JP2014079030A - コンデンサモジュール及び電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
電力変換装置の大電流化・高電圧化を実現できることである。
【解決手段】
本発明に係る電力変換装置は、第1コンデンサ素子と、第2コンデンサ素子と、正極側バスバーと、絶縁部材を挟んで前記正極側バスバーと積層状態で配置される負極側バスバーと、を備え、前記第1コンデンサ素子は、第1本体部と、第1正極側電極と、第1負極側電極と、を有し、前記第2コンデンサ素子は、第2本体部と、第2正極側電極と、第2負極側電極と、を有し、前記第1コンデンサ素子は、前記第1正極側電極が前記第2正極側電極よりも前記第2負極側電極に近くなるとともに当該第2負極側電極と対向するように配置され、前記正極側バスバーと前記負極側バスバーとの積層部は、前記第1正極側電極と前記第2負極側電極との対向した空間の上部まで延びるコンデンサモジュール。
【選択図】図12
Description
電力変換装置200は上位の制御装置から指令を受けたりあるいは上位の制御装置に状態を表すデータを送信したりするための通信用のコネクタ21を備えている。コネクタ21からの指令に基づいて制御回路172でモータジェネレータMG1やモータジェネレータMG2、補機用モータ195の制御量を演算し、さらにモータとして運転するか発電機として運転するかを演算し、演算結果に基づいて制御パルスを発生し、ドライバ回路174や補機用パワーモジュール350のドライバ回路350Aへ、上記制御パルスを供給する。補機用パワーモジュール350は専用の制御回路を有しても良い、この場合はコネクタ21からの指令に基づいて上記専用の制御回路が制御パルスを発生し、補機用パワーモジュール350のドライバ回路350Aへ供給する。
上アームのIGBT328のコレクタ電極153は正極端子157を介してコンデンサモジュール500の正極側のコンデンサ端子506に、下アームのIGBT330のエミッタ電極は負極端子158を介してコンデンサモジュール500の負極側のコンデンサ端子504にそれぞれ電気的に接続されている。
図6(a)は、本実施形態のパワー半導体モジュール300aの斜視図である。図6(b)は、本実施形態のパワー半導体モジュール300aを図6(a)に記載の断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。
図7(a)は、理解を助けるために、図6に示す状態からネジ309および第2封止樹脂351を取り除いたパワー半導体モジュール300aを示す斜視図である。図7(b)は、図7(a)に記載のパワー半導体モジュール300aを断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。図7(c)は、フィン305が加圧されて薄肉部304Aが変形される前の断面図を示している。
図10は、モジュール一次封止体302の組立工程を説明するための図である。
上下アームの直列回路150を構成するパワー半導体素子(IGBT328、IGBT330、ダイオード156、ダイオード166)が、図8および9に示す如く、導体板315や導体板318によって、あるいは導体板320や導体板319によって、両面から挟んで固着される。導体板315等は、その放熱面が露出した状態で第1封止樹脂348によって封止され、当該放熱面に絶縁部材333が熱圧着される。第1封止樹脂348は図8に示すように、多面体形状(ここでは略直方体形状)を有している。
補助モールド体600は、モジュール一次封止体302と接続部370において金属接合された後に、配線絶縁部608に設けられたネジ穴を貫通するネジ309によってモジュールケース304に固定される。接続部370におけるモジュール一次封止体302と補助モールド体600との金属接合には、たとえばTIG溶接などを用いることができる。
図10に示すように、直流正極側の導体板315および交流出力側の導体板320と、素子側信号接続端子327Uおよび327Lとは、共通のタイバー372に繋がれた状態で、これらが略同一平面状の配置となるように一体的に加工される。導体板315には、上アーム側のIGBT328のコレクタ電極と上アーム側のダイオード156のカソード電極が固着される。導体板320には、下アーム側のIGBT330のコレクタ電極と下アーム側のダイオード166のカソード電極が固着される。IGBT328、330およびダイオード155、166の上には、導体板318と導体板319が略同一平面状に配置される。導体板318には、上アーム側のIGBT328のエミッタ電極と上アーム側のダイオード156のアノード電極が固着される。導体板319には、下アーム側のIGBT330のエミッタ電極と下アーム側のダイオード166のアノード電極が固着される。各パワー半導体素子は、各導体板に設けられた素子固着部322に、金属接合材160を介してそれぞれ固着される。金属接合材160は、例えばはんだ材や銀シート及び微細金属粒子を含んだ低温焼結接合材、等である。
各パワー半導体素子は板状の扁平構造であり、当該パワー半導体素子の各電極は表裏面に形成されている。図10に示されるように、パワー半導体素子の各電極は、導体板315と導体板318、または導体板320と導体板319によって挟まれる。つまり、導体板315と導体板318は、IGBT328及びダイオード156を介して略平行に対向した積層配置となる。同様に、導体板320と導体板319は、IGBT330及びダイオード166を介して略平行に対向した積層配置となる。また、導体板320と導体板318は中間電極329を介して接続されている。この接続により上アーム回路と下アーム回路が電気的に接続され、上下アーム直列回路が形成される。上述したように、導体板315と導体板318の間にIGBT328及びダイオード156を挟み込むと共に、導体板320と導体板319の間にIGBT330及びダイオード166を挟み込み、導体板320と導体板318を中間電極329を介して接続する。その後、IGBT328の制御電極328Aと素子側信号接続端子327Uとをボンディングワイヤ371により接続すると共に、IGBT330の制御電極330Aと素子側信号接続端子327Lとをボンディングワイヤ371により接続する。
Claims (6)
- 第1コンデンサ素子と、
第2コンデンサ素子と、
正極側バスバーと、
絶縁部材を挟んで前記正極側バスバーと積層状態で配置される負極側バスバーと、を備え、
前記第1コンデンサ素子は、電荷を蓄える第1本体部と、前記第1本体部の一方側に配置される第1正極側電極と、前記第1本体部を挟んで前記第1正極側電極と対向して配置される第1負極側電極と、を有し、
前記第2コンデンサ素子は、電荷を蓄える第2本体部と、前記第2本体部の一方側に配置される第2正極側電極と、前記第2本体部を挟んで前記第2正極側電極と対向して配置される第2負極側電極と、を有し、
前記第1コンデンサ素子は、前記第1正極側電極が前記第2正極側電極よりも前記第2負極側電極に近くなるとともに当該第2負極側電極と対向するように配置され、
前記正極側バスバーと前記負極側バスバーとの積層部は、前記第1正極側電極と前記第2負極側電極との対向した空間の上部まで延びるコンデンサモジュール。 - 請求項1に記載されたコンデンサモジュールであって、
第3コンデンサ素子と、
第4コンデンサ素子と、を備え、
前記第3コンデンサ素子は、電荷を蓄える第3本体部と、前記第3本体部の一方側に配置される第3正極側電極と、前記第3本体部を挟んで前記第3正極側電極と対向して配置される第3負極側電極と、を有し、
前記第4コンデンサ素子は、電荷を蓄える第4本体部と、前記第4本体部の一方側に配置される第4正極側電極と、前記第4本体部を挟んで前記第4正極側電極と対向して配置される第4負極側電極と、を有し、
前記第1コンデンサ素子と前記第2コンデンサ素子の配列方向を第1列と定義した場合、前記第3コンデンサ素子と前記第4コンデンサ素子は、前記第3コンデンサ素子と前記第4コンデンサ素子の配列方向である第2列が前記第1列に平行になるように配置され、
前記第3コンデンサ素子は、前記第1コンデンサ素子の側部に配置され、
前記第4コンデンサ素子は、前記第2コンデンサ素子の側部に配置され、
前記第3コンデンサ素子は、前記第3負極側電極が前記第4負極側電極よりも前記第4正極側電極に近くなるとともに当該第4正極側電極と対向するように配置されるコンデンサモジュール。 - 請求項2に記載されたコンデンサモジュールであって、
前記第1コンデンサ素子の第1負極側電極と前記負極側バスバーを接続する第1リード端子と、
前記第3コンデンサ素子の第3正極側電極と前記正極側バスバーを接続する第2リード端子と、を備え、
前記第1リード端子は、当該第1リード端子と前記第1負極側電極との接続部が当該第1負極側電極の中心部よりも前記第3コンデンサ素子に近い側になるように配置され、
前記第2リード端子は、当該第2リード端子と前記第3正極側電極との接続部が当該第3正極側電極の中心部よりも前記第1コンデンサ素子に近い側になるように配置されるコンデンサモジュール。 - 請求項1ないし3に記載されたいずれかのコンデンサモジュールであって、
前記第1コンデンサ素子と前記第2コンデンサ素子に平滑化された電圧を伝達する第1コンデンサ端子を備え、
前記第1コンデンサ端子は、第1正極側コンデンサ端子と第1負極側コンデンサ端子とにより構成され、
前記第1正極側コンデンサ端子と前記第1負極側コンデンサ端子は、当該第1正極側コンデンサ端子の主面と当該第1負極側コンデンサ端子の主面とが対向するように配置されるコンデンサモジュール。 - 請求項2又は3に記載されたいずれかのコンデンサモジュールであって、
前記第1コンデンサ素子と前記第2コンデンサ素子と前記第3コンデンサ素子と前記第4コンデンサ素子と前記正極側バスバーと前記負極側バスバーを封止する封止材を備え、
前記正極側バスバー又は前記負極側バスバーは、前記第1列と前記第2列との間に、貫通孔を形成するコンデンサモジュール。 - 請求項4に記載されたコンデンサモジュールを備えた電力変換装置であって、
インバータ回路の上アーム回路及び下アーム回路を構成するパワー半導体モジュールを備え、
前記パワー半導体モジュールは、前記第1正極側コンデンサ端子と接続する正極側端子と、前記第1負極側コンデンサ端子と接続する負極側端子と、を有し、
前記正極側端子の主面は、前記負極側端子の主面と対向する電力変換装置。
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