JP2008206345A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2008206345A
JP2008206345A JP2007041088A JP2007041088A JP2008206345A JP 2008206345 A JP2008206345 A JP 2008206345A JP 2007041088 A JP2007041088 A JP 2007041088A JP 2007041088 A JP2007041088 A JP 2007041088A JP 2008206345 A JP2008206345 A JP 2008206345A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
module
power converter
conversion device
power conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007041088A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryosuke Inoshita
龍介 井ノ下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2007041088A priority Critical patent/JP2008206345A/ja
Publication of JP2008206345A publication Critical patent/JP2008206345A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

【課題】優れた熱保護機能を有する電力変換装置を提供しようとするものである。
【解決手段】半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュール2と半導体モジュール2の両主面に配されて半導体モジュール2を冷却するための複数の冷却管31を有する冷却器3を備えた電力変換装置1。複数の半導体モジュール2のうちの一部である被検モジュール20における半導体素子の温度情報を用いて電力変換装置1の熱保護制御を行うよう構成されている。少なくとも使用時における温度上昇が最も大きい半導体素子を有する半導体モジュール2は、被検モジュール20である。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールによって構成される電力変換装置に関する。
インバータやDC−DCコンバータ等の電力変換装置は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールによって構成されている。そして、各半導体モジュールのスイッチング動作によって被制御電力を制御する。
かかる電力変換装置においては、上記のスイッチング動作が繰り返されることにより半導体素子が発熱して高温となる。そこで、半導体モジュールの正常な動作を確保するために、半導体素子の温度を検出し、半導体素子の温度が所定の温度に達したときに通電制御を行うことで半導体素子の過熱を防ぐ熱保護機能を備えた電力変換装置がある(特許文献1参照)。
ところが、全ての半導体素子の温度をそれぞれ測定して熱保護制御に用いることは、効率的ではない。そこで、最も温度上昇の大きい半導体素子の温度を検出して熱保護制御に用いることが考えられる。特許文献1にも、6個の半導体素子のうち冷却フィンの中央の上側に配される半導体素子の近傍に、温度検出素子を一つだけ取付けて温度検出を行う構成が開示されている。しかしながら、この温度検出素子の配置は、6個の半導体素子に均等に電流が流れ、発熱量が均等であること、更には他の電力変換装置などの発熱体が隣接配置されていないことを前提とした配置である。それ故、6個の半導体素子に均等に電流が流れない場合など、必ずしも上記温度検出素子を配置した半導体素子が最も高温となるとは限らない。
その結果、電流の流れ方が不均一となった場合や、周囲の温度環境の影響がある場合などには、熱保護機能が適切に働かずに、半導体素子が破損することも考えられる。
また、特許文献1に記載の電力変換装置は、半導体素子の片面側からのみ冷却する構成となっている。そのため、半導体素子の冷却効率を充分に大きくすることが困難であるという問題もある。
特開2006−41407号公報
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、優れた熱保護機能を有する電力変換装置を提供しようとするものである。
本発明は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールと該半導体モジュールの両主面に配されて該半導体モジュールを冷却するための複数の冷却管を有する冷却器を備えた電力変換装置であって、
上記複数の半導体モジュールのうちの一部である被検モジュールにおける上記半導体素子の温度情報を用いて上記電力変換装置の熱保護制御を行うよう構成されており、
少なくとも使用時における温度上昇が最も大きい上記半導体素子を有する上記半導体モジュールは、上記被検モジュールであることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置においては、上記被検モジュールにおける上記半導体素子の温度情報を用いて上記電力変換装置の熱保護制御を行うよう構成されている。これにより、例えば、上記被検モジュールにおける半導体素子の温度が所定の温度に達したとき、全ての半導体モジュールへの通電を遮断したり、供給される電力を減少させたりすることによって、半導体素子の過熱を防ぎ、正常な動作を確保することができる。
そして、少なくとも使用時における温度上昇が最も大きい上記半導体素子を有する上記半導体モジュールが上記被検モジュールであるため、被検モジュール以外の半導体モジュールも充分に熱保護することができる。
また、上記被検モジュールは、電力変換装置を構成する複数の半導体モジュールのうちの一部の半導体モジュールであるため、効率的に電力変換装置の熱保護制御を行うことができる。
また、上記電力変換装置の冷却器は、半導体モジュールの両主面に配された冷却管を有するため、半導体モジュールの冷却性能を高くすることができる。これにより、半導体素子の過熱による故障を効果的に防ぐことができる。
以上のごとく、本発明によれば、優れた熱保護機能を有する電力変換装置を提供することができる。
本発明(請求項1)において、上記電力変換装置としては、例えば、DC−DCコンバータやインバータ等がある。
上記被検モジュールは、一つの電力変換装置において1個であってもよいし、2個以上であってもよい。ただし、複数の被検モジュールが存在する場合には、その中の1つが、使用時における温度上昇の最も大きい上記半導体素子を有する上記半導体モジュールとなる。
また、上記半導体素子の温度情報を用いた電力変換装置の熱保護制御は、例えば、上記半導体素子の温度が所定の温度に達したときに、全ての半導体モジュールへの通電を遮断したり、供給される電力を減少させたりすることによって、半導体素子の過熱を防ぐという制御方法が考えられる。
また、上記被検モジュールは、隣合う一対の上記冷却管の間に複数個並列配置された上記半導体モジュールのうち、上記冷却管を流れる冷却媒体の最も下流側に位置する半導体モジュールであることが好ましい(請求項2)。
この場合には、温度上昇しやすい半導体モジュールを上記被検モジュールとすることができる。即ち、冷却管を流れる冷却媒体の下流側へ行くほど冷却媒体の温度が上昇するため、下流側の半導体モジュールほど冷却され難い。それ故、上記複数の半導体モジュールの発熱量に大きな差がなければ、下流側の半導体モジュールほど温度上昇しやすい。そこで、最も下流側に位置する半導体モジュールを被検モジュールとすることにより、効果的に電力変換装置の熱保護制御を行うことができる。
また、上記被検モジュールは、上記電力変換装置に隣接配置され該電力変換装置よりも発熱量の大きい発熱体に最も近い位置に配された上記半導体モジュールであることが好ましい(請求項3)。
この場合にも、温度上昇しやすい半導体モジュールを上記被検モジュールとすることができる。即ち、上記電力変換装置に上記発熱体が隣接配置している場合には、上記発熱体に最も近い半導体モジュールの温度が上昇しやすい。そこで、その半導体モジュールを被検モジュールとすることにより、効果的に電力変換装置の熱保護制御を行うことができる。
なお、上記発熱体としては、例えば、対象としている電力変換装置とは別の電力変換装置等がある。
また、上記被検モジュールは、上記電力変換装置に隣接配置され該電力変換装置よりも発熱量の大きい複数の発熱体のうち、最も発熱量の大きい発熱体に最も近い位置に配された上記半導体モジュールであることが好ましい(請求項4)。
この場合にも、効果的に電力変換装置の熱保護制御を行うことができる。
また、上記被検モジュールは、隣合う一対の上記冷却管の間に複数個並列配置された上記半導体モジュールのうち、上記電力変換装置の使用時における通電量が最も多い半導体モジュールであることが好ましい(請求項5)。
この場合にも、温度上昇しやすい半導体モジュールを上記被検モジュールとすることができる。即ち、複数個並列配置された上記半導体モジュールのうち、通電量が最も多い半導体モジュールは、電力変換装置の使用時において最も発熱量が大きくなる。それ故、これらの半導体モジュールの冷却効率に大きな差がなければ、通電量が最も多い半導体モジュールの温度上昇が最も大きくなる。
そこで、この半導体モジュールを被検モジュールとすることにより、電力変換装置の熱保護を効果的に行うことができる。
また、上記複数の半導体モジュールのうちの2個以上の半導体モジュールは互いに並列接続されており、並列接続された上記2個以上の半導体モジュールのうち使用時における温度上昇が最も大きい半導体素子を有する半導体モジュールは上記被検モジュールであることが好ましい(請求項6)。
この場合には、並列接続された2個以上の半導体モジュールには、基本的には同時に同等の電流が流れるため、発熱量も基本的には同等である。しかし、これらの半導体モジュールは、その配置などによって、温度上昇しやすいものとし難いものが生じることもある。そこで、並列接続された2個以上の半導体モジュールの中でも、最も温度上昇がしやすい半導体モジュールを被検モジュールとすることにより、効果的に半導体モジュールの過熱を防ぐことができる。
また、並列接続された上記2個以上の半導体モジュールにおける上記半導体素子の温度情報の全てを上記電力変換装置の制御部へ送信し、該制御部は、上記2個以上の温度情報のうち最も高い温度情報を有する上記半導体モジュールを上記被検モジュールとして認定するよう構成してなることが好ましい(請求項7)。
この場合には、並列接続された2個以上の半導体モジュールのうち、実際に最も温度上昇したものを被検モジュールとするため、確実に電力変換装置の熱保護を行うことができる。
また、上記複数の半導体モジュールのうちの3個以上の半導体モジュールは、互いに並列接続されており、上記被検モジュールは、並列接続された3個以上の半導体モジュールのうちの端部以外に配置された半導体モジュールであることが好ましい(請求項8)。
この場合には、温度上昇のしやすい内側に配された半導体モジュールを被検モジュールとするため、効果的に電力変換装置の熱保護を行うことができる。
なお、奇数個の半導体モジュールが並列接続されている場合には、他の要因がなければ、中央に配された半導体モジュールが最も温度上昇しやすいと考えられるため、その中央に配された半導体モジュールを被検モジュールとすることが好ましい。
また、上記被検モジュールは、並列接続された上記2個以上の半導体モジュールのうち上記冷却器の冷媒入口からの距離が最も遠い半導体モジュールであることが好ましい(請求項9)。
この場合には、冷却効率が低い半導体モジュールを被検モジュールとすることとなるため、効果的に電力変換装置の熱保護制御を行うことができる。
(実施例1)
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図1を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュール2と該半導体モジュール2の両主面に配されて該半導体モジュール2を冷却するための複数の冷却管31を有する冷却器3を備えている。
上記電力変換装置1は、複数の半導体モジュール2のうちの一部である被検モジュール20における半導体素子の温度情報を用いて電力変換装置1の熱保護制御を行うよう構成されている。
そして、使用時における温度上昇が最も大きい半導体素子を有する半導体モジュール2が、上記被検モジュール20である。
少なくとも被検モジュール20である半導体モジュール2には、温度検出素子が配設されている。温度検出素子は、半導体モジュール2に内蔵された半導体素子の近傍に埋設することができる。そして、温度検出素子としては、例えば、半導体素子と同一チップに形成した感温ダイオード素子や、温度によって電気的抵抗値が変化するサーミスタ素子を用いることができる。
なお、本例においては、温度検出素子は、被検モジュール20のみならず、その他の半導体モジュール2を含め、全ての半導体モジュール2に配設されている。これは、電力変換装置1を組み立てる際に、被検モジュール20とその他の半導体モジュール2とを区別して組み立てる必要をなくし、組立て作業を容易にするためである。
冷却器3は、図1に示すごとく、半導体モジュール2の両主面に配され、該半導体モジュール2と共に積層配置される複数の冷却管31と、該複数の冷却管31の上流側端部311同士及び下流側端部312同士を連結する連結部32とを有する。そして、各冷却管31の内部に、冷却媒体Wが流通する冷媒流路が形成されている。また、積層方向の一端に配された冷却管31の上流側端部311及び下流側端部312には、それぞれ冷媒入口331及び冷媒出口332が形成されている。
これにより、冷媒入口331から導入された冷却媒体Wは、上記連通部32を通じて、各冷却管31に、上流側端部311から分配供給されると共に下流側端部312に向かって流れる。この間に、冷却媒体Wは半導体モジュール2と熱交換する。そして、冷却媒体Wは、各冷却管31の下流側端部312から連通部32を通じて冷媒出口322へ向かい、冷媒出口322から排出される。
また、隣合う冷却管31の間には、2個の半導体モジュール2が冷媒流路の形成方向に並べて配置してある。
上記電力変換装置1は、各半導体モジュール2の半導体素子によるスイッチング動作によって被制御電流を制御する。そして、この被制御電流が各半導体素子に流れることにより、半導体素子が発熱し温度上昇する。一方、この温度上昇を防ぐべく、上記冷却器3の冷却管31を流れる冷却媒体Wによって、半導体モジュール2を冷却して温度上昇を抑制している。
ところが、種々の要因によって、半導体素子の温度が上昇しすぎることがある。これにより、半導体素子の正常な動作を確保することが困難となるおそれがある。このとき、最も温度が高くなる半導体素子を有する半導体モジュール2が、上記被検モジュール20である。
そこで、被検モジュール20の温度を温度検出素子によって検出し、この温度が予め設定した所定の温度に達した時点で、全ての半導体モジュール2への通電を遮断したり、供給される被制御電力を減少させたりすることによって、半導体素子2の過熱を防いでいる。
具体的には、温度検出素子によって検出された被検モジュール20の温度を、電力変換装置1を制御する制御部へ送信し、該制御部において受信した温度が予め設定された設定温度に達しているか否かを判断する。そして、受信温度が設定温度に達していると判断したとき、制御部からの指令により、全ての半導体モジュール2をスイッチオフとする。或いは、電源より供給される電力を停止させたり、供給電力を低下させたりする。
このようにして、被検モジュール20の温度情報を基に、全ての半導体モジュール2の過熱を防ぎ、電力変換装置1を熱保護する。
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置1においては、上記被検モジュール20における半導体素子の温度情報を用いて電力変換装置1の熱保護制御を行うよう構成されている。これにより、例えば、被検モジュール20における半導体素子の温度が所定の温度に達したとき、全ての半導体モジュール2への通電を遮断したり、供給される電力を減少させたりすることによって、半導体素子2の過熱を防ぎ、正常な動作を確保することができる。
そして、少なくとも使用時における温度上昇が最も大きい半導体素子を有する半導体モジュール2が上記被検モジュール20であるため、被検モジュール20以外の半導体モジュール2も充分に熱保護することができる。
また、被検モジュール20は、電力変換装置1を構成する複数の半導体モジュール2のうちの一部の半導体モジュール2であるため、効率的に電力変換装置1の熱保護制御を行うことができる。
また、電力変換装置1の冷却器3は、半導体モジュール2の両主面に配された冷却管31を有するため、半導体モジュール2の冷却性能を高くすることができる。これにより、半導体素子2の過熱による故障を効果的に防ぐことができる。
以上のごとく、本例によれば、優れた熱保護機能を有する電力変換装置を提供することができる。
(実施例2)
本例は、図2に示すごとく、複数の電力変換装置1が一体化された状態にある例である。
そして、複数の電力変換装置1の半導体モジュール2は、一つの冷却器3における冷却管31の間に配置されている。
即ち、図2において、左端から3列目までの半導体モジュール2が第1の電力変換装置11を構成し、4〜6列目までの半導体モジュール2が第2の電力変換装置12を構成し、7〜12列目までの半導体モジュール2が第3の電力変換装置13を構成し、13〜15列目までの半導体モジュール2が第4の電力変換装置14を構成している。
このように、複数の電力変換装置1(11〜14)が一体化されている場合、それぞれの電力変換装置1(11〜14)における温度上昇が最も大きい半導体モジュール2を被検モジュール20とする。
その他は、実施例1と同様である。
本例によれば、複数の電力変換装置1が一体化された状態にある場合にも、各電力変換装置について優れた熱保護機能を確保することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
(実施例3)
本例も、図3に示すごとく、複数の電力変換装置1が一体化された状態にある例であるが、各電力変換装置1における被検モジュール20の位置を具体的に検討した例である。
本例の電力変換装置1は、電気自動車又はハイブリッド自動車に搭載され、その駆動源となる3相交流電力を生成するものである。
そして、上記第1の電力変換装置11は、主に回転機で発生したに交流電力を回生するインバータである。また、上記第2の電力変換装置12は、直流電源から供給される直流電力を昇圧し、一方回転機で発生した交流電力を直流電源へ回生する双方向昇降圧コンバータである。また、第3の電力変換装置13は、主駆動用の回転機に供給する交流電力を生成するインバータである。また、第4の電力変換装置14は、補助駆動用の回転機に供給する交流電力を生成するインバータである。
昇降圧コンバータである第2の電力変換装置12と、主に回転機で発生した交流電力を回生するインバータである第1の電力変換装置11とを組合わせた電力変換回路の回路図を図4に示す。
第1の電力変換装置11及び第2の電力変換装置12には、IGBT素子等の半導体素子213とダイオード214と温度検出素子215を内蔵した半導体モジュール2がそれぞれ複数配設されている。
第1の電力変換装置11及び第2の電力変換装置12において、電源52の正極端子側(図面の上側)の半導体モジュール2を上アームの半導体モジュールといい、電源52の負極端子側(図面の下側)の半導体モジュール2を下アームの半導体モジュールという。即ち、図4において破線uにて囲んだものが上アームの半導体モジュール2であり、破線dにて囲んだものが下アームの半導体モジュール2である。上アームの半導体モジュール2と下アームの半導体モジュール2とは互いに直列接続されて一対をなしている。そして、第1の電力変換装置11においては、上アームの半導体モジュール2と下アームの半導体モジュール2との間に、三相の交流モータである回転機51のU相、V相、W相の各電極へ接続されるパワー配線41が接続されている。
第2の電力変換装置12には、入力電圧を昇圧するためのリアクトル43が配設されている。
また、第2の電力変換装置12の電源52側には、コンデンサ421が接続されている。該コンデンサ421は、直流の電源52から昇降圧コンバータである第2の電力変換装置12に入力される電源電流に含まれるリプル電流を吸収して、電源電圧を安定化する。
また、第1の電力変換装置11と第2の電力変換装置12との間には、コンデンサ422が接続されている。コンデンサ422は、断続電流となる第2の電力変換装置12の出力電圧を平滑化して、安定した直流電圧を第1の電力変換装置11に入力させる。
なお、第3の電力変換装置13及び第4の電力変換装置14も、上記第1の電力変換装置11と略同様の回路構成を有している。
また、直列接続された一対の上下アームの半導体モジュール2は、互いに共通の冷却管31の間に配設されており、上アームの半導体モジュール2が冷却管31の上流側、下アームの半導体モジュール2が冷却管31の下流側の位置に配されている。
そして、本例においては、各電力変換装置1(11〜14)における被検モジュール20を、図3に示すように配置している。即ち、第1の電力変換装置11については、中央の下アーム(冷媒流路の下流側)の半導体モジュール2を被検モジュール20とした。
また、第2の電力変換装置12については、右端の上下アームの2つの半導体モジュール2を被検モジュール20とした。第3の電力変換装置13については、右端から3列目の下アームの半導体モジュール2を被検モジュール20とした。第4の電力変換装置14については、左端の下アームの半導体モジュール2を被検モジュール20とした。なお、ここで、「右」、「左」は、図3における左右方向を基準にしたものである。
次に、上記のごとく各電力変換装置1において、いずれの半導体モジュール2を被検モジュール20とするかについての決定方法を説明する。
まず、第1の電力変換装置11について検討する。
第1の電力変換装置1の6個の半導体モジュール2に対しては、基本的には均等に被制御電流が流れる。なお、ここで、均等とは、熱的平衡状態が実現される程度の時間で見たときに均等であることを意味し、瞬間的な通電量の均等を意味するものではない。以下においても同様である。
そして第1の電力変換装置11には、第2の電力変換装置12が隣接配置しているが、この第2の電力変換装置12は、第1の電力変換装置11よりも発熱量が小さい。よって、第1の電力変換装置11における中央の上下アームの2つの半導体モジュール2が被検モジュール20の候補となる。
この2つの半導体モジュール2のうち、下アームの半導体モジュール2は冷却管31の下流側に位置している。そのため、この下アームの半導体モジュール2を被検モジュール20とする。即ち、第1の電力変換装置11については、中央の下アームの半導体モジュール2が被検モジュール20となる。
次に、第2の電力変換装置12について検討する。
第2の電力変換装置12は、3つの互いに並列接続された半導体モジュール2が、上アーム側と下アーム側との双方に配されている。それ故、並列接続された3つの半導体モジュール2には均等に電流が流れる。
そして、第2の電力変換装置12は、左側に第1の電力変換装置11が隣接しており、右側に第3の電力変換装置13が隣接している。第1の電力変換装置11は、第2の電力変換装置12よりも発熱量は小さいが、第3の電力変換装置13は、第2の電力変換装置12よりも発熱量が大きい。そのため、右端、即ち第3の電力変換装置13に最も近い上下アームの半導体モジュール2が被検モジュール20の候補となる。
次に、上アームよりも下アームの半導体モジュール2のほうが、冷却管31の下流側になるため、下アームの半導体モジュール2のみを被検モジュール20とすることも考えられる。
しかしながら、第2の電力変換装置12は、昇降圧コンバータであって、上アームの半導体モジュール2と下アームの半導体モジュール2とには、必ずしも均等に電流が流れない。即ち、回生時には、上アームの半導体モジュール2に電流が流れ、昇圧時には下アームの半導体モジュール2に電流が流れる。それ故、電力変換装置12の運転方法によって、上下アームの半導体モジュール2のうちの何れのほうが通電量が大きくなるかは変動する。
それ故、上アームの半導体モジュール2の温度上昇が下アームの半導体モジュール2の温度上昇よりも大きくなることもあれば、その逆の現象もあり得る。
従って、上アームと下アームの一方のみを被検モジュール20とすることはできず、両者を被検モジュール20とする必要がある。
即ち、第2の電力変換装置12においては、その右端の上下アームの2個の半導体モジュール2を被検モジュール20とする。
次に、第3の電力変換装置13について検討する。
第3の電力変換装置13は、左端から1列目と2列目の半導体モジュール2、3列目と4列目の半導体モジュール2、5列目と6列目の半導体モジュール2が、それぞれ互いに並列接続されている。そして、基本的に全ての半導体モジュール2に均等に電流が流れる。
また、第3の電力変換装置13には、第2の電力変換装置12と第4の電力変換装置14とが隣接しているが、何れも第3の電力変換装置13よりも発熱量が小さい。それ故、6列の半導体モジュール2の中では、中央の2列、即ち、左から3列目、4列目の半導体モジュール2が温度上昇しやすい。この2列の半導体モジュール2のうち、冷却器3の冷媒入口331から遠い方である第4列目の半導体モジュール2の方が冷却効率が低いため、より温度上昇しやすい。
更に、上アームよりも下アームの半導体モジュール2の方が冷却効率が低いため、温度上昇がしやすい。従って、左から4列目の下アームの半導体モジュール2が、被検モジュール20となる。
次に、第4の電力変換装置14につき検討する。
第4の電力変換装置14は、6個の半導体モジュール2に基本的に均等に電流が流れる。
ただし、第4の電力変換装置14には、左側にのみ、より発熱量の大きい第3の電力変換装置13が隣接している。それ故、左端の2つの半導体モジュール2が被検モジュール20の候補となる。
そして、上アームよりも下アームの半導体モジュール2の方が冷却効率が低いため、温度上昇がしやすい。従って、左端の下アームの半導体モジュール2が、被検モジュール20となる。
以上のようにして、発熱のしやすさ、冷却のされやすさ等、種々の観点から、各電力変換装置1における最も温度上昇しやすい半導体モジュール2を選んで、被検モジュール20とする。
これにより、一層確実に各電力変換装置1の熱保護を行うことができる。
また、上アームの半導体モジュール2が冷却管31の上流側、下アームの半導体モジュール2が冷却管31の下流側の位置に配されていることにより、被検モジュール20の大半が下アームの半導体モジュール2の一部となることとなる。それ故、被検モジュール20に搭載した温度検出素子215の出力信号にノイズが重畳することを抑制しやすくすることができる。
(実施例4)
本例は、図5に示すごとく、第1の電力変換装置11、第3の電力変換装置13、第4の電力変換装置14にそれぞれ接続された回転機51においてモータロックがかかる場合を想定して、被検モジュール20を配置した例である。
即ち、運転中に回転機51に極めて大きな負荷がかかったとき、通電状態にもかかわらず回転機51が停止する、いわゆるモータロックの状態が発生することが考えられる。
この場合、各電力変換装置1には、特定の電流経路に大電流が流れ続けることとなる。その結果、その電流経路上にある半導体モジュール2が過熱され損傷するおそれがある。
ところが、モータロックがかかる場合、3相のうちの何れの相において、即ち何れの電流経路において大電流が流れ続けることとなるかは予測できないし、何れの電流経路においても大電流が流れ続けることが想定される。
それ故、U,V、Wの3相全ての相においてモータロックがかかることを想定して、全ての相の半導体モジュール2を被検モジュール20とする必要がある。ただし、上記の電流経路は、必ず上アームの半導体モジュール2と下アームの半導体モジュール2とを流れる経路となる。それ故、より温度上昇しやすい下アーム(冷媒流路下流側)の半導体モジュール2を被検モジュール20とする。
即ち、第1の電力変換装置11と第4の電力変換装置14については、全ての下アームの半導体モジュール2を被検モジュール20とする。
また、第3の電力変換装置13については、左端から1列目と2列目の半導体モジュール2、3列目と4列目の半導体モジュール2、5列目と6列目の半導体モジュール2は、互いに並列接続されている。そして、並列接続された2個の半導体モジュール2には同時に電流が流れるため、いずれか一方を被検モジュール20とすればよい。
この並列接続されている半導体モジュール2には、互いに均等な電流が流れるが、そのうちの冷却器3の冷媒入口331からの距離が遠い方が、若干ではあるが冷却され難い。即ち、1列目と2列目とでは2列目、3列目と4列目とでは4列目、5列目と6列目とでは6列目の半導体モジュール2が、それぞれより冷却され難い。
従って、第3の電力変換装置13においては、2列目、4列目、6列目の下アームの半導体モジュール2を、被検モジュール20とする。
なお、第2の電力変換装置12は、昇降圧コンバータであって、回転機は直接接続されていないため、モータロックによる過電流が流れることはない。それ故、第2の電力変換装置12については、上記実施例3と同様に、第3の電力変換装置13に近い右端の2つの半導体モジュール2を被検モジュール20としている。
その他は、実施例3と同様である。
本例によれば、モータロックの生じた場合にも、各電力変換装置1を適切に熱保護することができる。
(実施例5)
本例は、図6に示すごとく、複数の半導体モジュールのうちの3個以上の半導体モジュール2が、互いに並列接続されているとき、並列接続された3個以上の半導体モジュール2のうちの中央に配置された半導体モジュール2を被検モジュール20とする例である。
即ち、中央に配された半導体モジュール2に内蔵した温度検出素子215のみが、制御部19に接続されている。
ただし、本例は、実施例3、4とは異なり、対象とする電力変換装置1に、その電力変換装置1よりも発熱量の大きい別の電力変換装置が隣接配置されていないことを前提とするものである。例えば、実施例3、4に示した昇降圧コンバータである第2の電力変換装置12が独立して存在するような場合が本例に該当する。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、温度上昇のしやすい中央に配された半導体モジュール2を被検モジュール20とするため、効果的に電力変換装置1の熱保護を行うことができる。
(実施例6)
本例は、図7に示すごとく、並列接続された3個の半導体モジュール2における半導体素子の温度情報の全てを電力変換装置1の制御部19へ送信し、制御部19は、3個の温度情報のうち最も高い温度情報を有する半導体モジュール2を被検モジュール20として認定するよう構成した例である。
即ち、上記3個の半導体モジュール2の温度検出素子215は、全て制御部19に接続されている。
そして、制御部19は、被検モジュール20として認定した半導体モジュール2の温度を基に、全ての半導体モジュール2への通電の遮断を行ったり、被制御電力を低下させたりする。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、並列接続された3個の半導体モジュール2のうち、実際に最も温度上昇したものを被検モジュール20とするため、確実に電力変換装置1の熱保護を行うことができる。
実施例1における、電力変換装置の平面図。 実施例2における、複数の電力変換装置の複合体の平面図。 実施例3における、複数の電力変換装置の複合体の平面図。 実施例3における、電力変換回路の回路図。 実施例4における、複数の電力変換装置の複合体の平面図。 実施例5における、電力変換回路の一部の回路図。 実施例6における、電力変換回路の一部の回路図。
符号の説明
1 電力変換装置
11 第1の電力変換装置
12 第2の電力変換装置
13 第3の電力変換装置
14 第4の電力変換装置
2 半導体モジュール
20 被検モジュール
3 冷却器
31 冷却管

Claims (9)

  1. 半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールと該半導体モジュールの両主面に配されて該半導体モジュールを冷却するための複数の冷却管を有する冷却器を備えた電力変換装置であって、
    上記複数の半導体モジュールのうちの一部である被検モジュールにおける上記半導体素子の温度情報を用いて上記電力変換装置の熱保護制御を行うよう構成されており、
    少なくとも使用時における温度上昇が最も大きい上記半導体素子を有する上記半導体モジュールは、上記被検モジュールであることを特徴とする電力変換装置。
  2. 請求項1において、上記被検モジュールは、隣合う一対の上記冷却管の間に複数個並列配置された上記半導体モジュールのうち、上記冷却管を流れる冷却媒体の最も下流側に位置する半導体モジュールであることを特徴とする電力変換装置。
  3. 請求項1又は2において、上記被検モジュールは、上記電力変換装置に隣接配置され該電力変換装置よりも発熱量の大きい発熱体に最も近い位置に配された上記半導体モジュールであることを特徴とする電力変換装置。
  4. 請求項1又は2において、上記被検モジュールは、上記電力変換装置に隣接配置され該電力変換装置よりも発熱量の大きい複数の発熱体のうち、最も発熱量の大きい発熱体に最も近い位置に配された上記半導体モジュールであることを特徴とする電力変換装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項において、上記被検モジュールは、隣合う一対の上記冷却管の間に複数個並列配置された上記半導体モジュールのうち、上記電力変換装置の使用時における通電量が最も多い半導体モジュールであることを特徴とする電力変換装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項において、上記複数の半導体モジュールのうちの2個以上の半導体モジュールは互いに並列接続されており、並列接続された上記2個以上の半導体モジュールのうち使用時における温度上昇が最も大きい半導体素子を有する半導体モジュールは上記被検モジュールであることを特徴とする電力変換装置。
  7. 請求項6において、並列接続された上記2個以上の半導体モジュールにおける上記半導体素子の温度情報の全てを上記電力変換装置の制御部へ送信し、該制御部は、上記2個以上の温度情報のうち最も高い温度情報を有する上記半導体モジュールを上記被検モジュールとして認定するよう構成してなることを特徴とする電力変換装置。
  8. 請求項6において、上記複数の半導体モジュールのうちの3個以上の半導体モジュールは、互いに並列接続されており、上記被検モジュールは、並列接続された3個以上の半導体モジュールのうちの端部以外に配置された半導体モジュールであることを特徴とする電力変換装置。
  9. 請求項6において、上記被検モジュールは、並列接続された上記2個以上の半導体モジュールのうち上記冷却器の冷媒入口からの距離が最も遠い半導体モジュールであることを特徴とする電力変換装置。
JP2007041088A 2007-02-21 2007-02-21 電力変換装置 Pending JP2008206345A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007041088A JP2008206345A (ja) 2007-02-21 2007-02-21 電力変換装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007041088A JP2008206345A (ja) 2007-02-21 2007-02-21 電力変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008206345A true JP2008206345A (ja) 2008-09-04

Family

ID=39783230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007041088A Pending JP2008206345A (ja) 2007-02-21 2007-02-21 電力変換装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008206345A (ja)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010239811A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Aisin Aw Co Ltd インバータ装置
JP2011035351A (ja) * 2009-08-06 2011-02-17 Denso Corp 半導体冷却器
JP2011062051A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Denso Corp 電力変換装置
JP2011062049A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Denso Corp 電力変換装置
JP2011135725A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Denso Corp 電力変換装置
JP2011234497A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Denso Corp 電力変換装置
JP2012115093A (ja) * 2010-11-26 2012-06-14 Denso Corp 電力変換装置
JP2014204589A (ja) * 2013-04-08 2014-10-27 株式会社デンソー 電力変換装置
JP2015133894A (ja) * 2013-12-11 2015-07-23 株式会社デンソー 温度検出装置
JP2016163535A (ja) * 2015-03-05 2016-09-05 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
WO2016190292A1 (ja) * 2015-05-25 2016-12-01 日本電気株式会社 蓄電装置
JP2016214002A (ja) * 2015-05-12 2016-12-15 株式会社リコー モータ制御装置、画像形成装置、及びモータ制御方法
JP2017200262A (ja) * 2016-04-25 2017-11-02 株式会社デンソー 電力変換装置
JP2020010600A (ja) * 2019-10-21 2020-01-16 株式会社デンソー 電力変換装置
JPWO2020213317A1 (ja) * 2019-04-17 2020-10-22
JP2020178393A (ja) * 2019-04-15 2020-10-29 株式会社デンソー 温度検出回路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000333469A (ja) * 1999-05-20 2000-11-30 Denso Corp パワースイッチング装置
JP2005332863A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Denso Corp パワースタック
JP2006332597A (ja) * 2005-04-28 2006-12-07 Denso Corp 半導体冷却ユニット

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000333469A (ja) * 1999-05-20 2000-11-30 Denso Corp パワースイッチング装置
JP2005332863A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Denso Corp パワースタック
JP2006332597A (ja) * 2005-04-28 2006-12-07 Denso Corp 半導体冷却ユニット

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010239811A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Aisin Aw Co Ltd インバータ装置
JP2011035351A (ja) * 2009-08-06 2011-02-17 Denso Corp 半導体冷却器
JP2011062051A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Denso Corp 電力変換装置
JP2011062049A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Denso Corp 電力変換装置
JP2011135725A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Denso Corp 電力変換装置
JP2011234497A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Denso Corp 電力変換装置
JP2012115093A (ja) * 2010-11-26 2012-06-14 Denso Corp 電力変換装置
JP2014204589A (ja) * 2013-04-08 2014-10-27 株式会社デンソー 電力変換装置
JP2015133894A (ja) * 2013-12-11 2015-07-23 株式会社デンソー 温度検出装置
US9903765B2 (en) 2013-12-11 2018-02-27 Denso Corporation Apparatus for detecting temperature of semiconductor elements for power conversion
JP2016163535A (ja) * 2015-03-05 2016-09-05 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
CN105938819A (zh) * 2015-03-05 2016-09-14 丰田自动车株式会社 半导体模块
JP2016214002A (ja) * 2015-05-12 2016-12-15 株式会社リコー モータ制御装置、画像形成装置、及びモータ制御方法
US10797491B2 (en) 2015-05-25 2020-10-06 Nec Corporation Power storage device
WO2016190292A1 (ja) * 2015-05-25 2016-12-01 日本電気株式会社 蓄電装置
JPWO2016190292A1 (ja) * 2015-05-25 2018-03-15 日本電気株式会社 蓄電装置
GB2566124A (en) * 2015-05-25 2019-03-06 Nec Corp Power storage device
GB2566124B (en) * 2015-05-25 2022-02-23 Nec Corp Power storage device
JP2017200262A (ja) * 2016-04-25 2017-11-02 株式会社デンソー 電力変換装置
US10469020B2 (en) 2016-04-25 2019-11-05 Denso Corporation Power conversion apparatus
JP2020178393A (ja) * 2019-04-15 2020-10-29 株式会社デンソー 温度検出回路
JP7167826B2 (ja) 2019-04-15 2022-11-09 株式会社デンソー 温度検出回路
JPWO2020213317A1 (ja) * 2019-04-17 2020-10-22
WO2020213317A1 (ja) * 2019-04-17 2020-10-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP7167319B2 (ja) 2019-04-17 2022-11-08 日立Astemo株式会社 電力変換装置
JP2020010600A (ja) * 2019-10-21 2020-01-16 株式会社デンソー 電力変換装置
JP7028843B2 (ja) 2019-10-21 2022-03-02 株式会社デンソー 電力変換装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008206345A (ja) 電力変換装置
JP5907236B2 (ja) 温度検出装置
JP4106061B2 (ja) パワーユニット装置及び電力変換装置
JP4349447B2 (ja) インバータ制御装置および車両
US8919424B2 (en) Semiconductor element cooling structure
JP5241688B2 (ja) 電力変換装置
CN109698634B (zh) 电力转换装置
JPWO2006103721A1 (ja) 電力変換装置の冷却構造
JP2009188346A (ja) 半導体モジュール
EP2433756B1 (en) Electric power tool
JP6633481B2 (ja) 電力変換装置の故障検知装置及び車両
JP6576846B2 (ja) 電力変換装置
US7470872B2 (en) Cooling device and system for a plasma arc torch and associated method
JP2014187783A (ja) 電気自動車用の電力変換装置
JP2008295139A (ja) 駆動装置一体型電力変換装置
JP2005117819A (ja) 電気車用電力変換装置
JP5712750B2 (ja) 電力変換装置
JP4466558B2 (ja) 電力変換装置
JP6653609B2 (ja) インバータ冷却装置の水抜け検知装置
US10469020B2 (en) Power conversion apparatus
JP7028843B2 (ja) 電力変換装置
JP2002093974A (ja) パワーモジュールの冷却装置
JP2007005682A (ja) 電子部品冷却ユニット
JP2012239337A (ja) 電力変換装置
JP2014526878A (ja) 電気エネルギー変換システム及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090324

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100803

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101207