JP2013021008A - Element module - Google Patents

Element module Download PDF

Info

Publication number
JP2013021008A
JP2013021008A JP2011150787A JP2011150787A JP2013021008A JP 2013021008 A JP2013021008 A JP 2013021008A JP 2011150787 A JP2011150787 A JP 2011150787A JP 2011150787 A JP2011150787 A JP 2011150787A JP 2013021008 A JP2013021008 A JP 2013021008A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
thermoelectric conversion
conversion element
refrigerant
cooling
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.)
Withdrawn
Application number
JP2011150787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahito Murata
高人 村田
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor 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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2011150787A priority Critical patent/JP2013021008A/en
Publication of JP2013021008A publication Critical patent/JP2013021008A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/4901—Structure
    • H01L2224/4903—Connectors having different sizes, e.g. different diameters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an element module which sufficiently cools heating elements and suppresses the increase of the manufacturing cost.SOLUTION: This invention includes: a cooler including a cooled surface cooled by a coolant; heating elements Q9a, Q9b, D9a, D9b disposed on the cooled surface; a cooling plate 40 provided on the heating elements Q9a, Q9b, D9a, D9b; and a thermoelectric transducer 41 disposed on the cooling plate 40.

Description

本発明は、素子モジュールに関する。   The present invention relates to an element module.

従来からＩＧＢＴやダイオード等の素子と、当該素子を冷却する冷却器とを備えた素子モジュールについて各種提案されている。   Conventionally, various element modules including elements such as IGBTs and diodes and a cooler for cooling the elements have been proposed.

たとえば、特開２０１０−２５１４４３号公報に記載されたインバータは、天板および底面を含む冷却器と、この冷却器の天板に設けられた絶縁基板と、この絶縁基板の表面に搭載された複数の半導体素子とを含む。冷却器は、冷媒が流れる冷媒流通部が形成されている。   For example, an inverter described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-251443 includes a cooler including a top plate and a bottom surface, an insulating substrate provided on the top plate of the cooler, and a plurality of devices mounted on the surface of the insulating substrate. And a semiconductor element. The cooler is formed with a refrigerant circulation part through which the refrigerant flows.

特開２００３−１９７８３７号公報に記載されたパワーモジュールは、ケースと、ケースの下端部に取り付けられた銅ベース板と、下面銅パターンおよび上面銅パターンが形成され、銅ベース板上に配置された絶縁基板と、上面銅パターン上に配置されたペルチェ効果素子とを備える。   The power module described in JP2003-197837A has a case, a copper base plate attached to the lower end of the case, a lower surface copper pattern, and an upper surface copper pattern, and is disposed on the copper base plate An insulating substrate and a Peltier effect element disposed on the upper surface copper pattern are provided.

特開２０１０−８０７８２号公報に記載されたパワー半導体モジュールは、パワー半導体の一方の電極面に金属板を介して配置されたペルチェモジュールと、上記電極面とは異なる他の電極面に回路基板を介して配置されたペルチェモジュールとを備える。   A power semiconductor module described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-80782 includes a Peltier module disposed on one electrode surface of a power semiconductor via a metal plate, and a circuit board on another electrode surface different from the electrode surface. And a Peltier module disposed via the Peltier module.

特開２００３−１５２１５１号公報に記載されたパワーモジュールは、金属製の放熱板と、この放熱板上に固着された絶縁基板と、この絶縁基板に固着された半導体パワー素子と、半導体パワー素子に密着する熱電半導体素子とを備える。   A power module described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-152151 includes a metal heat sink, an insulating substrate fixed on the heat sink, a semiconductor power element fixed on the insulating substrate, and a semiconductor power element. A thermoelectric semiconductor element in close contact.

特開２０１０−２５１４４３号公報JP 2010-251443 A 特開２００３−１９７８３７号公報JP 2003-197837 A 特開２０１０−８０７８２号公報JP 2010-80782 A 特開２００３−１５２１５１号公報JP 2003-152151 A

しかし、上記特開２０１０−２５１４４３号公報に記載されたインバータにおいては、冷媒を利用した冷却器の冷却効率が高くないため、半導体素子を十分に冷却することができないという問題があった。   However, the inverter described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-251443 has a problem that the cooling efficiency of the cooler using the refrigerant is not high, so that the semiconductor element cannot be sufficiently cooled.

特開２００３−１９７８３７号公報に記載されたパワーモジュールにおいては、ペルチェ効果素子が常時高出力で駆動する必要があり、ペルチェ効果素子が損傷し易いという問題があった。   In the power module described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-197837, there is a problem that the Peltier effect element needs to be always driven at a high output, and the Peltier effect element is easily damaged.

特開２０１０−８０７８２号公報に記載されたパワー半導体モジュールにおいては、ペルチェモジュールが多数必要となり、製造コストの増大を招くおそれがある。   In the power semiconductor module described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-80782, a large number of Peltier modules are required, which may increase manufacturing costs.

特開２００３−１５２１５１号公報に記載されたパワーモジュールににおいても、熱電半導体素子が常時駆動する必要が生じ、熱電半導体素子が損傷し易いという問題がある。   Also in the power module described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-152151, the thermoelectric semiconductor element needs to be constantly driven, and there is a problem that the thermoelectric semiconductor element is easily damaged.

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、発熱素子を十分に冷却することができ、製造コストの増大の抑制が図られた素子モジュールを提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an element module that can sufficiently cool a heating element and suppress an increase in manufacturing cost. It is.

本発明に係る素子モジュールは、冷媒によって冷却される冷却面を含む冷却器と、冷却面上に配置された発熱素子と、発熱素子上に設けられた冷却板と、冷却板上に配置された熱電変換素子とを備える。   An element module according to the present invention includes a cooler including a cooling surface cooled by a refrigerant, a heating element disposed on the cooling surface, a cooling plate provided on the heating element, and a cooling plate. A thermoelectric conversion element.

好ましくは、上記発熱素子は、第１単位素子と、第１単位素子から間隔をあけて配置された第２単位素子とを含む。上記冷却板は、第１単位素子上から第２単位素子上に亘って配置される。   Preferably, the heat generating element includes a first unit element and a second unit element disposed at a distance from the first unit element. The cooling plate is disposed from the first unit element to the second unit element.

好ましくは、上記第１単位素子は、第２単位素子よりも発熱量が多く、熱電変換素子は、第２単位素子よりも第１単位素子に近い位置に配置される。   Preferably, the first unit element generates more heat than the second unit element, and the thermoelectric conversion element is disposed closer to the first unit element than the second unit element.

好ましくは、上記第１単位素子は、第２単位素子よりも発熱量が多い。上記熱電変換素子に対して発熱素子および冷却板の積層方向に離れた位置から熱電変換素子と、第１単位素子と、第２単位素子とを見ると、熱電変換素子および第１単位素子が重なる面積の方が、熱電変換素子および第２単位素子が重なる面積よりも広い。   Preferably, the first unit element generates more heat than the second unit element. When the thermoelectric conversion element, the first unit element, and the second unit element are viewed from a position away from the thermoelectric conversion element in the stacking direction of the heating element and the cooling plate, the thermoelectric conversion element and the first unit element overlap. The area is wider than the area where the thermoelectric conversion element and the second unit element overlap.

好ましくは、上記第１単位素子は、第２単位素子よりも発熱量が多い。上記熱電変換素子は、複数の単位変換素子を含む。上記第１単位素子上に位置する単位変換素子の数は、第２単位素子上に位置する単位変換素子の数よりも多い。   Preferably, the first unit element generates more heat than the second unit element. The thermoelectric conversion element includes a plurality of unit conversion elements. The number of unit conversion elements located on the first unit element is greater than the number of unit conversion elements located on the second unit element.

好ましくは、上記冷却器は、内部を冷媒が流れる冷却ケースと、冷却ケースに接続され、冷却ケース内に冷媒が供給される冷媒供給管と、冷却ケースに接続され、冷却ケース内の冷媒を排出する冷媒排出管とを含む。上記冷却ケースには、冷媒供給管が接続される供給口と、冷媒排出管が接続される排出口とを含む。上記発熱素子は、複数の単位素子を含む。上記熱電変換素子は、複数の単位素子のうち供給口よりも排出口に近い単位素子上に配置される。   Preferably, the cooler includes a cooling case in which the refrigerant flows, a refrigerant supply pipe connected to the cooling case and supplied with the refrigerant, and connected to the cooling case to discharge the refrigerant in the cooling case. And a refrigerant discharge pipe. The cooling case includes a supply port to which a refrigerant supply pipe is connected and a discharge port to which a refrigerant discharge pipe is connected. The heating element includes a plurality of unit elements. The thermoelectric conversion element is arranged on a unit element closer to the discharge port than the supply port among the plurality of unit elements.

好ましくは、上記第１単位素子は第１上部電極を含み、第２単位素子は、第２上部電極を含む。上記冷却板は、第１上部電極と第２上部電極とを電気的に接続する。好ましくは、上記熱電変換素子は、所定以上の温度となったときに駆動する。   Preferably, the first unit element includes a first upper electrode, and the second unit element includes a second upper electrode. The cooling plate electrically connects the first upper electrode and the second upper electrode. Preferably, the thermoelectric conversion element is driven when the temperature reaches a predetermined temperature or higher.

本発明に係る素子モジュールによれば、発熱素子を十分に冷却することができると共に、製造コストを抑えることができる。   According to the element module according to the present invention, the heating element can be sufficiently cooled and the manufacturing cost can be suppressed.

車両の主要部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the principal part of a vehicle. ＰＣＵ１０の冷却回路２０を模式的に示す回路図である。It is a circuit diagram showing typically cooling circuit 20 of PCU10. 冷却器２１およびその周囲の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cooler 21 and the structure of the circumference | surroundings. 絶縁基板３７およびこの絶縁基板３７上に搭載された複数の素子を示す斜視図である。4 is a perspective view showing an insulating substrate 37 and a plurality of elements mounted on the insulating substrate 37. FIG. パワートランジスタＱ９ａ，Ｑ９ｂおよびダイオードＤ９ａ，Ｄ９ｂを示す平面図である。It is a top view which shows power transistors Q9a and Q9b and diodes D9a and D9b. 図５に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。It is sectional drawing in the VI-VI line shown in FIG. パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａと、端子部４６と、冷却板４０と、熱電変換素子４１とを示す平面図である。4 is a plan view showing a power transistor Q9a, a diode D9a, a terminal portion 46, a cooling plate 40, and a thermoelectric conversion element 41. FIG. 熱電変換素子４１の変形例を示す平面図である。6 is a plan view showing a modification of the thermoelectric conversion element 41. FIG. 熱電変換素子４１に印加される駆動電圧Ｖ（ｖ）と、パワートランジスタＱ９ａの温度Ｔ（℃）とを示すグラフである。It is a graph which shows drive voltage V (v) applied to the thermoelectric conversion element 41, and temperature T (degreeC) of the power transistor Q9a.

本実施の形態に係る素子モジュールとしてのＰＣＵと、このＰＣＵを備えた車両について、図１から図９を用いて、説明する。   A PCU as an element module according to the present embodiment and a vehicle including the PCU will be described with reference to FIGS.

なお、本実施の形態においては、変形例についても説明しているが、実施の形態に説明された構成と変形例に示された構成とを適宜組み合わせることは、出願当初から予定されている。   In the present embodiment, a modified example is also described, but it is planned from the beginning of the application to appropriately combine the configuration described in the embodiment and the configuration shown in the modified example.

図１は、車両の主要部の構成を示す回路図である。図１を参照して、ＰＣＵ１０は、コンバータ１１と、インバータ１２，１３と、制御装置１４と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。コンバータ１１は、バッテリＢとインバータ１２，１３との間に接続され、インバータ１２，１３は、それぞれ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と接続される。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of a vehicle. Referring to FIG. 1, PCU 10 includes a converter 11, inverters 12, 13, a control device 14, and capacitors C1, C2. Converter 11 is connected between battery B and inverters 12 and 13, and inverters 12 and 13 are connected to motor generators MG1 and MG2, respectively.

コンバータ１１は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとを含む。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は直列に接続され、制御装置１４からの制御信号をベースに受ける。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬは、バッテリＢの正極と接続される電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。   Converter 11 includes power transistors Q1 and Q2, diodes D1 and D2, and a reactor L. Power transistors Q1 and Q2 are connected in series and receive a control signal from control device 14 as a base. Diodes D1 and D2 are connected between the collector and emitter of power transistors Q1 and Q2, respectively, so that current flows from the emitter side to the collector side of power transistors Q1 and Q2. Reactor L has one end connected to power supply line PL1 connected to the positive electrode of battery B, and the other end connected to the connection point of power transistors Q1 and Q2.

このコンバータ１１は、リアクトルＬを用いてバッテリＢから受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。コンバータ１１は、インバータ１２，１３から受ける直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。   Converter 11 boosts the DC voltage received from battery B using reactor L, and supplies the boosted voltage to power supply line PL2. Converter 11 steps down the DC voltage received from inverters 12 and 13 and charges battery B.

インバータ１２，１３は、それぞれ、Ｕ相アーム１２Ｕ，１３Ｕ、Ｖ相アーム１２Ｖ，１３ＶおよびＷ相アーム１２Ｗ，１３Ｗを含む。Ｕ相アーム１２Ｕ、Ｖ相アーム１２ＶおよびＷ相アーム１２Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。同様に、Ｕ相アーム１３Ｕ、Ｖ相アーム１３ＶおよびＷ相アーム１３Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。   Inverters 12 and 13 include U-phase arms 12U and 13U, V-phase arms 12V and 13V, and W-phase arms 12W and 13W, respectively. U-phase arm 12U, V-phase arm 12V and W-phase arm 12W are connected in parallel between node N1 and node N2. Similarly, U-phase arm 13U, V-phase arm 13V, and W-phase arm 13W are connected in parallel between nodes N1 and N2.

Ｕ相アーム１２Ｕは、直列接続された２つのパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含む。同様に、Ｕ相アーム１３Ｕ、Ｖ相アーム１２Ｖ，１３ＶおよびＷ相アーム１２Ｗ，１３Ｗは、それぞれ、直列接続された２つのパワートランジスタＱ５〜Ｑ１４を含む。各パワートランジスタＱ３〜Ｑ１４のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。   U-phase arm 12U includes two power transistors Q3 and Q4 connected in series. Similarly, U-phase arm 13U, V-phase arms 12V and 13V, and W-phase arms 12W and 13W each include two power transistors Q5 to Q14 connected in series. Between the collectors and emitters of the power transistors Q3 to Q14, diodes D3 to D14 that flow current from the emitter side to the collector side are respectively connected.

インバータ１２，１３の各相アームの中間点は、それぞれ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成される。   The midpoint of each phase arm of inverters 12 and 13 is connected to each phase end of each phase coil of motor generators MG1 and MG2. Motor generators MG1 and MG2 are configured by commonly connecting one end of three coils of U, V, and W phases to a midpoint.

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。   Capacitor C1 is connected between power supply lines PL1 and PL3, and smoothes the voltage level of power supply line PL1. Capacitor C2 is connected between power supply lines PL2 and PL3, and smoothes the voltage level of power supply line PL2.

インバータ１２，１３は、制御装置１４からの駆動信号に基づいて、コンデンサＣ２からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。   Inverters 12 and 13 convert DC voltage from capacitor C2 into AC voltage based on a drive signal from control device 14, and drive motor generators MG1 and MG2.

制御装置１４は、モータトルク指令値、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相電流値、およびインバータ１２，１３の入力電圧に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ１４をオン／オフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ１２，１３へ出力する。   Control device 14 calculates each phase coil voltage of motor generators MG1 and MG2 based on the motor torque command value, each phase current value of motor generators MG1 and MG2, and the input voltage of inverters 12 and 13, and the calculation result Based on this, a PWM (Pulse Width Modulation) signal for turning on / off the power transistors Q3 to Q14 is generated and output to the inverters 12 and 13.

また、制御装置１４は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ１２，１３の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ１１へ出力する。   Further, control device 14 calculates the duty ratio of power transistors Q1 and Q2 for optimizing the input voltage of inverters 12 and 13 based on the motor torque command value and the motor speed described above, and based on the calculation result. Thus, a PWM signal for turning on / off the power transistors Q1, Q2 is generated and output to the converter 11.

さらに、制御装置１４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリＢを充電するため、コンバータ１１およびインバータ１２，１３におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４のスイッチング動作を制御する。   Further, control device 14 controls the switching operation of power transistors Q1 to Q14 in converter 11 and inverters 12 and 13 in order to charge battery B by converting AC power generated by motor generators MG1 and MG2 into DC power. To do.

ＰＣＵ１０の動作時において、コンバータ１１およびインバータ１２，１３を構成するパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４は発熱する。ＰＣＵ１０は、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を冷却する冷却回路２０を含む。   During the operation of the PCU 10, the power transistors Q1 to Q14 and the diodes D1 to D14 constituting the converter 11 and the inverters 12 and 13 generate heat. PCU 10 includes a cooling circuit 20 that cools power transistors Q1-Q14 and diodes D1-D14.

図２は、ＰＣＵ１０の冷却回路２０を模式的に示す回路図である。この図２に示すように、冷却回路２０は、冷媒ＣＭが内部を流れる冷却器２１と、冷媒ＣＭを冷却する熱交換器２２と、ポンプ２３と、冷媒流通管２４とを含む。   FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the cooling circuit 20 of the PCU 10. As shown in FIG. 2, the cooling circuit 20 includes a cooler 21 in which the refrigerant CM flows, a heat exchanger 22 that cools the refrigerant CM, a pump 23, and a refrigerant flow pipe 24.

冷媒流通管２４は、熱交換器２２とポンプ２３とを接続する接続管２５と、ポンプ２３によって加圧された冷媒ＣＭを冷却器２１に供給する冷媒供給管２６と、冷却器２１から排出された冷媒ＣＭを熱交換器２２に供給する冷媒排出管２７とを含む。   The refrigerant flow pipe 24 is discharged from the cooler 21, a connection pipe 25 that connects the heat exchanger 22 and the pump 23, a refrigerant supply pipe 26 that supplies the refrigerant CM pressurized by the pump 23 to the cooler 21, and the cooler 21. And a refrigerant discharge pipe 27 for supplying the refrigerant CM to the heat exchanger 22.

この冷却回路２０によれば、熱交換器２２によって冷却された冷媒ＣＭが冷却器２１に供給され、冷却器２１に設けられたコンバータ１１、インバータ１２およびインバータ１３が冷却される。コンバータ１１、インバータ１２およびインバータ１３を冷却した冷媒ＣＭは、熱交換器２２によって再度冷却される。   According to the cooling circuit 20, the refrigerant CM cooled by the heat exchanger 22 is supplied to the cooler 21, and the converter 11, the inverter 12, and the inverter 13 provided in the cooler 21 are cooled. The refrigerant CM that has cooled the converter 11, the inverter 12, and the inverter 13 is cooled again by the heat exchanger 22.

図３は、冷却器２１およびその周囲の構成を示す斜視図である。この図３に示すように、冷却器２１は、箱型形状に形成されており、冷却器２１は、天板である冷却面３０と、冷却面３０の周縁部から垂れ下がるように形成された側面３１，３２，３３，３４と、底面とを含む。   FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the cooler 21 and its surroundings. As shown in FIG. 3, the cooler 21 is formed in a box shape, and the cooler 21 has a cooling surface 30 that is a top plate and a side surface that is formed so as to hang down from a peripheral portion of the cooling surface 30. 31, 32, 33, 34 and a bottom surface.

側面３１と、側面３２とは、互いに対向するように配置されている。側面３１には、冷媒供給管２６が接続され、側面３２には、冷媒排出管２７が接続されている。側面３１には、冷媒供給管２６が接続された開口部３１ａが形成され、側面３２には、冷媒排出管２７が接続された開口部３２ａが形成されている。   The side surface 31 and the side surface 32 are arranged so as to face each other. A refrigerant supply pipe 26 is connected to the side surface 31, and a refrigerant discharge pipe 27 is connected to the side surface 32. An opening 31 a to which the refrigerant supply pipe 26 is connected is formed on the side surface 31, and an opening 32 a to which the refrigerant discharge pipe 27 is connected is formed on the side surface 32.

冷却面３０には、コンバータ１１、インバータ１２およびインバータ１３を形成する複数の素子が搭載されている。   A plurality of elements that form the converter 11, the inverter 12, and the inverter 13 are mounted on the cooling surface 30.

なお、図３に示す例においては、冷却面３０上に、間隔をあけて絶縁基板３５と、絶縁基板３６と、絶縁基板３７とが配置されている。なお、絶縁基板３５と、絶縁基板３６と、絶縁基板３７は、側面３１と側面３２との配列方向に配列している。   In the example shown in FIG. 3, an insulating substrate 35, an insulating substrate 36, and an insulating substrate 37 are arranged on the cooling surface 30 at intervals. The insulating substrate 35, the insulating substrate 36, and the insulating substrate 37 are arranged in the arrangement direction of the side surface 31 and the side surface 32.

そして、絶縁基板３５は、開口部３２ａよりも開口部３１ａに近い位置に配置されている。絶縁基板３７は、開口部３１ａよりも開口部３２ａに近い位置に配置されている。具体的には、絶縁基板３５と開口部３１ａとの間の距離は、絶縁基板３５と開口部３２ａとの間の距離よりも短い。また、絶縁基板３７と開口部３２ａとの間の距離は、絶縁基板３７と開口部３１ａとの間の距離よりも短い。   The insulating substrate 35 is disposed at a position closer to the opening 31a than to the opening 32a. The insulating substrate 37 is disposed at a position closer to the opening 32a than to the opening 31a. Specifically, the distance between the insulating substrate 35 and the opening 31a is shorter than the distance between the insulating substrate 35 and the opening 32a. The distance between the insulating substrate 37 and the opening 32a is shorter than the distance between the insulating substrate 37 and the opening 31a.

絶縁基板３５上に、コンバータ１１を形成する複数の素子が搭載され、絶縁基板３６上にインバータ１２を形成する複数の素子が搭載されている。さらに、絶縁基板３７上にインバータ１３を形成する複数の素子が搭載されている。   A plurality of elements forming the converter 11 are mounted on the insulating substrate 35, and a plurality of elements forming the inverter 12 are mounted on the insulating substrate 36. Further, a plurality of elements forming the inverter 13 are mounted on the insulating substrate 37.

図４は、絶縁基板３７およびこの絶縁基板３７上に搭載された複数の素子を示す斜視図である。   FIG. 4 is a perspective view showing the insulating substrate 37 and a plurality of elements mounted on the insulating substrate 37.

この図４に示すように、絶縁基板３７上には、パワートランジスタＱ９〜Ｑ１４と、ダイオードＤ９〜Ｄ１４とが搭載されている。   As shown in FIG. 4, power transistors Q9 to Q14 and diodes D9 to D14 are mounted on an insulating substrate 37.

パワートランジスタＱ９は、パワートランジスタＱ９ａと、パワートランジスタＱ９ｂとを含み、ダイオードＤ９は、ダイオードＤ９ａと、このダイオードＤ９ｂとを含む。   Power transistor Q9 includes a power transistor Q9a and a power transistor Q9b, and diode D9 includes a diode D9a and this diode D9b.

同様に、パワートランジスタＱ１０，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４は、パワートランジスタＱ１０ａ，Ｑ１０ｂ，Ｑ１１ａ，Ｑ１１ｂ，Ｑ１２ａ，Ｑ１２ｂ，Ｑ１３ａ，Ｑ１３ｂ，Ｑ１４ａ，Ｑ１４ｂとを含む。   Similarly, power transistors Q10, Q11, Q12, Q13, Q14 include power transistors Q10a, Q10b, Q11a, Q11b, Q12a, Q12b, Q13a, Q13b, Q14a, Q14b.

図５は、パワートランジスタＱ９ａ，Ｑ９ｂおよびダイオードＤ９ａ，Ｄ９ｂを示す平面図である。図６は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。ここで、図６に示すように開口部３３の上面上に、絶縁基板３７，４３等が形成され、冷却器２１内には、冷媒が流れる冷媒流通路が形成されている。図５に示すように、絶縁基板３７上には、絶縁基板４３と、絶縁基板６３と、入力Ｎバスバ１６と、出力バスバ１７と、入力Ｐバスバ１５と、端子部４６と、端子部６６とが形成されている。   FIG. 5 is a plan view showing power transistors Q9a and Q9b and diodes D9a and D9b. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI shown in FIG. Here, as shown in FIG. 6, insulating substrates 37, 43 and the like are formed on the upper surface of the opening 33, and a refrigerant flow passage through which a refrigerant flows is formed in the cooler 21. As shown in FIG. 5, on the insulating substrate 37, the insulating substrate 43, the insulating substrate 63, the input N bus bar 16, the output bus bar 17, the input P bus bar 15, the terminal portion 46, and the terminal portion 66 Is formed.

絶縁基板４３と、絶縁基板６３とは間隔をあけて配置されており、この絶縁基板４３および絶縁基板６３の間に、出力バスバ１７が配置されている。   The insulating substrate 43 and the insulating substrate 63 are disposed with a space therebetween, and the output bus bar 17 is disposed between the insulating substrate 43 and the insulating substrate 63.

入力Ｎバスバ１６は、絶縁基板４３に対して出力バスバ１７と反対側に配置されており、入力Ｐバスバ１５は、絶縁基板６３に対して出力バスバ１７と反対側に配置されている。   The input N bus bar 16 is disposed on the opposite side of the output bus bar 17 with respect to the insulating substrate 43, and the input P bus bar 15 is disposed on the opposite side of the output bus bar 17 with respect to the insulating substrate 63.

そして、端子部４６は、絶縁基板４３と出力バスバ１７との間に配置されており、端子部６６は、絶縁基板６３と、入力Ｐバスバ１５との間に配置されている。   The terminal portion 46 is disposed between the insulating substrate 43 and the output bus bar 17, and the terminal portion 66 is disposed between the insulating substrate 63 and the input P bus bar 15.

図６に示すように、冷却器２１の冷却面３０上に、絶縁基板３７，４３が形成され、冷却器２１内には、冷媒が流通する冷媒流通路２９が形成されている。冷媒流通路２９内には、複数の冷却フィンが配置されており、冷媒流通路２９内を冷媒が流れることで、冷却面３０が冷却される。図６および図５において、絶縁基板４３の上面上には、回路基板４２が配置され、この回路基板４２の上面上にパワートランジスタＱ９ａとダイオードＤ９ａとが間隔をあけて配置されている。   As shown in FIG. 6, insulating substrates 37 and 43 are formed on the cooling surface 30 of the cooler 21, and a coolant flow passage 29 through which the coolant flows is formed in the cooler 21. A plurality of cooling fins are arranged in the refrigerant flow passage 29, and the cooling surface 30 is cooled by the refrigerant flowing in the refrigerant flow passage 29. 6 and 5, the circuit board 42 is disposed on the upper surface of the insulating substrate 43, and the power transistor Q9a and the diode D9a are disposed on the upper surface of the circuit board 42 with a space therebetween.

このパワートランジスタＱ９ａ上およびダイオードＤ９ａ上には冷却板４０が配置されており、冷却板４０は、パワートランジスタＱ９ａの上面からダイオードＤ９ａの上面に亘って配置されている。   A cooling plate 40 is disposed on the power transistor Q9a and the diode D9a. The cooling plate 40 is disposed from the upper surface of the power transistor Q9a to the upper surface of the diode D9a.

パワートランジスタＱ９ａは、上面に形成された上部電極４８と、下面に形成された下部電極４９とを含み、ダイオードＤ９ａは、上面に形成され上部電極６８と、下面に形成された下部電極６９とを含む。冷却板４０は、金属材料などの導電性材料によって形成されており、上部電極４８と、上部電極６８とを電気的に接続する。この冷却板４０の上面には熱電変換素子４１が配置されている。なお、パワートランジスタＱ９ａの下部電極４９は、回路基板４２に接続され、ダイオードＤ９ａの下部電極６９は回路基板４２に接続されている。   The power transistor Q9a includes an upper electrode 48 formed on the upper surface and a lower electrode 49 formed on the lower surface, and the diode D9a includes an upper electrode 68 formed on the upper surface and a lower electrode 69 formed on the lower surface. Including. The cooling plate 40 is made of a conductive material such as a metal material, and electrically connects the upper electrode 48 and the upper electrode 68. A thermoelectric conversion element 41 is disposed on the upper surface of the cooling plate 40. The lower electrode 49 of the power transistor Q9a is connected to the circuit board 42, and the lower electrode 69 of the diode D9a is connected to the circuit board 42.

そして、図５に示すように、回路基板４２と入力Ｎバスバ１６とは、配線４７によって接続されており、冷却板４０は、配線４４，４５によって出力バスバ１７に接続されている。   As shown in FIG. 5, the circuit board 42 and the input N bus bar 16 are connected by wiring 47, and the cooling plate 40 is connected to the output bus bar 17 by wirings 44 and 45.

熱電変換素子４１の上面には、複数の端子部が形成されており、この端子部は、ボンディングワイヤなどによって、端子部４６に接続されている。熱電変換素子４１は、制御装置１４によって駆動される。なお、パワートランジスタＱ９ａの上面にも、複数の端子部が形成されており、この端子部も、ボンディングワイヤなどによって端子部４６に接続されている。   A plurality of terminal portions are formed on the upper surface of the thermoelectric conversion element 41, and the terminal portions are connected to the terminal portion 46 by bonding wires or the like. The thermoelectric conversion element 41 is driven by the control device 14. A plurality of terminal portions are also formed on the upper surface of the power transistor Q9a, and these terminal portions are also connected to the terminal portion 46 by bonding wires or the like.

図５に示す絶縁基板６３の上面上には、回路基板６２が配置され、この回路基板６２の上面上にパワートランジスタＱ９ｂとダイオードＤ９ｂとが間隔をあけて配置されている。   A circuit board 62 is disposed on the upper surface of the insulating substrate 63 shown in FIG. 5, and a power transistor Q9b and a diode D9b are disposed on the upper surface of the circuit board 62 with a space therebetween.

このパワートランジスタＱ９ｂ上およびダイオードＤ９ｂ上には、冷却板６０が配置されており、冷却板６０は、パワートランジスタＱ９ｂの上面上からダイオードＤ９ｂの上面上に亘って配置されている。冷却板６０の上面上には、熱電変換素子６１が配置されている。   A cooling plate 60 is disposed on the power transistor Q9b and the diode D9b. The cooling plate 60 is disposed from the upper surface of the power transistor Q9b to the upper surface of the diode D9b. A thermoelectric conversion element 61 is disposed on the upper surface of the cooling plate 60.

なお、回路基板６２は、配線６７によって出力バスバ１７に接続されており、冷却板６０は、配線６４，６５によって入力Ｐバスバ１５に接続されている。なお、パワートランジスタＱ９ｂの上面上には、複数の端子部が形成されており、この端子部は、ボンディングワイヤなどによって端子部６６に接続されている。   The circuit board 62 is connected to the output bus bar 17 by wiring 67, and the cooling plate 60 is connected to the input P bus bar 15 by wirings 64 and 65. A plurality of terminal portions are formed on the upper surface of the power transistor Q9b, and these terminal portions are connected to the terminal portion 66 by bonding wires or the like.

また、熱電変換素子６１の上面にも、複数の端子部が形成されており、この端子部も、ボンディングワイヤなどによって端子部６６に接続されている。   A plurality of terminal portions are also formed on the upper surface of the thermoelectric conversion element 61, and these terminal portions are also connected to the terminal portions 66 by bonding wires or the like.

ここで、図５および図６において、ＰＣＵ１０が駆動すると、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａが発熱する。   Here, in FIGS. 5 and 6, when the PCU 10 is driven, the power transistor Q9a and the diode D9a generate heat.

ここで、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａから発せられた熱は、絶縁基板４３，３７および冷却器２１の天板部を通って、冷媒流通路２９内の冷媒に放出される。   Here, the heat generated from the power transistor Q9a and the diode D9a is released to the refrigerant in the refrigerant flow passage 29 through the insulating substrates 43 and 37 and the top plate portion of the cooler 21.

なお、冷却器２１内には、図２に示すポンプ２３によって冷媒が順次供給されており、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａが高温となることが抑制されている。   Note that the refrigerant is sequentially supplied into the cooler 21 by the pump 23 shown in FIG. 2, and the power transistor Q9a and the diode D9a are prevented from reaching a high temperature.

その一方で、車両が急加速や急発進などすると、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａを流れる電流量が急増する。   On the other hand, when the vehicle suddenly accelerates or suddenly starts, the amount of current flowing through the power transistor Q9a and the diode D9a increases rapidly.

この場合には、冷却器２１による冷却では、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａを十分に冷却することができない場合がある。   In this case, the cooling by the cooler 21 may not sufficiently cool the power transistor Q9a and the diode D9a.

その結果、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａの温度が上昇する場合がある。熱電変換素子４１は、パワートランジスタＱ９ａまたはダイオードＤ９ａが所定温度以上となると駆動する。熱電変換素子４１は冷却板４０から熱を吸熱して、電力を発生する。   As a result, the temperature of power transistor Q9a and diode D9a may rise. The thermoelectric conversion element 41 is driven when the power transistor Q9a or the diode D9a reaches a predetermined temperature or higher. The thermoelectric conversion element 41 absorbs heat from the cooling plate 40 and generates electric power.

このように、通常の走行状態においては、冷却器２１がパワートランジスタおよびダイオードを冷却し、パワートランジスタなどが高温となると、熱電変換素子４１などが駆動して、各素子を冷却する。   Thus, in a normal running state, the cooler 21 cools the power transistor and the diode, and when the power transistor or the like becomes high temperature, the thermoelectric conversion element 41 or the like is driven to cool each element.

このように、冷却器２１および熱電変換素子が駆動することでパワートランジスタおよびダイオードを冷却すると共に、所定条件のときのみ熱電変換素子が駆動することで、熱電変換素子の駆動時間を低減することで、熱電変換素子の長寿命化を図ることができる。   As described above, the power transistor and the diode are cooled by driving the cooler 21 and the thermoelectric conversion element, and the driving time of the thermoelectric conversion element is reduced by driving the thermoelectric conversion element only under a predetermined condition. In addition, the life of the thermoelectric conversion element can be extended.

図５に示すように、熱電変換素子４１は、冷却板４０の上面上に配置されており、冷却板４０は、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａとを接続している。   As shown in FIG. 5, the thermoelectric conversion element 41 is disposed on the upper surface of the cooling plate 40, and the cooling plate 40 connects the power transistor Q9a and the diode D9a.

このため、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａとの一方の温度が上昇すると、熱電変換素子４１が駆動し、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａとを冷却する。このように、１つの熱電変換素子４１が、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａとを冷却することで、部品点数の低減が図られている。   For this reason, when one temperature of the power transistor Q9a and the diode D9a rises, the thermoelectric conversion element 41 is driven, and the power transistor Q9a and the diode D9a are cooled. Thus, the one thermoelectric conversion element 41 cools the power transistor Q9a and the diode D9a, thereby reducing the number of components.

なお、熱電変換素子６１は、冷却板６０の上面上に配置されており、熱電変換素子６１は、パワートランジスタＱ９ｂおよびダイオードＤ９ｂを一括的に冷却する。   The thermoelectric conversion element 61 is disposed on the upper surface of the cooling plate 60, and the thermoelectric conversion element 61 collectively cools the power transistor Q9b and the diode D9b.

図７は、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａと、端子部４６と、冷却板４０と、熱電変換素子４１とを示す平面図である。この図７に示す平面図は、熱電変換素子４１に対して、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａと熱電変換素子４１との積層方向に離れた位置から、熱電変換素子４１と、冷却板４０と、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａとを見たときの平面図である。   FIG. 7 is a plan view showing the power transistor Q9a, the diode D9a, the terminal portion 46, the cooling plate 40, and the thermoelectric conversion element 41. The plan view shown in FIG. 7 shows the thermoelectric conversion element 41, the cooling plate 40, and the power from a position away from the thermoelectric conversion element 41 in the stacking direction of the power transistor Q 9 a and the diode D 9 a and the thermoelectric conversion element 41. It is a top view when the transistor Q9a and the diode D9a are seen.

この図７に示す例においては、冷却板４０の上面のうち、パワートランジスタＱ９ａの上方に位置する部分には、冷却板４０の温度を測定する測定部７０が設けられている。なお、測定部７０の搭載位置は、上記の位置に限られない。たとえば、パワートランジスタＱ９ａの上面上でもよく、さらには、パワートランジスタＱ９ａの周囲であってもよい。   In the example shown in FIG. 7, a measurement unit 70 that measures the temperature of the cooling plate 40 is provided in a portion of the upper surface of the cooling plate 40 located above the power transistor Q9a. The mounting position of the measurement unit 70 is not limited to the above position. For example, it may be on the upper surface of power transistor Q9a, or may be around power transistor Q9a.

この図６に示す例においては、熱電変換素子４１の一部は、パワートランジスタＱ９ａ上に位置し、熱電変換素子４１の一部は、ダイオードＤ９ａ上に位置している。   In the example shown in FIG. 6, a part of the thermoelectric conversion element 41 is located on the power transistor Q9a, and a part of the thermoelectric conversion element 41 is located on the diode D9a.

ここで、熱電変換素子４１の中心点を中心点Ｐ１とする。そして、パワートランジスタＱ９ａと、熱電変換素子４１と、ダイオードＤ９ａとを平面視したときに、中心点Ｐ１とパワートランジスタＱ９ａとの間の距離を距離Ｌ１とし、中心点Ｐ１とダイオードＤ９ａとの間の距離を距離Ｌ２とする。   Here, the center point of the thermoelectric conversion element 41 is defined as a center point P1. When the power transistor Q9a, the thermoelectric conversion element 41, and the diode D9a are viewed in plan, the distance between the center point P1 and the power transistor Q9a is a distance L1, and the distance between the center point P1 and the diode D9a is Let the distance be the distance L2.

そして、熱電変換素子４１は、距離Ｌ１の方が距離Ｌ２よりも短くなるように配置されており、熱電変換素子４１は、ダイオードＤ９ａよりもパワートランジスタＱ９ａの方に近い位置に配置されている。   And the thermoelectric conversion element 41 is arrange | positioned so that the distance L1 may become shorter than the distance L2, and the thermoelectric conversion element 41 is arrange | positioned in the position nearer to the power transistor Q9a than the diode D9a.

ここで、インバータ１２が駆動すると、パワートランジスタＱ９ａからの発熱量の方がダイオードＤ９ａよりも発熱量が多く、パワートランジスタＱ９ａの方がダイオードＤ９ａよりも高温となる。   Here, when inverter 12 is driven, the amount of heat generated from power transistor Q9a is greater than that of diode D9a, and power transistor Q9a is hotter than diode D9a.

その一方で、上記のように、熱電変換素子４１は、ダイオードＤ９ａよりもパワートランジスタＱ９ａの方に近い位置に配置されているため、熱電変換素子４１が駆動したときには、パワートランジスタＱ９ａの方がダイオードＤ９ａよりも冷却される。   On the other hand, as described above, since the thermoelectric conversion element 41 is disposed at a position closer to the power transistor Q9a than the diode D9a, when the thermoelectric conversion element 41 is driven, the power transistor Q9a is a diode. It is cooled more than D9a.

これにより、発熱量の多いパワートランジスタＱ９ａが高温となることが抑制され、パワートランジスタＱ９ａのライフサイクルを長くすることができる。   As a result, the power transistor Q9a having a large amount of heat generation is suppressed from becoming high temperature, and the life cycle of the power transistor Q9a can be lengthened.

図７に示すように、パワートランジスタＱ９ａと、熱電変換素子４１とを平面視したときに、熱電変換素子４１とパワートランジスタＱ９ａとが重なる領域を領域Ｒ１とする。また、熱電変換素子４１とダイオードＤ９ａとが重なる領域を領域Ｒ２とする。   As shown in FIG. 7, when the power transistor Q9a and the thermoelectric conversion element 41 are viewed in plan, a region where the thermoelectric conversion element 41 and the power transistor Q9a overlap is defined as a region R1. A region where the thermoelectric conversion element 41 and the diode D9a overlap is defined as a region R2.

領域Ｒ１の面積が領域Ｒ２の面積よりも大きくなるように、熱電変換素子４１は配置されている。このため、熱電変換素子４１が駆動したときには、熱電変換素子４１は、ダイオードＤ９ａよりもパワートランジスタＱ９ａから多量の熱を吸収する。これにより、パワートランジスタＱ９ａは、熱電変換素子４１によって良好に冷却され、パワートランジスタＱ９ａのライフサイクルの向上を図ることができる。   The thermoelectric conversion element 41 is arranged so that the area of the region R1 is larger than the area of the region R2. For this reason, when the thermoelectric conversion element 41 is driven, the thermoelectric conversion element 41 absorbs a larger amount of heat from the power transistor Q9a than the diode D9a. Thereby, power transistor Q9a is cooled favorably by thermoelectric conversion element 41, and the life cycle of power transistor Q9a can be improved.

なお、熱電変換素子４１の搭載方法としては、図７に示す例に限られない。図８は、熱電変換素子４１の変形例を示す平面図である。   In addition, as a mounting method of the thermoelectric conversion element 41, it is not restricted to the example shown in FIG. FIG. 8 is a plan view showing a modification of the thermoelectric conversion element 41.

図８に示す例においては、熱電変換素子４１は、複数の単位素子５０ａ〜５０ｆを含む。この図７に示す例においては、単位素子５０ａ〜５０ｄは、熱電変換素子４１の上面のうちパワートランジスタＱ９ａ上に位置する部分に設けられている。   In the example illustrated in FIG. 8, the thermoelectric conversion element 41 includes a plurality of unit elements 50 a to 50 f. In the example shown in FIG. 7, the unit elements 50 a to 50 d are provided in a portion located on the power transistor Q <b> 9 a on the upper surface of the thermoelectric conversion element 41.

また、単位素子５０ｅ，５０ｆは、冷却板４０の上面のうち、ダイオードＤ９ａ上に位置する部分に形成されている。このように、パワートランジスタＱ９ａ上に位置する単位素子の数は、ダイオードＤ９ａ上に位置する単位素子の数よりも多い。   The unit elements 50e and 50f are formed on the upper surface of the cooling plate 40 at a portion located on the diode D9a. Thus, the number of unit elements located on power transistor Q9a is larger than the number of unit elements located on diode D9a.

なお、単位素子５０ａ〜５０ｆも、パワートランジスタＱ９ａの温度が所定温度以上となったときに駆動する。   Unit elements 50a to 50f are also driven when the temperature of power transistor Q9a becomes equal to or higher than a predetermined temperature.

これにより、この図８に示す例においても、熱電変換素子４１が駆動することで、パワートランジスタＱ９ａが良好に冷却され、パワートランジスタＱ９ａのライフサイクルの長寿命化を図ることができる。   Thereby, also in the example shown in FIG. 8, when the thermoelectric conversion element 41 is driven, the power transistor Q9a is cooled well, and the life cycle of the power transistor Q9a can be extended.

図９は、熱電変換素子４１に印加される駆動電圧Ｖ（ｖ）と、パワートランジスタＱ９ａの温度Ｔ（℃）とを示すグラフである。   FIG. 9 is a graph showing the drive voltage V (v) applied to the thermoelectric conversion element 41 and the temperature T (° C.) of the power transistor Q9a.

この図９に示すグラフにおいて、縦軸は、熱電変換素子４１に印加される駆動電圧Ｖ（ｖ）と、パワートランジスタＱ９ａの温度Ｔ（℃）とを示す。横軸は、時間を示す。   In the graph shown in FIG. 9, the vertical axis indicates the drive voltage V (v) applied to the thermoelectric conversion element 41 and the temperature T (° C.) of the power transistor Q9a. The horizontal axis indicates time.

この図９において、駆動電圧Ｖ０とは、熱電変換素子４１がＯＦＦのときを示し、駆動電圧Ｖ１とは、熱電変換素子４１がＯＮの状態のときを示す。   In FIG. 9, the drive voltage V0 indicates when the thermoelectric conversion element 41 is OFF, and the drive voltage V1 indicates when the thermoelectric conversion element 41 is ON.

温度Ｔ１は、熱電変換素子４１がＯＮするときの温度を示し、温度Ｔ２は、熱電変換素子４１がＯＦＦするときの温度を示す。   The temperature T1 indicates a temperature when the thermoelectric conversion element 41 is turned on, and the temperature T2 indicates a temperature when the thermoelectric conversion element 41 is turned off.

そして、図９中の曲線Ｌ３は、熱電変換素子４１に印加される駆動電圧の変化を示し、曲線Ｌ４は、パワートランジスタＱ９ａの温度変化を示す。   A curve L3 in FIG. 9 shows a change in driving voltage applied to the thermoelectric conversion element 41, and a curve L4 shows a temperature change in the power transistor Q9a.

この図９において、パワートランジスタＱ９ａの温度が温度Ｔ１を超えると、熱電変換素子４１が駆動し、パワートランジスタＱ９ａが冷却されることがわかる。そして、パワートランジスタＱ９ａの温度が温度Ｔ２よりも低くなると、熱電変換素子４１の駆動が停止することがわかる。   In FIG. 9, it can be seen that when the temperature of the power transistor Q9a exceeds the temperature T1, the thermoelectric conversion element 41 is driven and the power transistor Q9a is cooled. And when the temperature of power transistor Q9a becomes lower than temperature T2, it turns out that the drive of the thermoelectric conversion element 41 stops.

このように、熱電変換素子４１が駆動する時間は短いため、熱電変換素子４１のライフサイクルが短くなることが抑制されている。   Thus, since the time which the thermoelectric conversion element 41 drives is short, it is suppressed that the life cycle of the thermoelectric conversion element 41 becomes short.

次に、図３および図４を用いて、熱電変換素子４１や熱電変換素子６１などが設けられる素子の搭載位置について説明する。   Next, the mounting position of the element provided with the thermoelectric conversion element 41, the thermoelectric conversion element 61, and the like will be described with reference to FIGS.

図３において、冷却器２１内には、冷媒供給管２６および開口部３１ａから冷媒ＣＭが供給される。そして、冷却器２１内に入り込んだ冷媒ＣＭは、コンバータ１１を形成する素子、インバータ１２を形成する素子およびインバータ１３を形成する素子を順次冷却する。   In FIG. 3, the refrigerant CM is supplied into the cooler 21 from the refrigerant supply pipe 26 and the opening 31a. The refrigerant CM that has entered the cooler 21 sequentially cools the elements forming the converter 11, the elements forming the inverter 12, and the elements forming the inverter 13.

このため、冷媒ＣＭの温度は、開口部３１ａ側から開口部３２ａ側に向かうにつれて、高くなる。図４において、インバータ１３を形成するパワートランジスタＱ９〜Ｑ１４およびダイオードＤ９〜Ｄ１４と開口部３２ａとの間の距離は、パワートランジスタＱ９〜Ｑ１４およびダイオードＤ９〜Ｄ１４と開口部３１ａとの間の距離よりも短い。   For this reason, the temperature of the refrigerant CM becomes higher from the opening 31a side toward the opening 32a side. In FIG. 4, the distance between the power transistors Q9 to Q14 and the diodes D9 to D14 forming the inverter 13 and the opening 32a is larger than the distance between the power transistors Q9 to Q14 and the diodes D9 to D14 and the opening 31a. Also short.

このため、インバータ１３を形成する素子は、コンバータ１１を形成する素子やインバータ１２を形成する素子よりも、冷媒ＣＭによって冷却され難くなっている。   For this reason, the element forming the inverter 13 is less likely to be cooled by the refrigerant CM than the element forming the converter 11 and the element forming the inverter 12.

その一方で、熱電変換素子４１や熱電変換素子６１は、インバータ１３を形成する素子上に配置されており、インバータ１３を形成する素子の温度が高くなることが抑制されている。   On the other hand, the thermoelectric conversion element 41 and the thermoelectric conversion element 61 are arranged on the element forming the inverter 13, and the temperature of the element forming the inverter 13 is suppressed from increasing.

このように、コンバータ１１、インバータ１２およびインバータ１３を形成する各素子に熱電変換素子４１や熱電変換素子６１を設けることとせずに、特定の素子上に熱電変換素子を配置することで、ＰＣＵ１０の製造コストの低減が図られている。   Thus, by disposing the thermoelectric conversion element on a specific element without providing the thermoelectric conversion element 41 and the thermoelectric conversion element 61 in each element forming the converter 11, the inverter 12, and the inverter 13, the PCU 10 Manufacturing costs are reduced.

インバータ１３は、モータジェネレータＭＧ１の駆動を制御する素子であるため、モータジェネレータＭＧ２を駆動を制御するインバータ１２よりも高温となり易い。   Since inverter 13 is an element that controls driving of motor generator MG1, it is likely to have a higher temperature than inverter 12 that controls driving of motor generator MG2.

そこで、インバータ１３を形成する素子に、上記のように熱電変換素子４１および熱電変換素子６１を配置することで、インバータ１３を形成する素子の温度が上昇することを抑制することができる。   Therefore, by arranging the thermoelectric conversion element 41 and the thermoelectric conversion element 61 as described above in the element forming the inverter 13, it is possible to suppress the temperature of the element forming the inverter 13 from rising.

なお、本実施の形態においては、インバータ１３を形成する素子上に熱電変換素子を配置することとしたが、当然のことながら、インバータ１２を形成する素子やコンバータ１１を形成する素子上に熱電変換素子を配置するようにしてもよい。   In the present embodiment, the thermoelectric conversion element is arranged on the element forming the inverter 13. However, as a matter of course, the thermoelectric conversion is performed on the element forming the inverter 12 and the element forming the converter 11. You may make it arrange | position an element.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、素子モジュールに適用することができる。   The present invention can be applied to an element module.

１１ コンバータ、１２，１３ インバータ、１４ 制御装置、１５，１６ バスバ、２０ 冷却回路、２１ 冷却器、２２ 熱交換器、２３ ポンプ、２４ 冷媒流通管、２５ 接続管、２６ 冷媒供給管、２７ 冷媒排出管、２９ 冷媒流通路、３０ 冷却面、３１ａ，３２ａ，３３ 開口部、３５，３６，３７，４３，６３ 絶縁基板、４０，６０ 冷却板、４１，６１ 熱電変換素子、４２，６２ 回路基板、４４，４５，４７，６４，６５，６７ 配線、４６，６６ 端子部、４８，６８ 上部電極、４９，６９ 下部電極、５０ａ〜５０ｆ 単位素子、７０ 測定部、Ｌ リアクトル、Ｌ１，Ｌ２ 距離、Ｌ３，Ｌ４ 曲線、Ｐ１ 中心点、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ１４，Ｑ１０ａ，Ｑ１０ｂ，Ｑ１１ａ，Ｑ１１ｂ，Ｑ１２ａ，Ｑ１２ｂ，Ｑ１３ａ，Ｑ１３ｂ，Ｑ１４ａ，Ｑ１４ｂ パワートランジスタ、Ｒ１，Ｒ２ 領域、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２ 温度、Ｖ，Ｖ０，Ｖ１ 駆動電圧。   11 Converter, 12, 13 Inverter, 14 Control device, 15, 16 Bus bar, 20 Cooling circuit, 21 Cooler, 22 Heat exchanger, 23 Pump, 24 Refrigerant flow pipe, 25 Connection pipe, 26 Refrigerant supply pipe, 27 Refrigerant discharge Pipe, 29 Refrigerant flow path, 30 Cooling surface, 31a, 32a, 33 Opening, 35, 36, 37, 43, 63 Insulating substrate, 40, 60 Cooling plate, 41, 61 Thermoelectric conversion element, 42, 62 Circuit board, 44, 45, 47, 64, 65, 67 Wiring, 46, 66 Terminal section, 48, 68 Upper electrode, 49, 69 Lower electrode, 50a-50f Unit element, 70 Measuring section, L reactor, L1, L2 distance, L3 , L4 curve, P1 center point, PL1, PL2 power line, Q1-Q14, Q10a, Q10b, Q11a, Q11b, Q12a, Q12 , Q13a, Q13b, Q14a, Q14b power transistor, R1, R2 region, T, T1, T2 the temperature, V, V0, V1 driving voltage.

Claims (8)

冷媒によって冷却される冷却面を含む冷却器と、
前記冷却面上に配置された発熱素子と、
前記発熱素子上に設けられた冷却板と、
前記冷却板上に配置された熱電変換素子と、
を備えた、素子モジュール。 A cooler including a cooling surface cooled by the refrigerant;
A heating element disposed on the cooling surface;
A cooling plate provided on the heating element;
A thermoelectric conversion element disposed on the cooling plate;
A device module comprising: 前記発熱素子は、第１単位素子と、前記第１単位素子から間隔をあけて配置された第２単位素子とを含み、
前記冷却板は、前記第１単位素子上から前記第２単位素子上に亘って配置された、請求項１に記載の素子モジュール。 The heating element includes a first unit element and a second unit element disposed at a distance from the first unit element,
The element module according to claim 1, wherein the cooling plate is disposed over the first unit element to the second unit element. 前記第１単位素子は、前記第２単位素子よりも発熱量が多く、
前記熱電変換素子は、前記第２単位素子よりも前記第１単位素子に近い位置に配置された、請求項２に記載の素子モジュール。 The first unit element generates more heat than the second unit element,
The element module according to claim 2, wherein the thermoelectric conversion element is disposed closer to the first unit element than the second unit element. 前記第１単位素子は、前記第２単位素子よりも発熱量が多く、
前記熱電変換素子に対して前記発熱素子および前記冷却板の積層方向に離れた位置から前記熱電変換素子と、前記第１単位素子と、前記第２単位素子とを見ると、前記熱電変換素子および前記第１単位素子が重なる面積の方が、前記熱電変換素子および前記第２単位素子が重なる面積よりも広い、請求項２に記載の素子モジュール。 The first unit element generates more heat than the second unit element,
When the thermoelectric conversion element, the first unit element, and the second unit element are viewed from a position away from the thermoelectric conversion element in the stacking direction of the heating element and the cooling plate, the thermoelectric conversion element and The element module according to claim 2, wherein an area where the first unit element overlaps is wider than an area where the thermoelectric conversion element and the second unit element overlap. 前記第１単位素子は、前記第２単位素子よりも発熱量が多く、
前記熱電変換素子は、複数の単位変換素子を含み、
前記第１単位素子上に位置する前記単位変換素子の数は、前記第２単位素子上に位置する前記単位変換素子の数よりも多い、請求項２に記載の素子モジュール。 The first unit element generates more heat than the second unit element,
The thermoelectric conversion element includes a plurality of unit conversion elements,
3. The element module according to claim 2, wherein the number of the unit conversion elements located on the first unit element is greater than the number of the unit conversion elements located on the second unit element. 前記冷却器は、内部を前記冷媒が流れる冷却ケースと、前記冷却ケースに接続され、前記冷却ケース内に冷媒が供給される冷媒供給管と、前記冷却ケースに接続され、前記冷却ケース内の冷媒を排出する冷媒排出管とを含み、
前記冷却ケースには、前記冷媒供給管が接続される供給口と、前記冷媒排出管が接続される排出口とを含み、
前記発熱素子は、複数の単位素子を含み、
前記熱電変換素子は、複数の前記単位素子のうち前記供給口よりも前記排出口に近い単位素子上に配置された、請求項１に記載の素子モジュール。 The cooler includes a cooling case in which the refrigerant flows, a refrigerant supply pipe connected to the cooling case and supplied with the refrigerant in the cooling case, and a refrigerant in the cooling case connected to the cooling case. And a refrigerant discharge pipe for discharging
The cooling case includes a supply port to which the refrigerant supply pipe is connected, and a discharge port to which the refrigerant discharge pipe is connected,
The heating element includes a plurality of unit elements,
The element module according to claim 1, wherein the thermoelectric conversion element is disposed on a unit element closer to the discharge port than the supply port among the plurality of unit elements. 前記第１単位素子は第１上部電極を含み、前記第２単位素子は、第２上部電極を含み、
前記冷却板は、前記第１上部電極と前記第２上部電極とを電気的に接続する、請求項２に記載の素子モジュール。 The first unit element includes a first upper electrode, the second unit element includes a second upper electrode,
The element module according to claim 2, wherein the cooling plate electrically connects the first upper electrode and the second upper electrode. 前記熱電変換素子は、所定以上の温度となったときに駆動する、請求項１から請求項７のいずれかに記載の素子モジュール。   The element module according to claim 1, wherein the thermoelectric conversion element is driven when the temperature reaches a predetermined temperature or higher.
JP2011150787A 2011-07-07 2011-07-07 Element module Withdrawn JP2013021008A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011150787A JP2013021008A (en) 2011-07-07 2011-07-07 Element module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011150787A JP2013021008A (en) 2011-07-07 2011-07-07 Element module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013021008A true JP2013021008A (en) 2013-01-31

Family

ID=47692192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011150787A Withdrawn JP2013021008A (en) 2011-07-07 2011-07-07 Element module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013021008A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015089245A (en) * 2013-10-31 2015-05-07 Ntn株式会社 Inverter device for vehicle drive motor
WO2015064408A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-07 Ntn株式会社 Motor inverter device
JP2015095963A (en) * 2013-11-12 2015-05-18 株式会社デンソー Bus bar and power conversion device using the same
JP2018164351A (en) * 2017-03-24 2018-10-18 株式会社豊田中央研究所 Switching circuit
JP2019067874A (en) * 2017-09-29 2019-04-25 マツダ株式会社 Method of manufacturing peltier device and method of packaging the same
CN113366632A (en) * 2019-12-05 2021-09-07 东芝三菱电机产业系统株式会社 Component module

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015089245A (en) * 2013-10-31 2015-05-07 Ntn株式会社 Inverter device for vehicle drive motor
WO2015064408A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-07 Ntn株式会社 Motor inverter device
JP2015089244A (en) * 2013-10-31 2015-05-07 Ntn株式会社 Inverter device for motor
WO2015064409A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-07 Ntn株式会社 Vehicle-driving motor inverter device
JP2015095963A (en) * 2013-11-12 2015-05-18 株式会社デンソー Bus bar and power conversion device using the same
WO2015072060A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-21 株式会社デンソー Bus bar and power conversion apparatus using same
JP2018164351A (en) * 2017-03-24 2018-10-18 株式会社豊田中央研究所 Switching circuit
JP2019067874A (en) * 2017-09-29 2019-04-25 マツダ株式会社 Method of manufacturing peltier device and method of packaging the same
CN113366632A (en) * 2019-12-05 2021-09-07 东芝三菱电机产业系统株式会社 Component module
CN113366632B (en) * 2019-12-05 2024-03-19 东芝三菱电机产业系统株式会社 Component module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4719187B2 (en) Semiconductor device cooling structure
JP5621908B2 (en) Cooler
JP5961714B2 (en) Power converter
JP4106061B2 (en) Power unit device and power conversion device
JP6296888B2 (en) Power converter
US7957135B2 (en) Semiconductor module
JP5506741B2 (en) Power converter
KR101574404B1 (en) Power converter
JP5407275B2 (en) Power converter
JP5241688B2 (en) Power converter
JP6429721B2 (en) Power converter and railway vehicle
JP2013021008A (en) Element module
JP2012065544A (en) Semiconductor module for inverter circuit
WO2008096839A1 (en) Structure for cooling semiconductor element
JP6259893B2 (en) Semiconductor module and power conversion device including the same
JP2015076932A (en) Electric power conversion system
JP5338830B2 (en) Semiconductor device
JP4572247B2 (en) Hybrid vehicle
JP2013138609A (en) Semiconductor module and electric power conversion apparatus including the same
JP5202366B2 (en) Semiconductor device
JP6047599B2 (en) Semiconductor module and power conversion device including the same
JP2014212193A (en) Stack type cooling device for semiconductor module
JP2022106585A (en) Power module
JP5546934B2 (en) Cooling system
JP2014127577A (en) Inverter device for vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20141007