハードウェアプロセッサは、下記（ｉ）、（ｉｉ）、又は（ｉｉｉ）により提供することができる。

（ｉ）ハードウェアプロセッサは、ハードウェア論理回路である場合がある。この場合、コンピュータは、プログラムされた多数の論理ユニット（ゲート回路）を含むデジタル回路によって提供される。デジタル回路は、プログラム及び／又はデータを格納したメモリを備える場合がある。コンピュータは、アナログ回路によって提供される場合がある。コンピュータは、デジタル回路とアナログ回路との組み合わせによって提供される場合がある。

（ｉｉ）ハードウェアプロセッサは、少なくともひとつのメモリに格納されたプログラムを実行する少なくともひとつのプロセッサコアである場合がある。この場合、コンピュータは、少なくともひとつのメモリと、少なくともひとつのプロセッサコアとによって提供される。プロセッサコアは、たとえばＣＰＵと称される。メモリは、記憶媒体とも称される。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラム及び／又はデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。

（ｉｉｉ）ハードウェアプロセッサは、上記（ｉ）と上記（ｉｉ）との組み合わせである場合がある。（ｉ）と（ｉｉ）とは、異なるチップの上、又は共通のチップの上に配置される。

すなわち、制御回路１３及び駆動回路１４が提供する手段及び／又は機能は、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又はそれらの組み合わせにより提供することができる。

電力変換回路（インバータ６）を構成するスイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ１１に限定されない。たとえば、ＩＧＢＴを用いてもよい。

すべての半導体モジュール５０が一列に配置される例を示した。換言すれば、一対の熱交換部７１の間に、ひとつの半導体モジュール５０が配置される例を示した。これに限定されない。たとえば、一対の熱交換部７１の間に、同じ相を構成する２つの半導体モジュール５０を配置し、電力変換装置４が備える半導体モジュール５０を二列配置としてもよい。この場合、ダミーモジュール６０も、半導体モジュール５０に合わせて二列配置するのが好ましい。

ひとつの半導体モジュール５０によりひとつのアームを構成する例を示したが、これに限定されない。図１４に示す変形例では、半導体モジュール５０が一相分の上下アーム回路９を構成する半導体素子５１を備えている。図示する半導体モジュール５０は、Ｕ相の上下アーム回路９を構成する半導体モジュール５０Ｕであり、先行実施形態に記載した２つの半導体モジュール５０ＨＵ、５０ＬＵをひとつにまとめたものである。半導体モジュール５０は、主端子５５として、正極端子５５Ｐ、負極端子５５Ｎ、出力端子５５Ｓを備えている。３本の主端子５５は、Ｙ方向に並んで配置されている。

ダミーモジュール６０は、上記した金属体６１Ｐ、金属体６１Ｎに加えて、金属体６１Ｓを備えている。金属体６１Ｓには、ダミー端子６３Ｓが連なっている。各相の正極端子５５Ｐとダミー端子６３ＰとがＸ方向に並んで配置されており、これら端子５５Ｐ、６３Ｐは正極バスバー１００Ｐに接続される。各相の負極端子５５Ｎとダミー端子６３ＮとがＸ方向に並んで配置されており、これら端子５５Ｎ、６３Ｎは負極バスバー１００Ｎに接続される。各相の出力端子５５Ｓとダミー端子６３ＳとがＸ方向に並んで配置されている。ダミー端子６３Ｓは、出力バスバー１０１のひとつに接続される。主端子５５に合わせたダミー端子６３の配置とすることで、バスバー１００および出力バスバー１０１との接続が容易となる。

図１４では、ダミーモジュール６０が、主端子５５に合わせて３つの金属体６１（６１Ｐ、６１Ｎ、６１Ｓ）を備える例を示したが、これに限定されない。金属体６１Ｐ、６１Ｎのみを備えてもよい。

積層体４０の直下にコンデンサモジュール３０が配置される例を示したが、これに限定されない。たとえば積層体４０に対してＹ方向にずれた位置にコンデンサモジュール３０を配置してもよい。

バスバー１００の配置も、上記した例に限定されない。たとえばコンデンサモジュール３０側に正極バスバー１００Ｐを配置し、積層体４０側に負極バスバー１００Ｎを配置したが、逆の配置としてもよい。

バスバー１００、出力バスバー１０１において、ひとつの端子につき、ひとつの貫通孔１０２、１０４を設ける例を示したが、これに限定されない。少なくとも一部の貫通孔を、複数の端子が挿入されるように設けてもよい。

ダミーモジュール６０は、少なくともひとつの金属体６１と、金属体６１に連なっており、バスバー１００に接続された少なくともひとつのダミー端子６３と、を有し、金属体６１が、ダミーモジュール６０において熱交換部７１により挟まれる面の少なくとも一部をなすように構成されていればよい。たとえば、ダミーモジュール６０が、金属体６１およびダミー端子６３をひとつのみ備えてもよい。ダミー端子６３はバスバー１００のひとつに接続される。よって、金属体６１、ダミー端子６３、およびバスバー１００を介して、コンデンサモジュール３０（コンデンサ素子３２）の温度上昇を抑制することができる。

１…駆動システム、２…直流電源、３…モータジェネレータ、３ａ…巻線、４…電力変換装置、５…平滑コンデンサ、６…インバータ、７…Ｐライン、８…Ｎライン、９…上下アーム回路、９Ｌ…下アーム、９Ｕ…上アーム、１０…出力ライン、１１…ＭＯＳＦＥＴ、１２…ダイオード、１３…制御回路、１４…駆動回路、２０…ケース、２１、２２…貫通孔、２３…支持部、３０…コンデンサモジュール、３１…コンデンサケース、３２…コンデンサ素子、３３…封止樹脂体、３４…端子、３４Ｎ…負極端子、３４Ｐ…正極端子、４０…積層体、５０、５０ＨＵ、５０ＨＶ、５０ＨＷ、５０ＬＵ、５０ＬＶ、５０ＬＷ、５０Ｕ…半導体モジュール、５０Ｇｒ…半導体モジュール群、５１…半導体素子、５２…封止樹脂体、５３、５４…ヒートシンク、５５…主端子、５５ＤＰ、５５Ｐ…正極端子、５５ＳＮ、５５Ｎ…負極端子、５５ＤＳ、５５ＳＳ、５５Ｓ…出力端子、５６…信号端子、５７…ターミナル、６０…ダミーモジュール、６１、６１Ｎ、６１Ｐ……金属体、６１ａ…露出面、６１０Ｎ、６１０Ｐ…厚肉部、６１１Ｎ、６１１Ｐ…薄肉部、６２…封止樹脂体、６２ａ…一面、６２ｂ…裏面、６３、６３Ｎ、６３Ｐ、６３Ｓ…ダミー端子、７０…冷却器、７１…熱交換部、７２…導入管、７３…排出管、７４…絶縁部材、８０…加圧部材、８１…弾性部材、８２…支持部材、８３…当接プレート、９０…回路基板、１００…バスバー、１００Ｐ…正極バスバー、１００Ｎ…負極バスバー、１０１、１０１Ｕ、１０１Ｖ、１０１Ｗ…出力バスバー、１０２、１０４…貫通孔、１０３、１０５…接続部

Claims (8)

1. 電力変換回路を構成する少なくともひとつの半導体素子（５１）と、前記半導体素子に電気的に接続された複数の主端子（５５）と、を有する半導体モジュール（５０）を複数備える半導体モジュール群（５０Ｇｒ）と、
   前記半導体素子を有していない少なくともひとつのダミーモジュール（６０）と、
   冷媒が流通する流路をそれぞれ備え、前記半導体モジュールおよび前記ダミーモジュールを含む複数のモジュールと交互に積層され、積層方向において、前記半導体モジュールおよび前記ダミーモジュールのそれぞれを両面側から挟むように配置された複数の熱交換部（７１）を有する冷却器（７０）と、
   コンデンサ（３０）と、
   前記コンデンサと前記主端子とを電気的に接続する少なくともひとつのバスバー（１００）と、を備え、
   前記ダミーモジュールは、少なくともひとつの金属体（６１）と、前記金属体に連なっており、前記バスバーに接続された少なくともひとつのダミー端子（６３）と、を有し、
   前記金属体は、前記ダミーモジュールにおいて前記熱交換部により挟まれる面の少なくとも一部をなしており、
   前記ダミー端子は、前記バスバーにおける前記コンデンサの接続部に対して、前記バスバーに接続されたすべての前記主端子よりも近い位置で、前記バスバーに接続されている電力変換装置。
2. 前記ダミーモジュールは、前記冷却器における前記冷媒の導入口に対してもっとも近い前記熱交換部により挟まれている請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記ダミーモジュールは、前記金属体を封止する封止樹脂体（６２）を有し、
   前記ダミー端子は、前記封止樹脂体の外に突出して前記バスバーに接続され、
   前記金属体は、前記封止樹脂体における前記熱交換部により挟まれる両面の少なくともひとつから露出している請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記半導体モジュール群は、前記主端子として、複数の正極端子（５５ＤＰ、５５Ｐ）と、複数の負極端子（５５ＳＮ、５５Ｎ）と、有し、
   前記コンデンサは、正極および負極を有し、
   前記バスバーは、前記コンデンサの正極と前記正極端子とに接続された正極バスバー（１００Ｐ）と、前記コンデンサの負極と前記負極端子とに接続された負極バスバー（１００Ｎ）と、を有し、
   前記ダミーモジュールは、前記金属体として、第１金属体（６１Ｐ）と、前記第１金属体と電気的に分離された第２金属体（６１Ｎ）と、有するとともに、前記ダミー端子として、前記第１金属体に連なり、前記封止樹脂体の外に突出して前記正極バスバーに接続された第１ダミー端子（６３Ｐ）と、前記第２金属体に連なり、前記封止樹脂体の外に突出して前記負極バスバーに接続された第２ダミー端子（６３Ｎ）と、を有し、
   前記第１金属体および前記第２金属体のそれぞれは、前記封止樹脂体における前記熱交換部により挟まれる両面の少なくともひとつから露出している請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記封止樹脂体は、前記両面のひとつである第１面（６２ａ）と、前記両面の他のひとつであり、前記第１面とは反対の面である第２面（６２ｂ）と、を有し、
   前記第１面および前記第２面のそれぞれにおいて、前記第１金属体と前記第２金属体とがともに露出している請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記封止樹脂体は、前記両面のひとつである第１面（６２ａ）と、前記両面の他のひとつであり、前記第１面とは反対の面である第２面（６２ｂ）と、を有し、
   前記第１面および前記第２面のうち、前記第１面には前記第１金属体のみが露出し、前記第２面には前記第２金属体のみが露出している請求項４に記載の電力変換装置。
7. 前記第１金属体および前記第２金属体は、厚肉部（６１０Ｐ、６１０Ｎ）と、前記厚肉部に連なり、前記厚肉部よりも前記積層方向の厚みが薄い薄肉部（６１１Ｐ、６１１Ｎ）と、をそれぞれ有し、
   前記積層方向において、前記第１金属体の厚肉部（６１０Ｐ）が前記第２金属体の薄肉部（６１１Ｎ）と対向し、前記第１金属体の薄肉部（６１１Ｐ）が前記第２金属体の厚肉部（６１０Ｎ）と対向するように、前記第１金属体および前記第２金属体が配置され、
   前記第１金属体の厚肉部および薄肉部が前記第１面から露出し、前記第２金属体の厚肉部および薄肉部が前記第２面から露出している請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記封止樹脂体は、前記両面のひとつである第１面（６２ａ）と、前記両面の他のひとつであり、前記第１面とは反対の面である第２面（６２ｂ）と、を有し、
   前記第１金属体および前記第２金属体は、前記第１面および前記第２面のうち、前記第１面のみから露出している請求項４に記載の電力変換装置。

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