JP2014236624A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.
電気自動車やハイブリッド自動車等には、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールを備えた半導体ユニットと、半導体ユニットを収容するケースとを備えた電力変換装置が用いられている。半導体ユニットは、半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却するための冷却装置とを有している。この冷却装置は、内部に冷媒を流通する冷却水路を備えており、冷却水路を流通する冷媒と半導体モジュールとの間において熱交換を行うことで、半導体モジュールを冷却するよう構成されている。 An electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like uses a power conversion device that includes a semiconductor unit that includes a semiconductor module that incorporates a switching element and a case that houses the semiconductor unit. The semiconductor unit includes a semiconductor module and a cooling device for cooling the semiconductor module. The cooling device includes a cooling water channel that circulates a refrigerant therein, and is configured to cool the semiconductor module by exchanging heat between the refrigerant that circulates the cooling water channel and the semiconductor module.
このような電力変換装置において、万が一、冷媒が冷却水路から漏れ出ると、冷媒によって半導体モジュールの主電極端子における短絡が生じるおそれがある。そのため、電力変換装置と、電力変換装置が接続された電気回路との間には、定格以上の電流が流れることを防止するヒューズが設けられている。 In such a power converter, if the refrigerant leaks from the cooling water channel, a short circuit may occur in the main electrode terminal of the semiconductor module due to the refrigerant. Therefore, a fuse is provided between the power conversion device and the electric circuit to which the power conversion device is connected to prevent a current exceeding the rating from flowing.
また、冷媒による主電極端子の短絡を防止する構造としては、例えば、特許文献1に開示されたものがある。特許文献1に示された電力変換装置は、複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを収容するケースと、該ケース内に形成された冷却水路とを備えている。
ケースは、複数の半導体モジュールをそれぞれ収容する上段収容部、中段部及び下段収容部を有しており、上段収容部と中段部との間には、隔壁が形成されている。
Moreover, as a structure which prevents the short circuit of the main electrode terminal by a refrigerant | coolant, there exists a thing disclosed by
The case has an upper stage accommodating part, a middle stage part, and a lower stage accommodating part for accommodating a plurality of semiconductor modules, respectively, and a partition is formed between the upper stage accommodating part and the middle stage part.
この隔壁は、上段収容部と中段部及び下段収容部との間を繋ぐように貫通形成されると共に電気線を挿通する連通孔と、冷媒を流通する冷却水路と、連通孔と冷却水路との間に形成された溝とを有している。つまり、隔壁は、複数の半導体モジュールを冷却する冷却装置を兼ねるものである。また、溝を設けることにより、隔壁内部において、冷却水路から連通孔側に向かって冷媒が漏れ出した際に、冷媒を溝内に流通させることでケース外部へと排出しようとしている。これにより、連通孔を介して冷媒がケース内へと漏れ出ることを防ぎ、電力変換装置における漏電の防止を図っている。 The partition wall is formed so as to penetrate between the upper stage accommodating part, the middle stage part, and the lower stage accommodating part, and includes a communication hole through which an electric wire is inserted, a cooling water channel through which a refrigerant flows, and a communication hole and a cooling water channel. And a groove formed therebetween. That is, the partition also serves as a cooling device for cooling the plurality of semiconductor modules. Further, by providing the groove, when the refrigerant leaks from the cooling water channel toward the communication hole inside the partition wall, the refrigerant is circulated in the groove to discharge to the outside of the case. Thus, the refrigerant is prevented from leaking into the case through the communication hole, and leakage in the power conversion device is prevented.
しかしながら、上記の電力変換装置には以下の課題がある。
上記の電力変換装置においては、冷却水路から漏れ出た冷媒が全て溝から外部へ排出されればよいが、ケース内の他の箇所へ冷媒が漏出すると、主電極端子同士が短絡することも考えられる。この場合、電力変換装置から、接続された電気回路へと定格以上の電流が流れようとするため、両者の間に配されたヒューズが溶断する。そのため、電力変換装置の修理、交換に加えて、ヒューズの交換を行う必要が生じる。
However, the above power converter has the following problems.
In the above power conversion device, all the refrigerant leaking from the cooling water channel may be discharged to the outside from the groove, but if the refrigerant leaks to other places in the case, the main electrode terminals may be short-circuited. It is done. In this case, since a current exceeding the rating tends to flow from the power conversion device to the connected electric circuit, the fuse disposed between the two fuses. Therefore, it is necessary to replace the fuse in addition to repair and replacement of the power converter.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、冷媒の漏出による主電極端子同士の短絡を防止しつつ、確実かつ早期に漏電を検出することができ、電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and can prevent a short circuit between main electrode terminals due to leakage of a refrigerant, and can detect a leakage reliably and at an early stage, thereby providing a power converter. Is.
本発明の一態様は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、内部に冷媒を流通させる冷却チューブを備え上記半導体モジュールを冷却する冷却装置とを有する半導体ユニットと、
該半導体ユニットを収容する導電性を備えるケースと、
上記半導体ユニットと対向するように、上記半導体ユニットの下方に配されたベースプレートと、
該ベースプレートと上記半導体モジュールとの間における通電を検出する通電検出手段とを有しており、
上記半導体モジュールにおける複数の主電極端子のうち、正極端子、負極端子、又は出力端子のいずれか1つが、他の主電極端子よりも、上記ベースプレートに向かって突出した突出部を備えていることを特徴とする電力変換装置にある。
One aspect of the present invention is a semiconductor unit having a semiconductor module including a switching element, and a cooling device that includes a cooling tube that circulates a refrigerant therein and cools the semiconductor module.
A conductive case for housing the semiconductor unit;
A base plate disposed below the semiconductor unit so as to face the semiconductor unit;
Having energization detection means for detecting energization between the base plate and the semiconductor module;
Among the plurality of main electrode terminals in the semiconductor module, any one of the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, and the output terminal includes a protruding portion that protrudes toward the base plate from the other main electrode terminals. The power converter is a feature.
上記電力変換装置においては、上記ベースプレートと上記突出部を備えた主電極端子とを備えている。そのため、上記主電極端子同士の短絡が生じる前に、上記通電検出手段によって、上記半導体モジュールと上記ケースとの間における漏電を早期に検出することができる。
すなわち、上記電力変換装置の上記冷却装置において、冷媒の漏出が発生した際に、漏出した冷媒は下方に落下する。そして、落下した冷媒は、上記半導体ユニットの下方に対向して配された、上記ベースプレート上に滞留する。
The power converter includes the base plate and a main electrode terminal provided with the protruding portion. Therefore, before the main electrode terminals are short-circuited, the electric current detection means can detect the electric leakage between the semiconductor module and the case at an early stage.
That is, when the refrigerant leaks in the cooling device of the power converter, the leaked refrigerant falls downward. Then, the dropped refrigerant stays on the base plate arranged to face the lower side of the semiconductor unit.
上記ベースプレート上に滞留した冷媒は、上記ベースプレートと上記突出部との間に位置すると、該ベースプレートと該突出部とを電気的に接続する。このとき、上記突出部を有する上記主電極端子は、正極端子、負極端子、出力端子のいずれか一つであるため、その一つの主電極端子が上記ベースプレートとの間において通電する一方で、各主電極端子間における短絡は生じない。 When the refrigerant staying on the base plate is positioned between the base plate and the protrusion, the base plate and the protrusion are electrically connected. At this time, since the main electrode terminal having the protruding portion is any one of a positive electrode terminal, a negative electrode terminal, and an output terminal, the one main electrode terminal is energized between the base plate, There is no short circuit between the main electrode terminals.
上記ベースプレートと上記主電極端子との間における通電を、上記通電検出手段によって検出することにより、上記電力変換装置における冷媒の漏出を、上記主電極端子同士に短絡を生じさせることなく、確実かつ早期に検知することができる。 By detecting the energization between the base plate and the main electrode terminal by the energization detecting means, the leakage of the refrigerant in the power converter can be reliably and early without causing a short circuit between the main electrode terminals. Can be detected.
以上のごとく、上記電力変換装置によれば、冷媒の漏出による主電極端子同士の短絡を防止しつつ、確実かつ早期に漏電を検出することができる。 As described above, according to the above-described power conversion device, it is possible to reliably and quickly detect a leakage while preventing a short circuit between the main electrode terminals due to the leakage of the refrigerant.
上記電力変換装置において、上記ベースプレートにおける上記半導体ユニットとの対向面には、上記半導体ユニットに向かって、板状のリブが少なくとも1つ立設していてもよい。この場合には、上記ベースプレート上に滞留した冷媒が、該ベースプレートから流れ落ちることを防止することができる。これにより、上記突出部と上記冷媒とを接触させやすくし、冷媒漏出時の検出精度を向上することができる。 In the power conversion device, at least one plate-like rib may be erected on the surface of the base plate facing the semiconductor unit toward the semiconductor unit. In this case, the refrigerant staying on the base plate can be prevented from flowing down from the base plate. Thereby, the said protrusion part and the said refrigerant | coolant can be made easy to contact, and the detection accuracy at the time of refrigerant | coolant leakage can be improved.
また、上記ベースプレートの上記対向面に直交する方向から見たとき、上記リブは、上記突出部を有する主電極端子を囲うように周状に形成されていることが好ましい。この場合には、周状に形成された上記リブの内周に冷媒を貯留することができる。これにより、冷媒漏出時の検出精度を、さらに向上することができる。 Moreover, it is preferable that the rib is formed in a circumferential shape so as to surround the main electrode terminal having the protruding portion when viewed from a direction orthogonal to the facing surface of the base plate. In this case, the refrigerant can be stored in the inner periphery of the rib formed in a circumferential shape. Thereby, the detection accuracy at the time of refrigerant leakage can be further improved.
また、上記リブの先端部は、上記突出部における上記ベースプレート側に配された先端部よりも、上記半導体ユニット側の位置に配されていることが好ましい。この場合には、上記ベースプレート上に滞留した冷媒と、上記突出部とを、より確実に接触させることができる。これにより、冷媒漏出時の検出精度を、向上することができる。 Moreover, it is preferable that the front-end | tip part of the said rib is distribute | arranged to the position on the said semiconductor unit side rather than the front-end | tip part distribute | arranged to the said baseplate side in the said protrusion part. In this case, the refrigerant staying on the base plate can be more reliably brought into contact with the protruding portion. Thereby, the detection precision at the time of refrigerant | coolant leakage can be improved.
(実施例1)
上記電力変換装置にかかる実施例について、図1〜図4を参照して説明する。
図1〜図3に示すごとく、本例の電力変換装置1は、半導体ユニット10と、半導体ユニット10を収容する導電性を備えるケース4と、半導体ユニット10と対向するように、半導体ユニット10の下方に配されたベースプレート42と、ベースプレート42と半導体モジュール2との間における通電を検出する通電検出手段(図示略)とを有している。
半導体ユニット10は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール2と、内部に冷媒を流通させる冷却チューブ31を備え半導体モジュール2を冷却する冷却装置3とを有している。
半導体モジュール2における3つの主電極端子23のうち、正極端子24は、他の主電極端子23よりも、ベースプレート42に向かって突出した突出部241を備えている。
Example 1
The Example concerning the said power converter device is described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 to 3, the
The
Of the three main electrode terminals 23 in the
以下、さらに詳細に説明する。
本例においては、図1及び図2に示すごとく、半導体モジュール2と冷却装置3の冷却チューブ31とが積層された方向を積層方向X、冷却チューブ31の長手方向を横方向Y、また、積層方向X及び横方向Yの両方に対して直交する方向を高さ方向Zとして、以下説明する。
また、積層方向Xにおいて、冷媒導入管341及び冷媒排出管342がケース4から突出した先端部側を前方とし、反対側を後方とする。また、高さ方向Zにおいて、後述するDC−DCコンバータが配される側を下方とし、反対側を上方とする。
This will be described in more detail below.
In this example, as shown in FIGS. 1 and 2, the direction in which the
In the stacking direction X, the front end side of the
本例の電力変換装置1は、例えば、ハイブリッド自動車等において、直流電源から、三相交流モータ(図示略)に通電する駆動電流(U相、V相、W相)を生成するための装置である。
図1〜図3に示すごとく、電力変換装置1は、複数の半導体モジュール2を備えた半導体ユニット10と、半導体ユニット10と共に電力変換回路を構成する電子部品6と、直流電圧を変圧するための補助電源装置51と、補助電源装置51を冷却する補助冷却装置52と、これらを内包するケース4とを有している。
The
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1〜図3に示すごとく、ケース4は、アルミニウム合金によって形成されており、周状に配された4つの壁部41と、壁部41に囲まれた空間を上下に分割するベースプレート42と、壁部41における上端及び下端の開口部を覆う上方蓋体471及び下方蓋体472とを有している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1〜図3に示すごとく、4つの壁部41は、高さ方向Zに沿って延びる略角筒状をなしており、上端及び下端が開口している。壁部41の内側の空間は、高さ方向Zにおける略中央に配されたベースプレート42によって、上下に2分割されており、上方に配された上段収容部401と、下方に配された下段収容部402とを形成している。尚、本例において、上段収容部401には、半導体ユニット10と、半導体ユニット10共に電力変換回路を構成する電子部品6であるコンデンサ61の上方側及びリアクトル62が収容されている。また、下段収容部402には、補助電源装置51であるDC−DCコンバータと、コンデンサ61の下方側が配されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the four
図4に示すごとく、ベースプレート42は、リアクトル62が配置されるリアクトル配置部43と、コンデンサ61が挿通配置されるコンデンサ配置孔44と、半導体ユニット10と対向する対向面45とを有している。また、ベースプレート42の内部には、冷媒を流通可能な補助冷媒流路53が形成されている。
As shown in FIG. 4, the
図2及び図4に示すごとく、ベースプレート42の上面側に形成されたリアクトル配置部43は、円柱状をなすリアクトル62の外径よりも若干大きい内径を有する円筒状をなしており、内側にリアクトル62を配置可能に形成されている。
コンデンサ配置孔44は、積層方向Xに並んで配されたリアクトル配置部43及びコンデンサ配置孔44の横方向Yに形成されている。コンデンサ配置孔44は、長手方向が積層方向Xとなる略長方形状をなしている。コンデンサ配置孔44に挿通配置されたコンデンサ61は、上方側が上段収容部401に配され、下方側が下段収容部402に配される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
The
図1、図3及び図4に示すごとく、半導体ユニット10と高さ方向Zにおいて対向する対向面45は、上方から見たとき、リアクトル配置部43の前方側に形成されている。対向面45は、半導体ユニット10における積層部11の外形よりも大きく形成されており、対向面45上には、半導体ユニット10側に向かってリブ46が立設している。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the facing
図1〜図4に示すごとく、リブ46は、コンデンサ配置孔44との境界及び、リアクトル配置部43との境界にそれぞれ形成された外側リブ461、後方リブ462と、対向面45の横方向Yにおける略中央位置において積層方向Xに沿って形成された内側リブ463とを有している。また、本例において、前方側に配された前方壁部411は、リブ46を兼ねるものである。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
図1〜図3に示すごとく、外側リブ461は、対向面45におけるコンデンサ配置孔44側の外周縁に、前方に配された壁部41と後方リブ462とをつなぐように形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1〜図3に示すごとく、後方リブ462は、リアクトル配置部43との境界において、外側リブ461と直交して形成されている。後方リブ462の高さ方向Zにおける高さ寸法は、外側リブ461及び内側リブ463よりも大きく設定してある。また、外側リブ461の一端は、後方リブ462の内周面につながるように形成されており、外側リブ461の他端は、前方壁部411の内周面と当接している。また、後方リブ462の他端は、横方向Yにおけるコンデンサ配置孔44と反対側に配された壁部41の内周面から離れた位置に配されている。つまり、壁部41との間には空隙が形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the rear rib 462 is formed orthogonal to the
図2及び図3に示すごとく、内側リブ463は、対向面45における横方向Yの略中央位置において、積層方向Xに延びるように形成されており、一端が前方壁部411の内周面と繋がり、他端が後方リブ462と繋がっている。つまり、前方壁部411、外側リブ461、後方リブ462及び内側リブ463は、対向面45上に周状に形成されており、その内側に液体を貯留可能に構成されている。また、本例において、内側リブ463の高さは、後方リブ462の高さと同一に設定してある。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図1〜図4に示すごとく、ベースプレート42の内部において、対向面45及びリアクトル配置部43の下方には、冷媒を流通する補助冷媒流路53が形成されている。したがって、対向面45は、補助冷媒流路53の天井面535の一部を構成している。
前方壁部411には、補助冷媒流路53と連通した補助冷媒導入口533及び補助冷媒排出口534が形成されており、補助冷媒導入口533から積層方向Xに沿って後方側に延びる往路531と、リアクトル配置部43の下方において往路531から折り返して補助冷媒導入口533へと延びる復路532とを有している。したがって、補助冷媒流路53内に冷媒を流通させることにより、ベースプレート42によって補助電源装置51を冷却することができる。つまり、ベースプレート42が、補助電源装置51を冷却する補助冷却装置52をなしている。
As shown in FIGS. 1 to 4, an auxiliary
The
図1及び図3に示すごとく、ケース4の下段収容部402に配された補助電源装置51は、ベースプレート42の下面に当接するように固定されている。したがって、補助電源装置51は、ベースプレート42からなる補助冷却装置52によって、効果的に冷却される。
また、本例においては、ベースプレート42によって、リアクトル配置部43に配されたリアクトル62に対しても冷却効果を得ることができる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the auxiliary
In this example, the
図1〜図3に示すごとく、ケース4の上段収容部401に収容された半導体ユニット10は、スイッチング素子を内蔵した複数の半導体モジュール2と、半導体モジュール2を冷却する冷却装置3とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1〜図3に示すごとく、冷却装置3は、半導体モジュール2の両面に配された冷却チューブ31と、冷却チューブ31へ冷媒を循環させるための冷媒導入管341及び冷媒排出管342を有している。本例において、冷却チューブ31は、アルミニウム等の金属によって構成されており、内部に冷媒を流通する冷媒流路32を有している。複数の冷却チューブ31は、半導体モジュール2を両面から挟持するように配されており、隣り合う冷却チューブ31は、横方向Yの両端部付近において連結管33によって、互いに連結されている。そして、冷却チューブ31と半導体モジュール2とが交互に積層されることによって、積層部11が形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1〜図3に示すごとく、冷媒導入管341及び冷媒排出管342は、積層部11の前端部に配された冷却チューブ31の前面から、前方に向かって突出するよう設けてある。冷媒導入管341から導入された冷媒は、適宜連結管33を通り、各冷却チューブ31に分配されると共にその長手方向(横方向Y)に流通する。そして、各冷却チューブ31を流れる間に、冷媒は半導体モジュール2との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷媒は、下流側の連結管33を通り、冷媒排出管342に導かれ排出される。冷媒としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1〜図3に示すごとく、半導体モジュール2は、スイッチング素子を有する本体部21と、本体部21から上方に向かって延びる複数の制御端子22と、本体部21から下方に向かって延びる複数の主電極端子23とを有している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1〜図3に示すごとく、半導体ユニット10を構成する半導体モジュール2としては、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、MOSFET(MOS型電界効果トランジスタ)等のスイッチング素子を内蔵してなる。本例の半導体モジュール2における本体部21は、平板状をなしており、2つのスイッチング素子を樹脂モールドして形成されている。
本体部21から上方に延びるよう形成された制御端子22は、制御回路基板7と接続されており、スイッチング素子を制御する制御電流が入力される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
The
図3に示すごとく、本体部21から下方に延びるよう形成された主電極端子23は、正極端子24、負極端子25及び出力端子26の3つからなる。尚、各半導体モジュール2の出力端子26は、複数のスイッチング素子によって形成されたブリッジ回路において、U相、V相、W相のいずれかを出力するように設定してある。
As shown in FIG. 3, the main electrode terminal 23 formed so as to extend downward from the
図1及び図3に示すごとく、本例の正極端子24には、負極端子25及び出力端子26よりもベースプレート42側に突出した突出部241が形成されている。突出部241は、正極端子24の先端からベースプレート42側に向かって延設されており、上方から見たとき、周状に形成されたリブ46の内側に配されている。また、高さ方向Zにおいて、外側リブ461及び内側リブ463の先端部が、突出部241の先端部よりも半導体ユニット10側の位置に配されている。つまり、突出部241は、高さ方向Zにおいても、周状に形成されたリブ46の内側の位置に配されている。本例においては、半導体ユニット10を構成する半導体モジュール2の正極端子24すべてに突出部241を形成してある。
尚、負極端子25及び出力端子26の先端部は、いずれも外側リブ461及び内側リブ463の先端部よりも半導体ユニット10側の位置に配されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the positive terminal 24 of this example is formed with a protruding
Note that the tip portions of the negative electrode terminal 25 and the output terminal 26 are both arranged at positions closer to the
上述のケース4及び半導体モジュール2には、図示しない通電検出手段が接続されている。この通電検出手段は、ケース4と半導体モジュール2との間における通電を検出可能に構成されており、ベースプレート42上に冷媒が滞留し、突出部241と冷媒とが接触することにより、突出部241とベースプレート42とが電気的に接続されたことを検出することができる。尚、通電検出手段は、電力変換装置1に一体に設けてあってもよいし、別体として、例えば、車両側の電気回路に組み込まれていてもよい。
An energization detection unit (not shown) is connected to the
次に、本例の作用効果について説明する。
電力変換装置1においては、ベースプレート42と突出部241を備えた主電極端子23とを備えている。そのため、主電極端子23同士の短絡が生じる前に、通電検出手段によって、半導体モジュール2とケース4との間における漏電を早期に検出することができる。
すなわち、電力変換装置1の冷却装置3において、冷媒の漏出が発生した際に、漏出した冷媒は下方に落下する。そして、落下した冷媒は、半導体ユニット10の下方に対向して配された、ベースプレート42上に滞留する。
Next, the function and effect of this example will be described.
The
That is, when the refrigerant leaks in the
ベースプレート42上に滞留した冷媒は、ベースプレート42と突出部241との間に位置すると、ベースプレート42と突出部241とを電気的に接続する。このとき、突出部241を有する主電極端子23は、正極端子24のみであるため、正極端子23とベースプレート42との間に通電する一方で、各主電極端子23の間において短絡は生じない。
When the refrigerant staying on the
ベースプレート42と主電極端子23との間における通電を、通電検出手段によって検出することにより、電力変換装置1における冷媒の漏出を、主電極端子23同士に短絡を生じさせることなく、確実かつ早期に検知することができる。
By detecting the energization between the
電力変換装置1において、ベースプレート42における半導体ユニット10との対向面45には、半導体ユニット10に向かって、板状のリブ46が少なくとも1つ立設している。そのため、ベースプレート42上に滞留した冷媒が、ベースプレート42から流れ落ちることを防止することができる。これにより、突出部241と冷媒とを接触させやすくし、冷媒漏出時の検出精度を向上することができる。
In the
また、ベースプレート42の対向面45に直交する方向から見たとき、リブ46は、突出部241を有する主電極端子23を囲うように周状に形成されている。そのため、周状に形成されたリブ46の内周に冷媒を貯留することができる。これにより、冷媒漏出時の検出精度を、さらに向上することができる。
Further, when viewed from a direction orthogonal to the facing
また、リブ46の先端部は、突出部241におけるベースプレート42側に配された先端部よりも、半導体ユニット10側の位置に配されている。そのため、ベースプレート42上に滞留した冷媒と、突出部241とをより確実に接触させることができる。これにより、冷媒漏出時の検出精度を、向上することができる。
The tip of the
また、ケース4におけるベースプレート42よりも下方には、補助電源装置51と補助電源装置51を冷却するための補助冷却装置52とが配されており、補助冷却装置52は、冷媒を流通する補助冷媒流路53を備えており、補助冷媒流路53における天井面535の少なくとも一部が、ベースプレート42によって形成されている。そのため、補助冷却装置52内の冷媒が、ベースプレート42側に漏出した際にも、突出部241によって漏出を検出することができる。
An
以上のごとく、本例の電力変換装置1によれば、冷媒の漏出による主電極端子23同士の短絡を防止しつつ、確実かつ早期に漏電を検出することができる。
As described above, according to the
また、本例においては、主電極端子23自体を延長したが、複数の主電極端子23を同一の突出量とし、別部材を接合することによって突出部241を形成してもよい。
また、本例においては、半導体ユニット10を構成するすべての半導体モジュール2の正極端子24に突出部241を形成したが、これに限るものではなく、一部の半導体モジュール2の正極端子24に突出部241を形成してもよい。また、正極端子24に突出部241を形成したが、負極端子25又は出力端子26に突出部241を形成してもよい。
In this example, the main electrode terminal 23 itself is extended, but the plurality of main electrode terminals 23 may have the same protruding amount, and the protruding
Further, in this example, the protruding
(実施例2)
本例は、実施例1における電力変換装置1の構造を一部変更した例である。
図5に示すごとく、本例の突出部241は、主電極端子23から延設された突出本体部243と、突出本体部243から横方向Y両側に延設された拡大検出部242とを有している。
拡大検出部242は、ベースプレート42における対向面45に沿うように、ベースプレート42に対して一定の間隔を介して配されている。尚、本例に示す突出部241は、主電極端子23と別体で形成されたものを接合してある。
(Example 2)
This example is an example in which the structure of the
As shown in FIG. 5, the projecting
The
また、図5に示すごとく、対向面45上には、横方向Yにおいて、互いに対向するよう一対のリブ46が形成されている。一対のリブ46の間の距離は、冷却チューブ31における横方向Yの長さ寸法と略同一に設定してある。
尚、本例又は本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
As shown in FIG. 5, a pair of
Of the reference numerals used in this example or the drawings relating to this example, the same reference numerals as those used in the first embodiment represent the same components as in the first embodiment unless otherwise specified.
本例に示す、突出部241は、ベースプレート42の対向面45に沿うように突出部241から延設された拡大検出部242を有していてもよい。この場合には、突出部241における、冷媒との接触可能な範囲を拡大することができる。これにより、冷媒の漏出を、より確実に検知することができる。
The protruding
本例においては、横方向Y両側に延びるように拡大検出部242を形成したが、これに限るものではなく、横方向Yの一方又は積層方向Xに延びるように形成してもよい。
In this example, the
1 電力変換装置
10 半導体ユニット
2 半導体モジュール
23 主電極端子
24 正極端子
241 突出部
25 負極端子
26 出力端子
3 冷却装置
31 冷却チューブ
4 ケース
42 ベースプレート
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該半導体ユニット(10)を収容する導電性を備えるケース(4)と、
該ベースプレート(42)と上記半導体モジュール(2)との間における通電を検出する通電検出手段とを有しており、
上記半導体ユニット(10)の下方には、該半導体ユニット(10)と対向するようにベースプレート(42)が配されており、
上記半導体モジュール(2)における複数の主電極端子(23)のうち、正極端子(24)、負極端子(25)、又は出力端子(26)のいずれか1つが、他の主電極端子(23)よりも、上記ベースプレート(42)に向かって突出した突出部(241)を備えていることを特徴とする電力変換装置(1)。 A semiconductor unit (10) having a semiconductor module (2) having a built-in switching element and a cooling device (3) provided with a cooling tube (31) for circulating a refrigerant therein to cool the semiconductor module (2);
A conductive case (4) for housing the semiconductor unit (10);
An energization detecting means for detecting energization between the base plate (42) and the semiconductor module (2);
A base plate (42) is disposed below the semiconductor unit (10) so as to face the semiconductor unit (10).
Among the plurality of main electrode terminals (23) in the semiconductor module (2), any one of the positive terminal (24), the negative terminal (25), and the output terminal (26) is the other main electrode terminal (23). Rather, the power converter device (1) is provided with a projecting portion (241) projecting toward the base plate (42).
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017169398A (en) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 株式会社デンソー | Power conversion apparatus |
JP2018046195A (en) * | 2016-09-15 | 2018-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | Semiconductor device |
JP2019198167A (en) * | 2018-05-09 | 2019-11-14 | トヨタ自動車株式会社 | Power control device |
JP2020013830A (en) * | 2018-07-13 | 2020-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | Power conversion apparatus |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006295997A (en) * | 2005-04-05 | 2006-10-26 | Denso Corp | Power converter |
JP2012124975A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-28 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Power conversion apparatus and method of controlling the same |
JP2012217316A (en) * | 2011-03-29 | 2012-11-08 | Denso Corp | Electric power conversion device |
-
2013
- 2013-06-04 JP JP2013117834A patent/JP6075214B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006295997A (en) * | 2005-04-05 | 2006-10-26 | Denso Corp | Power converter |
JP2012124975A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-28 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Power conversion apparatus and method of controlling the same |
JP2012217316A (en) * | 2011-03-29 | 2012-11-08 | Denso Corp | Electric power conversion device |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017169398A (en) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 株式会社デンソー | Power conversion apparatus |
JP2018046195A (en) * | 2016-09-15 | 2018-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | Semiconductor device |
JP2019198167A (en) * | 2018-05-09 | 2019-11-14 | トヨタ自動車株式会社 | Power control device |
JP6992670B2 (en) | 2018-05-09 | 2022-01-13 | 株式会社デンソー | Power controller |
JP2020013830A (en) * | 2018-07-13 | 2020-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | Power conversion apparatus |
JP7052610B2 (en) | 2018-07-13 | 2022-04-12 | 株式会社デンソー | Power converter |
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