JP2008061282A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷媒通路を有する金属筐体と、金属筐体に搭載され、複数のパワー半導体素子を有するパワーモジュールと、複数のコンデンサを有するコンデンサモジュールと、パワーモジュールとコンデンサとを電気的に接続するための第1平板導体及び第2平板導体を絶縁部材を介して積層した積層体とを有し、積層体は、第1平板導体の一部で構成され、パワーモジュールの第3接続端子と接触される第1接続端子、及び、第2平板導体の一部で構成され、パワーモジュールの第4接続端子と接触される第2接続端子とを有し、積層体は、コンデンサモジュールから第1接続端子及び第2接続端子の直前まで、第1平板導体及び第2平板導体が絶縁部材を介して積層した状態で延びるように構成する。
【選択図】図3
Description
電動機MG1,MG2は、三相交流同期式、つまり永久磁石回転電機である。
MG1を併用し、エンジンENGで発生した回転駆動力と、電動機MG1で発生した回転駆動力とを、変速機T/M及びデファレンシャルギアDFFを介して前輪車軸FDSに伝達する。これにより、前輪車軸FDSがエンジンENGと電動機MG1の回転駆動力によって回転駆動されて前輪FRW,FLWが回転駆動し、車両が走行する。また、エンジンENGで発生した回転駆動力の一部は、電動機MG2に供給する。この動力の分配により、電動機MG2は、エンジンENGで発生した回転駆動力の一部によって回転駆動され、発電機として動作し、発電する。電動機MG2によって発電された三相交流電力は電力変換装置INVに供給され、一旦直流電力に整流された後、再び三相交流電力に変換し、電動機MG1に供給する。これにより、電動機MG11は回転駆動力を発生する。
MG1に対する電力変換装置INVの構成のみを示しているが、図1の電力変換装置INVは、第2の電動機MG2に対するパワーモジュールPMU,駆動回路装置DCUも備えており、それらの構成は、図2に示すものと同様である。
CMの接続部3b,4bと接続する。
Dpw,DnwをIGBTに逆並列に接続する。
(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ)を用いてもよい。この場合は、MOSFETの場合、還流用のダイオードが内蔵されているため、特にダイオードは必要としない。
center,4b-center が、コンデンサ素子CDSと干渉することなく、ネジ止め用の自動機を使った組み立てが可能となる。
12は冷却配管17を備えた例を図示している。第1のモールド樹脂13aは、エポキシ樹脂のような耐湿性のあるものを使用し、コンデンサ素子CDSが吸湿による耐電圧寿命の低下を防止する。また、第2のモールド樹脂は、車載の温度変化による異種材料間の膨張収縮差が生じても、金属ケースと第1のモールド樹脂13aとの間の密着性を維持できるよう、ウレタンのような、弾力性のある樹脂を用いることが好ましい。このように、密着性を維持することで、コンデンサ素子CDSの発熱が金属ケースに伝熱し、コンデンサ素子CDSの放熱性を高めること可能となり、コンデンサ素子の薄膜樹脂の耐熱温度以下、耐電圧寿命の信頼性を高めることができる。例えば冷却水,金属ケースの温度が120℃の場合でも、ポリエチレンテレフタレート(PET)のフィルムコンデンサ素子の中心温度を、使用上限の130℃以下にすることが可能となる。
14を接続し、他方の端面の電極11には幅広導体9の立ち上がり部15を接続する。コンデンサモジュールCMを構成する複数のコンデンサCDSは、幅広導体8と幅広導体9に対して並列接続する。積層幅広導体8,9とコンデンサ素子CDSの側面電極11は、はんだ等により電気的に固着する。
11−Bには、幅広導体8の立ち上がり部14−Bが接続される。
4b−U−pl,3b−U−plの関係のみを図示する。この場合、さらに、3b−U−plを4b−U−plに直交射影すると、重なる。このような配置をとると、積層体の導体に絶縁物を挟んで対向する電流81,80が対向するように流れ、寄生インダクタンス67−P,67−Nのインダクタンス結合が強くなり、低インダクタンスが実現できる。この例では、理解しやすくするため、接続端子面4b−U−s,3b−U−sが積層体の平面89L−sに垂直とし、直交投射すると辺(線)になるとした。接続端子面4b−U−s,3b−U−sが垂直でない場合は、接続端子面4b−U−s、3b−U−sを延長し、積層体の平面89L−sと交わる線を3b−U−pl′,4b−U−pl′とすればよい。
Mpu,Dpuは、代表して1素子とする。
CDS−A,CDS−B、各々のコンデンサ素子CDSが載置された幅広導体の寄生インダクタンス61−A,61−B、積層体の幅広導体の寄生インダクタンス67−P,67−Nがあり、接続端子には寄生インダクタンス62−P,62−Nがある。なお、ここでは、コンデンサはCDS−A,CDS−Bの2つのみを記載する。
(b)のように形成することで、接続端子の近傍の積層体に流れる電流が、積層面で絶縁物を挟んで対向するように流れ、コンデンサモジュールCMの積層体の幅広導体の寄生インダクタンス67−P,67−Nが接続端子近傍で小さくすることできる。
CDS−A,CDS−B直下の幅広導体8のインダクタンス61−A,幅広導体9のインダクタンス61−Bに対して、電流68−A,電流68−Bが逆方向に流れ、インダクタンスが結合により、低インダクタンスとなる。つまり、図10の寄生インダクタンス61−A,61−Bが結合し低インダクタンスとなる。
10の回路図のダイオード(Dnu)の波形とする。
CMとパワーモジュールPMUの組図である。図14は本発明の第2の実施形態による電力変換装置INVのコンデンサモジュールCMとパワーモジュールPMUの分解図である。なお、同一符号は、同一部分を示している。
CM2が組み合わさっている。これを図13,図16に示す、冷却配管17をもつ金属ケース12に樹脂モールドして一体化し、パワーモジュールPMU1,2を、側面の冷却流路に取り付ける。コンデンサモジュールCM1、CM2の基本的な構成は、図4〜図10に示したコンデンサモジュールCMと同様である。
DC−busにより、直流電圧が入力される。回路図上の寄生インダクタンスDC−bus−
LP,DC−bus−LNは、DCバスバーDC−busの高電位側(正極),低電位側(負極)のバスバーの寄生インダクタンスを示している。ノイズ防止用のコモンモードチョークフィルタCFは、コンデンサモジュールCM1,CM2とケーブルの間にある。
CM1−62N,PMU1−57Nがあり、スイッチング時に流れる電流66−Aに対して、高電位側,低電位側で各々が磁気的に結合し、低インダクタンス配線を実現している。
Claims (15)
- 冷媒通路を有する金属筐体と、
前記金属筐体に搭載され、複数のパワー半導体素子を有するパワーモジュールと、
複数のコンデンサを有するコンデンサモジュールと、
前記パワーモジュールと前記コンデンサとを電気的に接続するための第1平板導体及び第2平板導体を絶縁部材を介して積層した積層体と、を有し、
前記積層体は、前記第1平板導体の一部で構成され、前記パワーモジュールの第3接続端子と接触される第1接続端子、及び、前記第2平板導体の一部で構成され、該パワーモジュールの第4接続端子と接触される第2接続端子とを有し、
前記積層体は、前記コンデンサモジュールから前記第1接続端子及び前記第2接続端子の直前まで、前記第1平板導体及び前記第2平板導体が前記絶縁部材を介して積層した状態で延びていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1記載の電力変換装置において、
前記第1接続端子及び前記第2接続端子は、積層された前記第1平板導体及び前記第2平板導体が、互いに反対方向に屈曲することにより形成されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1記載の電力変換装置において、
前記積層体は、前記複数のコンデンサを載置して、該複数のコンデンサに電気的に接続される第1平面部と、該第1平面部に外部と接続される接続部を形成するための凸部と、該凸部の1辺を境に前記第1平面部に対して折り曲げられた第2平面部とを有し、
前記積層体の前記第1接続端子及び前記第2接続端子は、前記第2平面部の端部において互いに反対方向に屈曲していることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1記載の電力変換装置において、
前記金属筐体は、前記冷媒通路用の開口部を有し、
前記冷媒通路は、前記パワーモジュールを前記金属筐体の前記開口部を覆うように搭載して形成されることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1記載の電力変換装置において、
前記冷媒通路は、前記パワーモジュールと前記コンデンサモジュールとの間に位置していることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1記載の電力変換装置において、
前記複数のコンデンサは、正極及び負極の電極面が対向配置されているフィルムコンデンサであり、
前記複数のコンデンサのうち、隣り合った2つのコンデンサは、正極の電極面と負極の電極面とが互いに逆になるように配置されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1記載の電力変換装置において、
前記隣り合った2つのコンデンサの間には、絶縁シートが設けられていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1記載の電力変換装置において、
前記複数のコンデンサは、樹脂で封止されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8記載の電力変換装置において、
前記複数のコンデンサは、第1樹脂及び該第1樹脂とは異なる第2樹脂により二重に封止されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項9記載の電力変換装置において、
前記第1樹脂は、前記複数のコンデンサを覆ったエポキシ樹脂であり、
前記第2樹脂は、前記エポキシ樹脂を覆ったウレタンであり、
前記ウレタンは前記金属筐体に固着されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8記載の電力変換装置において、
前記絶縁部材は、絶縁シートであり、
前記絶縁シートの少なくとも一部は、前記コンデンサを封止する前記樹脂により封止されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1記載の電力変換装置において、
前記積層体は、直流電源に接続するための直流電源用端子対を有することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1記載の電力変換装置において、
前記積層体は、前記コンデンサモジュールから延びた積層平面を略90°屈曲させる第1屈曲部と、該第1屈曲部から延びた積層平面を略90°屈曲させる第2屈曲部と、該第2屈曲部から延びた積層平面を略90°屈曲させる第3屈曲部と、を有することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項13記載の電力変換装置において、
前記第1接続端子及び前記第2接続端子は、前記第3屈曲部から延びた前記第1平板導体及び前記第2平板導体からなる積層平面を屈曲させる第4屈曲部において、互いに反対方向に略90°屈曲することにより形成されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項14記載の電力変換装置において、
前記第1接続端子及び前記第2接続端子は、前記複数のパワー半導体素子が配置されている面に対して垂直な面において、前記パワーモジュールと接続されていることを特徴とする電力変換装置。
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