CN118120141A - 电力转换装置 - Google Patents
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Abstract
半导体模块(20U)以构成第一列(201)的方式在X方向上连续地排列。半导体模块(20W)以构成第二列(202)的方式在X方向上连续地排列,并且与半导体模块(20U)相对。半导体模块(20V)在Y方向上排列,以使一个构成第一列(201),另一个构成第二列(202)。输出端子(23)从与第一列(201)和第二列(202)的相对面突出。多个输出导体(30)中的每一个从对应的输出端子(23)的连接部分,向与半导体模块(20V)的配置侧相反的一侧延伸。
Description
相关申请的援引
本申请以2021年10月15日在日本提交申请的专利申请第2021-169738号为基础,将基础申请的内容整体地以参照的方式援引。
技术领域
本说明书中的公开涉及一种电力转换装置。
背景技术
专利文献1公开了一种电力转换装置。该电力转换装置包括构成三相逆变器的六个功率模块。六个功率模块以每三个而配置成两列。现有技术文献的记载内容作为对本说明中的技术要素的说明,以参照的方式援引。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特许第3910383号公报
发明内容
在专利文献1中,在各列中,功率模块按照U相、V相、W相的顺序排列。构成各相的上臂的功率模块配置于第一列,构成各相的下臂的功率模块配置于第二列。各列的功率模块沿第一方向排列。共同的相的上臂模块的发射极端子和下臂模块的集电极端子在与第一方向正交的第二方向上具有规定的间隔而相对。而且,集电极端子和发射极端子通过对应的相的输出导体电连接。为了在彼此电气分离的同时向同一方向引出,三相的输出导体在与第一方向和第二方向正交的第三方向上延伸。因此,难以在第三方向上使体格小型化、即使电力转换装置的高度降低。
另外,在一个功率模块提供一个串联电路、多个串联电路并联连接而构成各相的上下臂电路的情况下,也产生同样的技术问题。在上述观点或未提及的其他观点中,要求对电力转换装置进一步改进。
所公开的一个目的是提供一种能够降低高度的电力转换装置。
在此公开的电力转换装置包括:多个半导体模块,上述多个半导体模块构成包括三相的上下臂电路的电力转换电路,并且分别具有用于形成电源端子和上下臂电路的中点的中点端子;以及
多个中点导体,上述多个中点导体将共同的相的中点端子电连接,
多个半导体模块包括:多个第一模块,上述多个第一模块构成第一相的上下臂电路,并且以构成第一列的一部分的方式在第一方向上连续地排列;多个第二模块,上述多个第二模块构成第二相的上下臂电路,并且以在与第一方向正交的第二方向上与第一模块相对且构成第二列的一部分的方式在第一方向上连续地排列;多个第三模块,上述多个第三模块构成第三相的上下臂电路,并且以一部分构成第一列的一部分,剩余部分构成第二列的一部分的方式在第二方向上排列,
多个中点导体包括:第一导体,上述第一导体将多个第一模块的中点端子电连接;第二导体,上述第二导体将多个第二模块的中点端子电连接;以及第三导体,上述第三导体将多个第三模块的中点端子电连接,
构成第一列的半导体模块的中点端子从与第二列相对的相对面突出,
构成第二列的半导体模块的中点端子从与第一列相对的相对面突出,
多个中点导体分别从对应的中点端子的连接部分,在第一方向上向与第三模块相对于第一模块和第二模块的配置侧相反的一侧延伸。
根据所公开的电力转换装置,将构成第一相的上下臂电路的多个第一模块配置于第一列,将构成第二相的上下臂电路的多个第二模块配置于第二列。而且,将构成第三相的上下臂电路的多个第三模块的一部分配置于第一列,将剩余部分配置于第二列。由此,能够将多个中点导体在第一方向上而不是在与第一方向及第二方向正交的方向上向彼此相同的一侧引出。其结果是,能够提供一种能够降低高度的电力转换装置。
本说明书公开的多个方式采用互相不同的技术手段来实现各个目的。权利要求书和在该权利要求书中记载的括号内的符号例示性地表示与后述的实施方式的部分的对应关系,并不旨在对技术范围进行限定。参照后续详细的说明和附图,可以更明确本说明书公开的目的、特征和效果。
附图说明
图1是示出第一实施方式的电力转换装置的电路结构和驱动系统的图。
图2是示出电力转换装置的俯视图。
图3是示出半导体模块的俯视图。
图4是沿着图2的I V-I V线的剖视图。
图5是示出第二实施方式的电力转换装置的俯视图。
图6是沿着图5的V I-V I线的剖视图。
图7是示出第三实施方式的电力转换装置的俯视图。
图8是沿着图7的VIII-VIII线的剖视图。
图9是示出第四实施方式的电力转换装置的剖视图。
图10是示出第五实施方式的电力转换装置的电路结构的图。
图11是示出电力转换装置的俯视图。
具体实施方式
以下,基于附图对多个实施方式进行说明。另外,在各实施方式中,有时通过对对应的构成元件标注相同的符号,省略重复的说明。在各实施方式中仅对结构的一部分进行说明的情况下,对于该结构的其他部分,能够应用在先说明的其他实施方式的结构。另外,不仅是在各实施方式的说明中明确记载了的结构的组合,只要不特别地对组合造成阻碍,即使没有明确记载,也能够将多个实施方式的结构彼此部分地进行组合。
本实施方式的电力转换装置例如适用于以旋转电机为驱动源的移动体。移动体例如是电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)等电动车辆、无人机或电动垂直起降机(eVTOL)等飞行器、船舶、建筑机械、农业机械。以下,对适用于车辆的示例进行说明。
(第一实施方式)
首先,基于图1,对车辆的驱动系统的示意结构进行说明。
<车辆的驱动系统>
如图1所示,车辆的驱动系统1包括直流电源2、电动发电机3和电力转换装置4。
直流电源2是由能充放电的二次电池构成的直流电压源。二次电池例如是锂离子电池、镍氢电池、有机自由基电池等。电动发电机3是三相交流方式的旋转电机。电动发电机3作为车辆的行驶驱动源、即电动机发挥作用。电动发电机3在再生时作为发电机发挥作用。电力转换装置4在直流电源2与电动发电机3之间进行电力转换。
<电力转换装置的电路结构>
图1示出电力转换装置4的电路结构。电力转换装置4包括电力转换电路。电力转换装置4至少包括电力转换电路。本实施方式的电力转换电路是逆变器5。电力转换装置4还可以包括平滑电容器6、驱动电路7等。
平滑电容器6主要使从直流电源2供给的直流电压平滑化。平滑电容器6与作为高电位侧的电源线的P线8和作为低电位侧的电源线的N线9连接。P线8与直流电源2的正极连接,N线9与直流电源2的负极连接。平滑电容器6的正极在直流电源2与逆变器5之间与P线8连接。平滑电容器6的负极在直流电源2与逆变器5之间与N线9连接。平滑电容器6与直流电源2并联连接。
逆变器5是DC-AC转换电路。逆变器5根据未图示的控制电路的开关控制,将直流电压转换为三相交流电压,并且向电动发电机3输出。由此,电动发电机3被驱动以产生规定的转矩。逆变器5根据控制电路的开关控制将电动发电机3在车辆的再生制动时接收来自车轮的旋转力而发电的三相交流电压转换为直流电压,并且向P线8输出。这样,逆变器5在直流电源2与电动发电机3之间进行双向的电力转换。
逆变器5构成为包括与三相对应的上下臂电路10。上下臂电路10有时被称为电桥支路。上下臂电路10分别具有上臂10H和下臂10L。上臂10H和下臂10L将上臂10H设为P线8侧,并且在P线8与N线9之间串联连接。
上臂10H与下臂10L的连接点、即上下臂电路10的中点经由输出线11而与电动发电机3中的对应的相的绕组3a连接。上下臂电路10中的U相的上下臂电路10U经由输出线11而与U相的绕组3a连接。V相的上下臂电路10V经由输出线11而与V相的绕组3a连接。W相的上下臂电路10W经由输出线11而与W相的绕组3a连接。
在本实施方式中,上下臂电路10(10U、10V、10W)由多个串联电路12彼此并联连接而构成。具体而言,上下臂电路10分别包括两个串联电路12。两个串联电路12分别设置在P线8与N线9之间,并且彼此并联连接。串联电路12将上臂10H侧的开关元件和下臂10L侧的开关元件在P线8与N线9之间串联连接而构成。
一个串联电路12在P线8侧(高侧)具有彼此并联连接的两个开关元件,在N线9侧(低侧)具有彼此并联连接的两个开关元件。即,两个串联电路12中的高侧的四个开关元件构成与一相对应的上臂10H,低侧的四个开关元件构成与一相对应的下臂10L。
在本实施方式中,作为各开关元件,采用n通道型的MOSFET 13。MOSFET是功率场效应晶体管(Meta l Ox i de Semi conductor F i e l d Effect Trans i stor)的简称。并联连接的高侧的四个MOSFET 13通过共同的栅极驱动信号(驱动电压),在相同的时刻处进行接通驱动、断开驱动。并联连接的低侧的四个MOSFET 13通过共同的栅极驱动信号(驱动电压),在相同的时刻处进行接通驱动、断开驱动。
在MOSFET 13的每一个上反向并联连接有回流用的二极管14(以下,表示为FWD14)。在MOSFET 13的情况下,FWD 14可以是寄生二极管(体二极管),也可以是外置的二极管。在上臂10H中,MOSFET 13的漏极与P线8连接。在下臂10L中,MOSFET 13的源极与N线9连接。而且,上臂10H中的MOSFET 13的漏极与下臂10L中的MOSFET 13的漏极彼此连接。FWD 14的阳极与对应的MOSFET 13的源极连接,阴极与漏极连接。
另外,开关元件不限定于MOSFET 13。例如,也可以采用I GBT。I GBT是绝缘栅双极晶体管(I nsu l ated Gate B i po l ar Trans i stor)的简称。在I GBT的情况下,FWD14也被反向并联连接。另外,构成串联电路12的高侧的开关元件、低侧的开关元件各自的数量不限定于2个。可以是一个,也可以是三个以上。
驱动电路7驱动构成逆变器5等电力转换电路的开关元件。驱动电路7基于控制电路的驱动指令,向对应的MOSFET 13的栅极供给驱动电压。驱动电路通过施加驱动电压来驱动对应的MOSFET 13、即接通驱动、断开驱动。驱动电路有时被称为驱动器。
电力转换装置4也可以包括开关元件的控制电路。控制电路生成用于使MOSFET 13动作的驱动指令,并且输出到驱动电路7。控制电路例如基于从未图示的上位ECU输入的转矩请求、由各种传感器检测出的信号来生成驱动指令。ECU是电子控制单元(E l ectron ic Contro l Un i t)的简称。控制电路也可以设置在上位ECU内。
作为各种传感器,例如存在电流传感器、旋转角传感器、电压传感器。电力转换装置4也可以包括传感器中的至少一个。电流传感器对流过各相的绕组3a的相电流进行检测。旋转角传感器对电动发电机3的转子的旋转角进行检测。电压传感器对平滑电容器6的两端电压进行检测。控制电路例如构成为包括处理器和存储器。控制电路例如输出PWM信号作为驱动指令。PWM是Pu l se W i dth Modu l at i on(脉冲宽度调制)的简称。
电力转换装置4也可以作为电力转换电路而包括转换器。转换器是将直流电压转换为不同值的直流电压的DC-DC转换电路。转换器设置在直流电源2与平滑电容器6之间。转换器例如构成为包括电抗器和上述的上下臂电路10。根据该结构,能够进行升降压。电力转换装置4也可以包括去除来自直流电源2的电源噪声的滤波电容器。滤波电容器设置在直流电源2与转换器之间。
<电力转换装置的结构>
图2是示出本实施方式的电力转换装置4的俯视图。在图2中,为了了解壳体的内部,对壳体进行简化并图示。
本实施方式的电力转换装置4至少包括多个半导体模块20和多个输出导体30。如图2所示,电力转换装置4也可以包括壳体40。壳体40收容构成电力转换装置4的其他元件。壳体40例如是由铝压铸形成的成型体。壳体40具有用于收容其他元件的开口。电力转换装置4也可以与壳体40一起具有封闭壳体40的开口的罩(盖)。壳体40和罩有时被称为框体。
如图2所示,电力转换装置4也可以包括电流传感器50。电流传感器50对相电流进行检测。电流传感器50配置在壳体40内。
以下,将构成列的半导体模块20的排列方向设为X方向。将与X方向正交且构成V相的上下臂电路10V的半导体模块20(20V)的排列方向设为Y方向。将与X方向及Y方向这两个方向正交的方向设为Z方向。X方向、Y方向和Z方向处于彼此正交的位置关系。X方向相当于第一方向,Y方向相当于第二方向,Z方向相当于第三方向。
<半导体模块>
图3是示出半导体模块20的俯视图。在图3中,作为一例,示出了构成U相的上下臂电路10U的半导体模块20。图4是沿着图2的I V-I V线的剖视图。在图4中,为了方便,省略了配置在密封体内的要素。另外,省略了壳体40和电流传感器50。
多个半导体模块20构成上述的上下臂电路10、即逆变器5(电力转换电路)。在本实施方式中,一个半导体模块20提供一个串联电路12。多个半导体模块20包括两个半导体模块20U、两个半导体模块20V和两个半导体模块20W。两个半导体模块20U构成U相的上下臂电路10U。两个半导体模块20V构成V相的上下臂电路10V。两个半导体模块20W构成W相的上下臂电路10W。
所有的半导体模块20具有彼此共同的结构。如图2、图3和图4所示,各半导体模块20包括半导体元件21、密封体22、输出端子23和电源端子24。
半导体元件21是在以硅(S i)、带隙比硅宽的宽带隙半导体等为材料的半导体基板上形成开关元件而构成的。开关元件形成纵型结构,以使主电流在半导体基板的板厚方向上流动。作为宽带隙半导体,例如存在碳化硅(S i C)、氮化镓(GaN)、氧化镓(Ga2O3)、金刚石。半导体元件21有时被称为功率元件、半导体芯片等。
本实施方式的半导体元件21在以S i C为材料的半导体基板上形成有上述的n通道型的MOSFET 13和FWD 14。MOSFET 13形成纵型结构,以使主电流在半导体元件21(半导体基板)的板厚方向上流动。半导体元件21在自身的板厚方向的两面具有未图示的主电极。具体而言,作为开关元件的主电极,在表面具有源极,在背面具有漏极。源极形成于表面的一部分。漏极形成于背面的大致整个区域。
主电流在漏极与源极之间流动。半导体元件21在源极的形成面上具有作为信号用的电极的未图示的焊盘。半导体元件21以其板厚方向与Z方向大致平行的方式配置。本实施方式的半导体元件21包括:提供串联电路12的高侧的开关元件的半导体元件21H;以及提供串联电路12的低侧的开关元件的半导体元件21L。半导体元件21H、21L在Y方向上排列配置。半导体元件21分别包括两个半导体元件21H、21L。两个半导体元件21H在X方向上排列配置。同样地,两个半导体元件21L在X方向上排列配置。
四个半导体元件21提供一个串联电路12的四个开关元件。半导体模块20包括与构成一个串联电路12的开关元件的数量对应的半导体元件21。在构成串联电路12的开关元件为两个的情况下,半导体模块20分别包括一个半导体元件21H、一个半导体元件21L。
密封体22对构成半导体模块20的其他要素的一部分进行密封。其他要素的剩余部分露出到密封体22的外部。密封体22例如以树脂为材料。密封体22例如以环氧类树脂为材料并通过传递模塑法而成形。密封体22例如也可以使用凝胶形成。
密封体22例如俯视呈大致矩形状。作为形成外轮廓的表面,密封体22具有一面22a和在Z方向上与一面22a相反的面即背面22b。一面22a和背面22b例如是平坦面。另外,具有将一面22a与背面22b连接的面即侧面22c、22d、22e、22f。侧面22c是在Y方向上与侧面22d相反的面。侧面22e是在X方向上与侧面22f相反的面。
输出端子23和电源端子24是与半导体元件21的主电极电连接的外部连接端子。输出端子23和电源端子24有时被称为主端子。输出端子23与半导体元件21H的源极和半导体元件21L的漏极的连接点、即串联电路12的连接点电连接。输出端子23相当于中点端子。电源端子24包括P端子24P和N端子24N。P端子24P与半导体元件21H的漏极电连接。N端子24N与半导体元件21L的源极电连接。
输出端子23、P端子24P和N端子24N分别具有沿Y方向延伸的部分。输出端子23在Y方向上向与电源端子24相反的方向延伸。如上所述,输出端子23从密封体22的侧面22c向外部突出。输出端子23的突出部分包括板厚方向与Z方向大致平行的部分。作为电源端子24的P端子24P和N端子24N从密封体22的侧面22d向外部突出。P端子24P的突出部分和N端子24N的突出部分沿X方向排列。
一个半导体模块20所包括的输出端子23、P端子24P、N端子24N的根数没有特别限定。可以分别是一根,也可以至少有一个是多根。例如,也可以分别包括两根输出端子23、P端子24P和N端子24N。为了抑制并联连接的半导体元件21的电流偏差,最好配置成相对于并联连接的半导体元件21具有对称性。在本实施方式中,为了方便,用一根表示输出端子23、P端子24P、N端子24N。
半导体模块20除了上述要素以外,还包括未图示的配线构件或信号端子。配线构件提供将半导体元件21的主电极与主端子电连接的配线功能。配线构件还提供将半导体元件21的热量向半导体模块20的外部散热的散热功能。配线构件例如以在Z方向上夹着半导体元件21的方式配置。作为配线构件,可以使用在绝缘基材的两面配置有金属体的基板,也可以采用作为金属构件的散热器。散热器例如作为引线框的一部分提供。通过使配线构件的一部分从密封体22的一面22a和背面22b的至少一方露出,能够提高散热性。
信号端子是与半导体元件21的焊盘电连接的外部连接端子。信号端子也从密封体22向外部突出。例如,与半导体元件21H的焊盘连接的信号端子从密封体22的侧面22d突出。与半导体元件21L的焊盘连接的信号端子从密封体22的侧面22c突出。外部连接端子不从密封体22的侧面22e、22f突出。
<多个半导体模块的配置>
如图2所示,六个半导体模块20以每三个而配置成两列。构成U相的上下臂电路10U的两个半导体模块20U以构成第一列201的方式在X方向上连续地排列。构成W相的上下臂电路10W的两个半导体模块20W以构成第二列202的方式在X方向上连续地排列。半导体模块20W配置成在Y方向上与半导体模块20U相对。构成V相的上下臂电路10V的两个半导体模块20V在Y方向上排列。半导体模块20V中的一个构成第一列201,另一个构成第二列202。
这样,仅半导体模块20V沿Y方向排列配置,半导体模块20U、20W沿X方向排列配置。构成第一列201的三个半导体模块20按照半导体模块20U、半导体模块20U、半导体模块20V的顺序排列。构成第二列202的三个半导体模块20按照半导体模块20W、半导体模块20W、半导体模块20V的顺序排列。
如果将共同的相的两个半导体模块20视为一体,则六个半导体模块20在Z方向的俯视观察时呈大致コ字状(大致U字状)。U相相当于第一相,W相相当于第二相,V相相当于第三相。半导体模块20U相当于第一模块,半导体模块20W相当于第二模块,半导体模块20V相当于第三模块。
构成第一列201的半导体模块20和构成第二列202的半导体模块20以侧面22c彼此具有规定的间隔而相对的方式配置。构成第二列202的半导体模块20配置成相对于构成第一列201的半导体模块20绕Z轴旋转180度。构成第一列201的半导体模块20的输出端子23从与第二列202相对的相对面即侧面22c突出。构成第二列202的半导体模块20的输出端子23从与第一列201相对的相对面即侧面22c突出。即,所有的输出端子23从内侧面突出。所有的电源端子24从外侧面突出。
在第一列201中,位于X方向端部的半导体模块20U的侧面22f和位于正中间的半导体模块20U的侧面22e具有规定的间隔而相对。位于正中间的半导体模块20U的侧面22f和位于X方向端部的半导体模块20V的侧面22e具有规定的间隔而相对。在第二列202中,位于X方向端部的半导体模块20W的侧面22e和位于正中间的半导体模块20W的侧面22f具有规定的间隔而相对。位于正中间的半导体模块20W的侧面22e和位于X方向端部的半导体模块20V的侧面22f具有规定的间隔而相对。在X方向上相邻的半导体模块20的间隔比在Y方向上相邻的半导体模块20的间隔窄。
<输出导体>
如图2所示,多个输出导体30是与半导体模块20的输出端子23电连接的配线构件。输出导体30将对应的相的输出端子23电连接。输出导体30将对应的相的半导体模块20并联连接。输出导体30构成上述输出线11的一部分。输出导体30例如作为板状的金属构件提供。输出导体30有时被称为输出母线。输出导体30相当于中点导体。输出导体30通过焊锡接合、电阻焊接、激光焊接等而与对应的输出端子23连接。
多个输出导体30包括输出导体30U、输出导体30V和输出导体30W。输出导体30U将两个半导体模块20U的输出端子23电连接。输出导体30U具有沿X方向延伸的部分。输出导体30U将沿X方向排列的U相的两个输出端子23电连接。输出导体30W将两个半导体模块20W的输出端子23电连接。输出导体30W具有沿X方向延伸的部分。输出导体30W将沿X方向排列的W相的两个输出端子23电连接。输出导体30W在Y方向上与输出导体30U之间具有规定的间隔。
输出导体30V将两个半导体模块20V的输出端子23电连接。输出导体30V具有连接部301和延设部302。连接部301包括沿Y方向延伸的部分,并且将输出端子23电连接。延设部302从连接部301沿X方向延伸。输出导体30U相当于第一导体,输出导体30W相当于第二导体,输出导体30V相当于第三导体。
多个输出导体30(30U、30V、30W)分别从对应的输出端子23的连接部分向在X方向上与半导体模块20V相对于半导体模块20U、20W的配置侧相反的一侧延伸。即,在远离半导体模块20V的方向上延伸。输出导体30V的延设部302在Y方向上配置在输出导体30U、30W之间。三个输出导体30在Y方向上按照输出导体30U、输出导体30V、输出导体30W的顺序排列。输出导体30W从输出导体30U、30V之间的间隙引出。电流传感器50配置于输出导体30的延设端。由此,能够缩短到电流传感器50为止的输出导体30的长度。电流传感器50相对于半导体模块20沿X方向排列。电流传感器50设置在输出导体30的中途,并且对相电流进行检测。
如图4所示,本实施方式的输出导体30配置成在X方向延设部分中板面彼此相对。各输出导体30的板厚方向与Y方向大致平行。即,与延设方向正交的板宽方向与Z方向大致平行。输出导体30V(延设部302)的板面中的一面与输出导体30U的板面相对,背面与输出导体30W的板面相对。三个输出导体30以规定的间隔配置。
<第一实施方式的总结>
如上所述,在本实施方式中,将六个半导体模块20以每三个而配置成两列。而且,将构成U相的上下臂电路10U的两个半导体模块20U(第一模块)配置于第一列201。将构成W相的上下臂电路10W的两个半导体模块20W(第二模块)配置于第二列202。将构成V相的上下臂电路10V的两个半导体模块20V(第三模块)中的一个配置于第一列201,将另一个配置于第二列202。即,仅将半导体模块20V沿Y方向排列配置,将半导体模块20U、20W沿X方向排列配置。
由此,在通过输出导体30将共同的相的输出端子23(中点端子)电连接的状态下,半导体模块20与输出导体30(中点导体)的连接结构体呈大致コ的字状(大致U字状)。在X方向上,连接结构体的一端被半导体模块20V和输出导体30V(第三导体)的一部分封闭,另一端是开放端。因此,能够在X方向上向开口端侧引出输出导体30U、30V、30W。能够在XY平面中将输出导体30向相同方向引出。由于也可以不像以往那样沿Z方向引出,因此,能够使电力转换装置4的Z方向的体格小型化、即高度降低。
输出导体30U、30V、30W彼此的位置关系没有特别限定。在本实施方式中,输出导体30V(第三导体)的延设部302在Y方向上配置在输出导体30U(第一导体)与输出导体30W(第二导体)之间。输出导体30U能够配置于第一列201中的沿X方向排列的半导体模块20U的附近,输出导体30W能够配置于第二列202中的沿X方向排列的半导体模块20W的附近。由此,能够将输出导体30V的延设部302经过输出导体30U、30W之间的间隙引出。因此,能够进一步降低电力转换装置4的高度。
在将延设部302配置在输出导体30U、30W之间的结构中,例如也可以以侧面彼此相对的方式配置。在这种情况下,由于输出导体30U、30V、30W在板宽方向上横向排列,因此,必须使第一列201和第二列202远离。由此,电力转换装置4的Y方向的体格有可能会增大。本实施方式的输出导体30U、30V、30W配置成在Y方向上板面彼此相对。因此,能够缩短第一列201和第二列202的相对距离,进而使电力转换装置4的Y方向的体格小型化。
电源端子24的突出位置没有特别限定。例如,也可以从与输出端子23相同的面(侧面22c)突出。本实施方式的电源端子24从与输出端子23相反的面(侧面22d)突出。由此,不需要避开电源端子24或电源导体31的配置,因此,能够简化输出导体30的引出。
<变形例>
六个半导体模块20的配置不限定于上述示例。也可以更换半导体模块20的位置。例如,也可以代替半导体模块20V而将半导体模块20U配置成沿Y方向排列。在这种情况下,U相相当于第三相,半导体模块20U相当于第三模块,输出导体30U相当于第三导体。另外,半导体模块20V、20W的一方成为第一模块,另一方成为第二模块。也可以代替半导体模块20V而将半导体模块20W配置成沿Y方向排列。此时,W相相当于第三相,半导体模块20W相当于第三模块,输出导体30W相当于第三导体。另外,半导体模块20U、20V的一方成为第一模块,另一方成为第二模块。
构成与一相对应的上下臂电路10的串联电路12的数量、即各相的半导体模块20的数量不限定于两个。也可以是四个以上的偶数。例如,在四个的情况下,第一列201包括连续排列的四个半导体模块20U和连续排列的两个半导体模块20V。第二列202包括连续排列的四个半导体模块20W和连续排列的两个半导体模块20V。
示出了将输出导体30的板面彼此相对的部分相对于输出端子23配置于Z方向的上侧的示例,但是不限定于此。也可以相对于输出端子23配置于下侧。
(第二实施方式)
本实施方式是以先前的实施方式为基础的变形例,能够援引先前的实施方式的记载。
图5是示出本实施方式的电力转换装置4的俯视图。图6是沿着图5的VI-VI线的剖视图。在图6中,为了方便,省略了配置在密封体22内的要素。另外,省略了壳体40和电流传感器50。在本实施方式中,相对于现有实施方式所记载的结构,附加了冷却器60。即,电力转换装置4还包括冷却器60。除了冷却器60以外的结构与现有实施方式所记载的结构相同。
冷却器60使用热传导性优异的金属材料、例如铝类材料形成。冷却器60在内部具有流路601。经由未图示的导入管向冷却器60的流路601供给制冷剂602。另外,在冷却器60的流路601中流动的制冷剂602经由未图示的排出管排出。作为制冷剂602,能够使用水或氨等相变的制冷剂、或乙二醇类等非相变的制冷剂。
冷却器60配置成冷却半导体模块20。冷却器60相对于半导体模块20的配置没有特别限定,但是在上述纵型结构的半导体元件21的情况下,相对于半导体模块20,最好在Z方向上配置。本实施方式的冷却器60配置成从Z方向对半导体模块20中的每一个进行冷却。冷却器60相对于半导体模块20层叠。根据需要,在冷却器60与半导体模块20之间配置陶瓷板等电绝缘构件。
冷却器60可以在Z方向上配置于密封体22的一面22a,也可以配置于背面22b。还可以配置于一面22a和背面22b这两个面。本实施方式的冷却器60配置在密封体22的一面22a上。
冷却器60也可以以与半导体模块20相同的数量设置,以单独地冷却半导体模块20。冷却器60也可以设置成将多个半导体模块20集中冷却。例如,也可以以在Y方向上相邻的半导体模块20为单位来设置冷却器60。所有的半导体模块20也可以由一个冷却器60冷却。本实施方式的冷却器60包括冷却器61和与冷却器61分开设置的冷却器62。
冷却器61沿X方向延伸设置。冷却器61以将第一列201的三个半导体模块20集中冷却的方式设置。冷却器61设置成在Z方向的俯视观察时与三个半导体模块20中的每一个重叠。在冷却器61中,制冷剂沿X方向流动。冷却器62也沿X方向延伸设置。冷却器61以将第二列202的三个半导体模块20集中冷却的方式设置。冷却器62设置成在Z方向的俯视观察时与三个半导体模块20中的每一个重叠。在冷却器62中,制冷剂沿X方向流动。冷却器61相当于第一冷却器,冷却器62相当于第二冷却器。
<第二实施方式的总结>
本实施方式的电力转换装置4包括冷却器60。能够通过冷却器60来冷却半导体模块20(半导体元件21)。特别是,冷却器60在Z方向上与半导体模块20层叠配置。由此,能够有效地冷却半导体模块20。
在本实施方式中,冷却器60配置成一体地冷却各列的半导体模块20。具体而言,以一体地冷却第一列201的三个半导体模块20的方式配置。以一体地冷却第二列202的三个半导体模块20的方式配置。由此,与针对半导体模块20单独地设置并层叠冷却器的结构相比,能够降低部件数量。由此,也能够降低组装工时。
为了集中冷却半导体模块20,也可以以在Z方向的俯视观察时与所有的半导体模块20重叠的方式设置冷却器60。在这种情况下,输出导体30和后述的电源导体31的配置变得复杂。另外,在以板面彼此相对的方式配置输出导体30的情况下,必须以避免与输出导体30接触的方式设置冷却器60,冷却器60的结构变得复杂。另外,以在Y方向上相邻的半导体模块20为单位来设置冷却器60的情况也是同样的。
在本实施方式中,包括将构成第一列201的多个半导体模块20全部集中冷却的冷却器61和将构成第二列202的多个半导体模块20全部集中冷却的冷却器62。因此,能够简化输出导体30和电源导体31的配置。另外,如图5所示,能够防止与以板面彼此相对的方式配置的输出导体30的干涉(接触)。由此,能够简化冷却器60(51、52)的结构,使电力转换装置4的高度降低。
<变形例>
本实施方式所记载的结构能够与第一实施方式的任一个结构组合。
示出了将冷却器61和冷却器62配置在一面22a上的示例,但是不限定于此。也可以配置在背面22b上。
(第三实施方式)
本实施方式是以先前的实施方式为基础的变形例,能够援引先前的实施方式的记载。
图7是示出本实施方式的电力转换装置4的俯视图。图8是从图7所示的X1方向观察的侧视图。在图8中,为了方便,省略了配置在密封体22内的要素。另外,省略了壳体40和电流传感器50。在图7和图8中,对电容器70进行简化并图示。
在本实施方式中,相对于第一实施方式所记载的结构,附加电源导体31和电容器70。即,电力转换装置4还包括电源导体31和电容器70。除了电源导体31和电容器70以外的结构与第一实施方式所述的结构相同。
电容器70提供上述平滑电容器6。电容器70例如包括未图示的壳体和收容在壳体中的电容器元件等。电源导体31是将电容器70与半导体模块20的电源端子24电连接的配线构件。电源导体31例如作为板状的金属构件提供。电源导体31有时被称为电源母线。电源导体31通过焊锡接合、电阻焊接、激光焊接等而与对应的电源端子24连接。
电源导体31包括正极导体31P和负极导体31N。正极导体31P将电容器70的正极与半导体模块20的P端子24P电连接。正极导体31P有时被称为正极母线、P母线等。正极导体31P构成上述P线8的至少一部分。负极导体31N将电容器70的负极与半导体模块20的N端子24N电连接。负极导体31N有时被称为负极母线、N母线等。负极导体31N构成上述N线9的至少一部分。
在图8中,图示了电源导体31中的用于与对应的电源端子24连接的端子部。正极导体31P的端子部和负极导体31N的端子部与从第一列201的侧面22d突出的P端子24P和N端子24N以及从第二列202的侧面22d突出的P端子24P和N端子24N对应地设置。即,在Y方向的两端侧分别设置有正极导体31P的端子部和负极导体31N的端子部。另外,正极导体31P和负极导体31N中的没有图示的部分的至少一部分也可以相对配置。由此,能够降低电感。
电容器70相对于半导体模块20的配置没有特别限定。例如,也可以在XY面内与半导体模块20横向排列。在本实施方式中,配置成在Z方向的俯视观察时,与多个半导体模块20的至少一部分重叠。电容器70在Z方向上与半导体模块20并列。电容器70例如也可以配置成与半导体模块20各自的至少一部分重叠。电容器70可以在Z方向上配置于密封体22的一面22a侧,也可以配置于背面22b侧。在本实施方式中,配置于背面22b侧。
<第三实施方式的总结>
由于本实施方式的电力转换装置4包括电源导体31和电容器70,因此,与将电容器70设为其他部件的结构相比,能够削减部件数量。
本实施方式的电容器70配置成在Z方向的俯视观察时,与多个半导体模块20的至少一部分重叠。由此,在多个半导体模块20配置成两列、输出端子23从内侧面突出、电源端子24从外侧面突出的结构中,所有的电源端子24和电容器70接近。因此,容易配置电源导体31。另外,能够缩短电源导体31的长度,降低电感。在包括电容器70的结构中,也可以使与Z方向正交的方向的体格小型化。
本实施方式所记载的结构能够与第一实施方式、第二实施方式的任一个结构组合。
(第四实施方式)
本实施方式是以先前的实施方式为基础的变形例,能够援引先前的实施方式的记载。
图9是示出本实施方式的电力转换装置4的剖视图。图9对应于图8。在图9中,为了方便,省略了配置在密封体22内的要素、电流传感器50等。另外,对电容器70进行简化并图示。
本实施方式的电力转换装置4成为将第二实施方式和第三实施方式组合而成的结构。即,相对于第一实施方式所述的结构,电力转换装置4还包括电源导体31、冷却器60和电容器70。另外,利用壳体40并提供冷却器60。
壳体40收容构成电力转换装置4的其他要素。本实施方式的壳体40具有侧壁41和分隔壁42。侧壁41呈沿Z方向延伸的筒状。侧壁41例如在从Z方向的俯视观察时呈大致矩形状。分隔壁42设置在侧壁41的内部。分隔壁42与侧壁41的内表面相连,以将侧壁41内的收容空间划分为两个。分隔壁42例如呈平板状。壳体40例如在ZX面中呈H状。在分隔壁42的一面上配置半导体模块20,在背面配置电容器70。分隔壁42配置成在Z方向的俯视观察时,将所有的半导体模块20和电容器70内包。分隔壁42配置成将包含与输出端子23连接的连接部的输出导体30的大部分内包。
分隔壁42例如与侧壁41连续地相连。这样的壳体40使用铝类等热传导性良好的金属材料而成形。例如是由铝压铸形成的成型体。分隔壁42在内部具有流路421。经由未图示的导入管向流路421供给制冷剂602。在流路421中流动的制冷剂602经由未图示的排出管排出。流路421设置成能够有效地冷却各半导体模块20和电容器70。本实施方式的分隔壁42具有两个流路421。流路421中的一个以与第一列201的半导体模块20中的每一个重叠的方式沿X方向延伸,另一个以与第二列202的半导体模块20中的每一个重叠的方式沿X方向延伸。两个流路421在Z方向的俯视观察时与电容器70重叠。
这样,壳体40的分隔壁42提供冷却器63。冷却器63相当于第三冷却器。本实施方式的冷却器60除了冷却器63之外,还包括第二实施方式所记载的冷却器61、62。冷却器60在Z方向上配置于半导体模块20的两面。冷却器61、62从密封体22的一面22a侧冷却半导体模块20,冷却器63从背面22b侧进行冷却。在Z方向上,依次层叠电容器70、冷却器63(分隔壁42)、半导体模块20、冷却器61、62。
分隔壁42具有多个贯通孔423。贯通孔423沿Z方向延伸并与由分隔壁42划分出的两个收容空间连通。正极导体31P从收容电容器70的空间经过贯通孔423并向收容半导体模块20的空间延伸,并且与P端子24P连接。同样地,负极导体31N从收容电容器70的空间经过贯通孔423并向收容半导体模块20的空间延伸,并且与N端子24N连接。
壳体40在Z方向的两端具有开口。如图9所示,电力转换装置4也可以包括将壳体40的开口封闭的罩45、46。罩45将半导体模块20侧的收容空间的开口封闭,罩46将电容器70侧的收容空间的开口封闭。壳体40和罩45、46有时被称为框体。另外,在不包括罩的结构中,也可以通过在壳体40内配置浇注树脂等填充材料,将收容在壳体40内的要素液密地密封。在包括罩45、46的结构中,也可以通过在壳体40与罩的相对部分等中配置密封材料,将框体的内部液密地密封。
如图9所示,电力转换装置4也可以包括电路基板80。电路基板80包括在树脂等绝缘基材上配置有配线的配线基板和安装于配线基板的未图示的电子部件。配线和电子部件构成电路。在电路基板80中构成有上述驱动电路7。电路基板80收容在壳体40中。电路基板80收容在与半导体模块20共用的空间中。电路基板80相对于半导体模块20配置在与分隔壁42相反的一侧。电路基板80配置在冷却器61、62的上方。电路基板80配置成在Z方向的俯视观察时,与所有的半导体模块20重叠。在电路基板80上电连接有半导体模块20所包括的信号端子25。
其他结构与先前的实施方式所记载的结构相同。另外,电路基板80能够应用于第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式中的任一个。
<第四实施方式的总结>
在使并联连接的多个开关元件同步地接通断开的情况下,如果开关速度变高,则将开关元件彼此连接的导体的电感会产生影响。如果到各个开关元件的主电极为止的导体的电感不平衡,则在多个开关元件的低电位侧的主电极中产生电位差。特别地,在由低电位侧的主电极和栅极的电位差决定接通断开的类型的开关元件中,如果在低电位侧的主电极中产生电位差,则电流在多个开关元件的栅极之间流动。在电流流过栅极之间时,低电位侧的电极的电位差反转。如果重复这一点,则会产生振荡现象。这种振荡现象被称为栅极振荡。
本实施方式的电力转换装置4包括夹设在半导体模块20与电容器70之间的冷却器63。冷却器63在Z方向上与输出导体30U、30V、30W各自的至少一部分相对。由于在构成冷却器63的分隔壁42中产生的涡电流引起的磁通消除效果,能够降低输出导体30的电感。由此,在构成与一相对应的上臂10H的四个MOSFET 13中,能够减小作为低电位侧的主电极的源极的电位差。因此,能够抑制产生栅极振荡。
另外,能够通过一个冷却器63来冷却半导体模块20和电容器70。另外,如第二实施方式所记载那样,在不包括电容器70的结构中,也可以以与输出导体30U、30V、30W各自的至少一部分相对的方式配置冷却器60。在这种情况下,通过由涡电流引起的磁通消除效果,也能够降低输出导体30的电感,并且抑制栅极振荡的产生。
作为冷却器60,电力转换装置4也可以仅包括冷却器63。即,也可以构成为从单面侧冷却半导体模块20。在本实施方式中,将冷却器60配置于半导体模块20的两面。由此,能够有效地冷却半导体模块20。
冷却器63也可以与壳体40分开设置。在本实施方式中,在壳体40的壁内设置流路421,并且使壳体40作为冷却器63发挥作用。由此,能够削减部件数量。另外,与将冷却器63作为其他部件的结构相比,能够降低高度。
壳体40中的流路421的位置不限定于上述示例。例如,在一面开口的箱状的壳体的情况下,也可以在底壁上设置流路。在本实施方式中,在壳体40上设置分隔壁42,在分隔壁42中设置流路421。由此,能够在使壳体40作为冷却器63发挥作用的同时,利用冷却器63的一面冷却半导体模块20,利用背面冷却电容器70。由此,能够使与Z方向正交的方向的体格小型化。
(第五实施方式)
本实施方式是以先前的实施方式为基础的变形例,能够援引先前的实施方式的记载。在先前的实施方式中,一个半导体模块20提供了一个串联电路12。作为代替,在一个半导体模块20提供一个臂的结构中,也可以应用上述的各种配置。
图10示出本实施方式的电力转换装置4的等效电路。图11是示出电力转换装置4的俯视图。图11对应于图2。
如图10所示,逆变器5所包括的各相的上下臂电路10(10U、10V、10W)分别仅具有一个串联电路12。串联电路12由两个MOSFET 13串联连接而构成。在与一相对应的上下臂电路10中,由两个MOSFET 13构成。
如图11所示,电力转换装置4包括构成逆变器5的六个半导体模块20。与先前的实施方式不同,一个半导体模块20提供一个臂10H、10L。即,多个半导体模块20包括构成上臂10H的半导体模块20UH、20VH、20WH和构成下臂10L的半导体模块20UL、20VL、20WL。半导体模块20UH、20VH、20WH相当于上臂模块,半导体模块20UL、20VL、20WL相当于下臂模块。
半导体模块20UH、20UL构成U相的上下臂电路10U。半导体模块20VH、20VL构成V相的上下臂电路10V。半导体模块20WH、20WL构成W相的上下臂电路10W。一个半导体模块20包括与构成一个臂的开关元件相同数量的半导体元件21。虽然省略图示,但是本实施方式的半导体模块20分别包括一个半导体元件21。作为从密封体22突出的主端子,半导体模块20包括与漏极电连接的漏极端子和与源极电连接的源极端子。
半导体模块20UH、20VH、20WH包括漏极端子26D和源极端子26S。半导体模块20UL、20VL、20WL包括漏极端子27D和源极端子27S。漏极端子26D作为电源端子(P端子)发挥作用,源极端子27S作为电源端子(N端子)发挥作用。源极端子26S和漏极端子27D作为用于将上臂10H与下臂10L连接的中点端子、即向电动发电机3输出的输出端子发挥作用。以下,有时将漏极端子26D和源极端子27S表示为电源端子26D、27S,将源极端子26S和漏极端子27D表示为输出端子26S、27D。
六个半导体模块20与先前的实施方式同样地,以每三个而配置成两列。构成U相的上下臂电路10U的两个半导体模块20UH、20UL以构成第一列201的方式在X方向上连续地排列。构成W相的上下臂电路10W的两个半导体模块20WH、20WL以构成第二列202的方式在X方向上连续地排列。半导体模块20WH、20WL配置成在Y方向上与半导体模块20UH、20UL相对。构成V相的上下臂电路10V的两个半导体模块20VH、20VL在Y方向上排列。半导体模块20VH构成第一列201,半导体模块20VL构成第二列202。
这样,仅半导体模块20VH、20VL在Y方向上排列配置。构成第一列201的三个半导体模块20按照半导体模块20UH、半导体模块20UL、半导体模块20VH的顺序排列。构成第二列202的三个半导体模块20按照半导体模块20WL、半导体模块20WH、半导体模块20VL的顺序排列。
如果将共同的相的两个半导体模块20视为一体,则六个半导体模块20在Z方向的俯视观察时呈大致コ字状(大致U字状)。U相相当于第一相,W相相当于第二相,V相相当于第三相。半导体模块20UH、20UL相当于第一模块,半导体模块20WH、20WL相当于第二模块,半导体模块20VH、20VL相当于第三模块。
构成第一列201的半导体模块20的输出端子26S、27D从密封体22的侧面中的与第二列202相对的相对面突出。构成第二列202的半导体模块20的输出端子26S、27D从密封体22的侧面中的与第一列201相对的相对面突出。即,所有的输出端子26S、27D(中点端子)从内侧面突出。构成第一列201的半导体模块20的电源端子26D、27S从与输出端子26S、27D相反的侧面突出。构成第二列202的半导体模块20的电源端子26D、27S从与输出端子26S、27D相反的侧面突出。即,所有的电源端子26D、27S从外侧面突出。
多个输出导体30与先前的实施方式同样地配置。输出导体30U将沿X方向排列的半导体模块20UH、20UL的输出端子26S、27D电连接。输出导体30U将半导体模块20UH、20UL串联连接。输出导体30W将沿X方向排列的半导体模块20WH、20WL的输出端子26S、27D电连接。输出导体30W将半导体模块20WH、20WL串联连接。输出导体30V将半导体模块20VH、20VL的输出端子26S、27D电连接。输出导体30V将半导体模块20VH、20VL串联连接。
输出导体30V具有连接部301和延设部302。连接部301包括沿Y方向延伸的部分,并且将输出端子23电连接。多个输出导体30(30U、30V、30W)分别从对应的输出端子26S、27D的连接部分,向远离半导体模块20VH、20VL的方向延伸。输出导体30V的延设部302在Y方向上配置在输出导体30U、30W之间。三个输出导体30在Y方向上按照输出导体30U、输出导体30V、输出导体30W的顺序排列。输出导体30以在X方向延设部分中板面彼此相对的方式配置。其他结构与第一实施方式所述的结构相同。
<第五实施方式的总结>
如上所述,在本实施方式中,将六个半导体模块20以每三个而配置成两列。而且,将构成U相的上下臂电路10U的两个半导体模块20UH、20UL配置于第一列201。将构成W相的上下臂电路10W的两个半导体模块20WH、20WL配置于第二列202。将构成V相的上下臂电路10V的半导体模块20VH配置于第一列201,将半导体模块20VL配置于第二列202。
由此,在通过输出导体30将共同的相的输出端子26S、27D(中点端子)电连接的状态下,半导体模块20与输出导体30(中点导体)的连接结构体呈大致コ的字状(大致U字状)。在X方向上,连接结构体的一端被半导体模块20VH、20VL和输出导体30V(第三导体)的一部分封闭,另一端是开放端。由于能够在X方向上向开口端侧引出输出导体30U、30V、30W,因此,能够使电力转换装置4的高度降低。
在本实施方式中,与先前的实施方式同样地,输出导体30V(第三导体)的延设部302在Y方向上配置在输出导体30U(第一导体)与输出导体30W(第二导体)之间。因此,能够进一步降低电力转换装置4的高度。
本实施方式的输出导体30U、30V、30W与先前的实施方式同样地,配置成在Y方向上板面彼此相对。由此,能够使电力转换装置4的Y方向的体格小型化。
本实施方式的电源端子26D、27S与先前的实施方式同样地,从与输出端子26S、27D相反的面突出。由此,不需要避开电源端子26D、27S及电源导体31的配置,因此,能够简化输出端子26S、27D的引出。
<变形例>
六个半导体模块20的配置不限定于上述示例。如第一实施方式所记载的那样,也可以更换半导体模块20的位置。
构成与一相对应的上下臂电路10的串联电路12的数量、即各相的半导体模块20的数量不限定于一种。也可以是多个。在两个的情况下,例如,第一列201按照半导体模块20UH、半导体模块20UL、半导体模块20UH、半导体模块20UL、半导体模块20VH、半导体模块20VH的顺序排列。第二列202按照半导体模块20WL、半导体模块20WH、半导体模块20WL、半导体模块20WH、半导体模块20VL、半导体模块20VL的顺序排列。
构成各臂10H、10L的开关元件的数量不限定于一个。多个开关元件也可以并联连接并构成各臂10H、10L。在这种情况下,半导体模块20包括与构成各臂10H、10L的开关元件相同数量的半导体元件21。
示出了将输出导体30的板面彼此相对的部分相对于输出端子23配置于Z方向的上侧的示例,但是不限定于此。也可以相对于输出端子23配置于下侧。
本实施方式所记载的结构能够与第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式中的任一个结构组合。
(其他实施方式)
本说明书和附图等的公开不限于例示的实施方式。本公开包括例示的实施方式和本领域技术人员基于其进行的变形方式。例如,本公开不限定于实施方式中所示出的部件和/或要素的组合。本公开能够以各种组合来实现。本公开可以具有能追加到实施方式的追加部分。本公开包括省略了实施方式的部件和/或元件的实施方式。本公开包括一个实施方式与另一个实施方式之间的部件和/或元件的替代或组合。本公开的技术范围不限于实施方式的记载。本公开的若干技术范围应理解为由权利要求书的记载表示,并且还包括与权利要求书的记载等同的意味和范围内的所有变形。
说明书和附图等中的公开不受权利要求书的记载限定。说明书和附图等中的公开包含权利要求书所记载的技术思想,并且涉及比权利要求书所记载的技术思想更多样且更广泛的技术思想。因此,能够不受权利要求书的记载的制约,可以从说明书和附图等的公开中抽出多种技术思想。
在某个要素或相被记载为“位于之上”、“连结”、“连接”或“结合”的情况下,它有时相对于其他要素或其他相,直接地位于其上、与之连结、与之连接或与之结合,此外,有时存在夹设要素或夹设相。相反地,在某个要素被记载为相对于其他要素或其他相,“直接地位于其上”、“直接地连结”、“直接地连接”或“直接地结合”的情况下,不存在夹设要素或夹设相。用于说明要素之间的关系的其他词语应当以同样的方式来解释(例如,“之间”与“直接之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。在本说明书中使用的情况下,术语“和/或”包括与相关联的所列举的一个或多个项目相关的任何组合和所有组合。
空间上的相对术语“内”、“外”、“背”、“下”、“低”、“上”、“高”等在此用于使对图示那样的针对一个要素或特征的另一要素或特征的关系进行说明的记载变得容易。除了附图中所描绘的方向之外,空间上的相对术语能够旨在包括使用或操作中的装置的不同方向。例如,如果翻转图中的装置,则作为其他要素或特征的“下”或“正下”进行说明的要素被定向为其他要素或特征的“上”。因此,术语“下”能够包括上下这两个方向。该装置也可以朝向其他方向(90度或也可以朝向其他方向旋转),在本说明书中使用的空间上的相对记载被与之对应地解释。
车辆的驱动系统1不限定于上述结构。例如,示出了包括一个电动发电机3的示例,但是不限定于此。也可以包括多个电动发电机。
虽然示出了电力转换装置4作为电力转换电路而包括逆变器5的示例,但是不限定于此。例如,也可以构成为包括多个逆变器。也可以构成为包括至少一个逆变器和转换器。也可以仅包括转换器。电力转换装置4构成包括三相的上下臂电路的转换器。上下臂电路的中点与电感器电连接。
Claims (10)
1.一种电力转换装置,包括:
多个半导体模块(20),多个所述半导体模块构成包括三相的上下臂电路(10)的电力转换电路(5),并且分别具有用于形成电源端子(24、26D、27S)和所述上下臂电路的中点的中点端子(23、26S、27D);以及
多个中点导体(30),多个所述中点导体将共同的相的所述中点端子电连接,
多个所述半导体模块包括:多个第一模块(20U、20UH、20UL),多个所述第一模块构成第一相的所述上下臂电路,并且以构成第一列(201)的一部分的方式在第一方向上连续地排列;多个第二模块(20W、20WH、20WL),多个所述第二模块构成第二相的所述上下臂电路,并且以在与所述第一方向正交的第二方向上与所述第一模块相对且构成第二列(202)的一部分的方式在所述第一方向上连续地排列;多个第三模块(20V、20VH、20VL),多个所述第三模块构成第三相的所述上下臂电路,并且以一部分构成所述第一列的一部分,剩余部分构成所述第二列的一部分的方式在所述第二方向上排列,
多个所述中点导体包括:第一导体(30U),所述第一导体将多个所述第一模块的中点端子电连接;第二导体(30W),所述第二导体将多个所述第二模块的中点端子电连接;以及第三导体(30V),所述第三导体将多个所述第三模块的中点端子电连接,
构成所述第一列的所述半导体模块的中点端子从与所述第二列的相对面突出,
构成所述第二列的所述半导体模块的中点端子从与所述第一列的相对面突出,
多个所述中点导体分别从对应的所述中点端子的连接部分,在所述第一方向上向与所述第三模块相对于所述第一模块和所述第二模块的配置侧相反的一侧延伸。
2.如权利要求1所述的电力转换装置,其特征在于,
所述第三导体中的所述第一方向的延设部分在所述第二方向上配置在所述第一导体与所述第二导体之间。
3.如权利要求2所述的电力转换装置,其特征在于,
多个所述中点导体配置成在所述第二方向上板面彼此相对。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电力转换装置,其特征在于,
所述电源端子在所述半导体模块的每一个中从与所述中点端子相反的面突出。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电力转换装置,其特征在于,
还包括冷却器(60),所述冷却器相对于多个所述半导体模块在与所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向上配置,并且对多个所述半导体模块中的每一个进行冷却,
所述冷却器配置成将各列的所述半导体模块一体地冷却。
6.如权利要求5所述的电力转换装置,其特征在于,
所述冷却器包括:第一冷却器(61),所述第一冷却器对构成所述第一列的多个所述半导体模块进行冷却;以及第二冷却器(62),所述第二冷却器对构成所述第二列的多个所述半导体模块进行冷却。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电力转换装置,其特征在于,还包括:
电容器(70),所述电容器在与所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向的俯视观察时,以与多个所述半导体模块的至少一部分重叠的方式配置;以及
电源导体(31),所述电源导体将所述电容器与所述半导体模块的所述电源端子电连接。
8.如权利要求5或6所述的电力转换装置,其特征在于,还包括:
电容器(70);以及
电源导体(31),所述电源导体将所述电容器与所述半导体模块的所述电源端子电连接,
各相的所述上下臂电路由多个串联电路彼此并联连接而构成,
所述半导体模块分别提供所述串联电路,
所述中点导体将对应的相的所述半导体模块并联连接,
所述冷却器包括第三冷却器(63),所述第三冷却器以在所述第三方向上与所述中点导体各自的至少一部分相对的方式,配置在所述电容器与所述半导体模块之间。
9.如权利要求1至7中任一项所述的电力转换装置,其特征在于,
各相的所述上下臂电路由多个串联电路彼此并联连接而构成,
所述半导体模块分别提供所述串联电路,
所述中点导体将对应的相的所述半导体模块并联连接。
10.如权利要求1至7中任一项所述的电力转换装置,其特征在于,
所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块中的每一个包括:上臂模块(20UH、20VH、20WH),所述上臂模块构成对应的相的所述上下臂电路的上臂(10H);以及下臂模块(20UL、20VL、20WL),所述下臂模块构成所述上下臂电路的下臂(10L),
所述中点导体将对应的相的所述上臂模块和所述下臂模块串联连接。
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