JP2005323417A - Power converter - Google Patents

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Tomohiko Tawara
友彦 田原
Toshinori Yamane
敏則 山根
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter capable of highly efficient high quality management of power module characteristic data and learning regulation in power unit manufacturing process. <P>SOLUTION: The power converter comprising a power module 2 encapsulating a switching element for power conversion and a temperature sensor section for detecting the temperature of the switching element, and a control board 1 having a control circuit section for controlling the switching element is further provided with a recording section 7 for converting the characteristic data of the power module 2 into a predetermined recording medium and holding that recording medium. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、電力変換装置、特にスイッチング素子をスイッチング動作させることにより電力変換を行う電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device that performs power conversion by switching a switching element.

図1は、直流電源を三相交流に変換して三相交流モータ等の交流負荷を駆動する電力変換装置の一般的な構成を示す概略図である。この図において、パワーモジュール2は、直流から交流に電力変換を行なうスイッチング素子と、三相交流から直流へ電力変換を行なうフライホィールダイオードと、スイッチング素子の温度を検出する温度センサ部とが樹脂封止されたもので、複数個設けられている。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a general configuration of a power conversion apparatus that converts a DC power source into three-phase AC to drive an AC load such as a three-phase AC motor. In this figure, the power module 2 includes a resin-encapsulated switching element that converts power from DC to AC, a flywheel diode that converts power from three-phase AC to DC, and a temperature sensor that detects the temperature of the switching element. There are a number of them that are stopped.

また、制御基板1には、スイッチング素子を制御する制御回路部が搭載されている。
平滑コンデンサ4はスイッチング素子に供給する直流電源の電圧変動を抑制し、電圧の跳ね上がり等を平滑するものである。インサートケース5は上述したパワーモジュール2、制御基板1及び平滑コンデンサ4を一体的に組み付け、これらをヒートシンク3に装着するためのものである。ヒートシンク3は、スイッチング素子のスイッチング動作によりパワーモジュール2から発生される熱を空気中に放出させるものである。
In addition, a control circuit unit that controls the switching elements is mounted on the control board 1.
The smoothing capacitor 4 suppresses fluctuations in the voltage of the DC power supply supplied to the switching element, and smoothes voltage jumps and the like. The insert case 5 is for assembling the power module 2, the control board 1, and the smoothing capacitor 4 as described above and attaching them to the heat sink 3. The heat sink 3 discharges heat generated from the power module 2 into the air by the switching operation of the switching element.

このように構成された電力変換装置の製造工程において、制御基板1内の制御回路部と、上記制御基板1との間で通信することにより学習調整データを生成する学習調整装置(図示せず)とを使用して、個々のパワーモジュール2の特性データ等を演算処理し、演算処理されたデータを制御基板1内の制御回路部に記憶させるようにしていた。   In the manufacturing process of the power conversion device configured as described above, a learning adjustment device (not shown) that generates learning adjustment data by communicating between the control circuit unit in the control board 1 and the control board 1. Are used to calculate the characteristic data of each power module 2 and store the calculated data in the control circuit section in the control board 1.

その記憶手順は、図5にフローチャートを示すように、ステップS1で各パワーモジュール2を組み付けたインサートケース5を装着したヒートシンク3を準備し、ステップS2で各パワーモジュール2がどの位置に組み付けられているかを確認する。その後、ステップS3で各パワーモジュール2について、それぞれ事前に測定しておいた特性データを用意する。   As shown in the flowchart of FIG. 5, the storage procedure is as follows. In step S1, the heat sink 3 with the insert case 5 assembled with each power module 2 is prepared. In step S2, each power module 2 is assembled in which position. Make sure that After that, in step S3, characteristic data measured in advance for each power module 2 is prepared.

次に、ステップS4で制御基板1及び平滑コンデンサ4を各パワーモジュール2が組み付けられたインサートケース5に組み付ける。その後、ステップS5で組みあがったパワーユニットを学習調整装置にセットし、ステップS6で用意した各パワーモジュール2の特性データを作業者が学習調整装置に手入力する。次に、ステップS7で学習調整プログラムを実行し、学習調整装置と制御基板1との間で演算処理を行なって特性データを制御基板1の制御回路部に記憶させ、学習調整を完了する。   Next, the control board 1 and the smoothing capacitor 4 are assembled | attached to the insert case 5 in which each power module 2 was assembled | attached by step S4. Thereafter, the power unit assembled in step S5 is set in the learning adjustment device, and the operator manually inputs the characteristic data of each power module 2 prepared in step S6 into the learning adjustment device. Next, a learning adjustment program is executed in step S7, arithmetic processing is performed between the learning adjustment device and the control board 1, and characteristic data is stored in the control circuit unit of the control board 1 to complete the learning adjustment.

また、半導体製造工程において情報管理の効率化を目的として、半導体チップまたはリードフレームあるいはパッケージ製品ごとに2次元バーコードを付するようにした例もある。(例えば特許文献1参照)。   There is also an example in which a two-dimensional bar code is attached to each semiconductor chip, lead frame, or package product for the purpose of improving the efficiency of information management in the semiconductor manufacturing process. (For example, refer to Patent Document 1).

特開平11−26333号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-26333

従来の電力変換装置は上記のように構成され、パワーモジュールの特性データを作業者が手入力していたため、データ入力ミスの発生に加えて作業効率が低下し、製造時の品質及びコストに悪影響を及ぼす可能性があるという問題点があった。   The conventional power converter is configured as described above, and the operator manually inputs the characteristic data of the power module. Therefore, in addition to the occurrence of data input mistakes, the work efficiency is reduced, and the quality and cost during manufacturing are adversely affected. There was a problem that there is a possibility of affecting.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、高品質かつ低コストの電力変換装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a high-quality and low-cost power conversion device.

この発明に係る電力変換装置は、電力変換用のスイッチング素子と、上記スイッチング素子の温度を検出する温度センサ部とを封止したパワーモジュール及び上記スイッチング素子を制御する制御回路部を有する制御基板を備えた電力変換装置において、上記パワーモジュールの特性データを所定の記録媒体に変換すると共に、上記記録媒体を保持する記録部を設けたものである。   A power conversion device according to the present invention includes a power module in which a switching element for power conversion and a temperature sensor unit for detecting the temperature of the switching element are sealed, and a control board having a control circuit unit for controlling the switching element. The power conversion apparatus includes a recording unit that converts the characteristic data of the power module into a predetermined recording medium and holds the recording medium.

この発明に係る電力変換装置は上記のように構成されているため、記録部に保持された特性データ等を使用して正確かつ迅速に学習調整を行なうことができ、学習調整工程の品質向上及び自動化・高効率化を可能とするものである。   Since the power conversion device according to the present invention is configured as described above, learning adjustment can be performed accurately and quickly using the characteristic data held in the recording unit, and the quality of the learning adjustment process can be improved. It enables automation and high efficiency.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図にもとづいて説明する。図1は、例えば車載用電力変換装置の一般的な構成を示す概略図、図2は、実施の形態1におけるパワーモジュールの構成を示す概略図で、(a)は正面図、(b)は側面図である。また、図3は、実施の形態1の全体構成を示す概略図で、(a)は正面図、(b)は側面図である。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a general configuration of, for example, an in-vehicle power converter, FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a power module in Embodiment 1, (a) is a front view, and (b) is a front view. It is a side view. 3 is a schematic diagram showing the overall configuration of the first embodiment, where (a) is a front view and (b) is a side view.

実施の形態1の電力変換装置は、図1に示すように、直流から交流に電力変換を行なうスイッチング素子と、三相交流から直流へ電力変換を行なうフライホィールダイオードと、スイッチング素子の温度を検出する温度センサ部とを樹脂封止して形成された複数のパワーモジュール2、上記スイッチング素子を制御する制御回路部を有する制御基板1及び上記スイッチング素子に供給する電源の電圧変動を抑制する平滑用コンデンサ4を一体的に組み付けたインサートケース5を放熱用のヒートシンク3に装着して構成されている。   As shown in FIG. 1, the power conversion device according to the first embodiment includes a switching element that converts power from DC to AC, a flywheel diode that converts power from three-phase AC to DC, and detects the temperature of the switching element. A plurality of power modules 2 formed by resin-sealing a temperature sensor unit, a control board 1 having a control circuit unit for controlling the switching element, and a smoothing for suppressing voltage fluctuations of a power source supplied to the switching element An insert case 5 integrally assembled with a capacitor 4 is mounted on a heat sink 3 for heat dissipation.

また、各パワーモジュール2には、図2に示すように、自身の特性データを所定の記録媒体、例えばバーコードに変換すると共に、このバーコードを保持する記録部6が設けられている。記録部6のバーコードのデータ内容としては、パワーモジュール2が任意の温度の時のパワーモジュール2自体の温度と、パワーモジュール2に内蔵されたダイオードで構成される温度センサ部の順方向電圧値とが記録されている。なお、図2における2aはパワーモジュール2の接続端子である。   Further, as shown in FIG. 2, each power module 2 is provided with a recording unit 6 that converts its own characteristic data into a predetermined recording medium, for example, a barcode, and holds the barcode. The data content of the barcode of the recording unit 6 includes the temperature of the power module 2 itself when the power module 2 is at an arbitrary temperature, and the forward voltage value of the temperature sensor unit configured by a diode built in the power module 2. And are recorded. Note that reference numeral 2a in FIG.

図3は、3個のパワーモジュール2が組み付けられたインサートケース5をヒートシンク3に装着した例を示すもので、パワーモジュール2の記録部6に記録されている特性データに加えて、パワーモジュール2がヒートシンク3のどの位置に組み付けられているかを認識できる位置データを含むASSYデータが記録されている例えばバーコードからなるASSYデータ記録部7がヒートシンク3の一部に設けられている。   FIG. 3 shows an example in which an insert case 5 in which three power modules 2 are assembled is mounted on the heat sink 3. In addition to the characteristic data recorded in the recording unit 6 of the power module 2, the power module 2 An ASSY data recording unit 7 made of, for example, a bar code, in which ASSY data including position data for recognizing which position of the heat sink 3 is assembled, is recorded on a part of the heat sink 3.

また、制御基板1は、パワーモジュール2の温度状態をモニタするため、パワーモジュール2に内蔵されたダイオードで構成される温度センサ部の順方向電圧値を読み取るようにされている。この場合、ダイオードで構成される温度センサの順方向電圧−温度特性には、ばらつきが生ずるため、パワーユニットの製造工程中に学習調整工程を設けて、そのバラツキを補正するようにしている。   In addition, the control board 1 reads the forward voltage value of the temperature sensor unit composed of a diode built in the power module 2 in order to monitor the temperature state of the power module 2. In this case, since the forward voltage-temperature characteristics of the temperature sensor composed of diodes vary, a learning adjustment process is provided during the power unit manufacturing process to correct the variation.

図4は、実施の形態1における学習調整工程の流れの一例を示すフローチャートである。即ち、ステップS11で、まずパワーモジュール2を組み付けたインサートケース5を装着したヒートシンク3を準備する。次に、ステップS12で各パワーモジュール2の記録部6の特性データ及びパワーモジュール2の位置データを読み込んでASSYデータ記録部を発行し、ヒートシンク3に貼り付ける。   FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the learning adjustment process according to the first embodiment. That is, in step S11, first, the heat sink 3 on which the insert case 5 to which the power module 2 is assembled is mounted is prepared. Next, in step S12, the characteristic data of the recording unit 6 of each power module 2 and the position data of the power module 2 are read, an ASSY data recording unit is issued, and attached to the heat sink 3.

次に、ステップS13で制御基板1を各パワーモジュール2が組み付けられたヒートシンク3に装着し、ステップS14で組みあがったパワーユニットを学習調整装置にセットする。その後、ステップS15でヒートシンク3に貼り付けてあるASSYデータ記録部7のデータであるバーコードを学習調整装置に読み込ませる。   Next, in step S13, the control board 1 is mounted on the heat sink 3 in which each power module 2 is assembled, and the power unit assembled in step S14 is set in the learning adjustment device. Thereafter, in step S15, the barcode that is the data of the ASSY data recording unit 7 attached to the heat sink 3 is read by the learning adjustment device.

学習調整装置はステップS16で読み込んだバーコードデータを元に学習調整データを生成して学習調整プログラムを実行し、制御基板1に送信する。学習調整装置から送信された学習調整データは、制御基板1内の制御回路部に設けられているEEPROM等の記憶素子に記憶されて学習調整を完了する。   The learning adjustment apparatus generates learning adjustment data based on the barcode data read in step S16, executes the learning adjustment program, and transmits the learning adjustment program to the control board 1. The learning adjustment data transmitted from the learning adjustment device is stored in a storage element such as an EEPROM provided in the control circuit unit in the control board 1 to complete the learning adjustment.

制御基板1は、EEPROM等の記憶素子に記憶された学習調整データを元に、パワーモジュール2の温度センサ部から読み取っている順方向電圧値によって、パワーモジュール2の温度を正確に認識し、温度状態に応じた制御信号を発生することになる。   The control board 1 accurately recognizes the temperature of the power module 2 by the forward voltage value read from the temperature sensor unit of the power module 2 based on the learning adjustment data stored in the storage element such as the EEPROM, A control signal corresponding to the state is generated.

実施の形態1は以上のように構成されているため、従来必要であった各パワーモジュール2の位置の確認、事前のデータの準備及びパワーモジュール2の特性データの手入力を省くことが可能となる。   Since the first embodiment is configured as described above, it is possible to omit the confirmation of the position of each power module 2, preparation of data in advance, and manual input of characteristic data of the power module 2, which have been conventionally required. Become.

また、特許文献1に記載のものは、バーコードを使用しているものの、各製造工程の工程内物流における半導体装置の情報管理が主目的であるのに対し、この発明はパワーモジュールの記録部6及びASSYデータ記録部7に書き込まれたパワーモジュール2の特性データを使用して製造時に学習調整を行なうもので、製品の温度測定精度の向上を可能とするものである。   Moreover, although the thing of patent document 1 uses the barcode, it is the main purpose of the information management of the semiconductor device in the in-process distribution of each manufacturing process, but this invention is a recording part of a power module. 6 and the ASSY data recording unit 7 are used to perform learning adjustment at the time of manufacture using the characteristic data of the power module 2, thereby improving the temperature measurement accuracy of the product.

車載用電力変換装置の一般的な構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the general structure of the vehicle-mounted power converter device. この発明の実施の形態1におけるパワーモジュールの構成を示す概略図で、(a)は正面図、(b)は側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows the structure of the power module in Embodiment 1 of this invention, (a) is a front view, (b) is a side view. 実施の形態1の全体構成を示す概略図で、(a)は正面図、(b)は側面図である。It is the schematic which shows the whole structure of Embodiment 1, (a) is a front view, (b) is a side view. 実施の形態1における学習調整工程の流れの一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a flow of a learning adjustment process in the first embodiment. 従来の電力変換装置における学習調整工程の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the learning adjustment process in the conventional power converter device.

符号の説明Explanation of symbols

1 制御基板、 2 パワーモジュール、 3 ヒートシンク、
4 平滑コンデンサ、 5 インサートケース、 6 記録部、
7 ASSYデータ記録部。
1 control board, 2 power module, 3 heat sink,
4 smoothing capacitor, 5 insert case, 6 recording section,
7 ASSY data recording unit.

Claims (3)

電力変換用のスイッチング素子と、上記スイッチング素子の温度を検出する温度センサ部とを封止したパワーモジュール及び上記スイッチング素子を制御する制御回路部を有する制御基板を備えた電力変換装置において、上記パワーモジュールの特性データを所定の記録媒体に変換すると共に、上記記録媒体を保持する記録部を設けたことを特徴とする電力変換装置。   In a power conversion device comprising: a power module in which a switching element for power conversion and a temperature sensor unit for detecting the temperature of the switching element are sealed; and a control board having a control circuit unit for controlling the switching element. A power conversion apparatus comprising: a module that converts module characteristic data into a predetermined recording medium, and a recording unit that holds the recording medium. 上記記録媒体はバーコードであることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。   The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the recording medium is a bar code. 上記特性データを読み込んで学習調整を行なう学習調整手段と、上記学習調整の結果を記憶する記憶手段と、この記憶手段の記憶内容にもとづいて上記パワーモジュールを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。   Learning adjustment means for reading the characteristic data and performing learning adjustment, storage means for storing the result of the learning adjustment, and control means for controlling the power module based on the stored contents of the storage means The power converter according to claim 1, wherein
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