JP2017093005A - Power conversion device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To implement a power conversion device that inhibits an element of a capacitor from being at high temperatures by positively cooling a bus bar for handling high frequency drive while cooling a switching element that might be at high temperatures.SOLUTION: A power conversion device comprises: a switching element that performs switching between on and off to convert input power; a capacitor that smooths the input power; a cooler that cools the switching element and the capacitor that are arranged on the same plane; a first connection unit that is connected to the switching element and is extracted from a position close to a surface of the switching element in contact with the cooler; a second connection unit that is connected to the capacitor as well as the first connection unit and is extracted from a position close to a surface of the capacitor in contact with the cooler; and an electric insulation heat conduction material having one end in contact with a connection part between the first connection unit and the second connection unit and the other end in contact with the cooler.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、永久磁石式交流同期モータを代表とする回転電機を駆動する電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power converter for driving a rotating electrical machine represented by a permanent magnet AC synchronous motor.

近年、ハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、電気自動車等の電動パワートレインコンポーネントを搭載した自動車が普及している。これらの車両では、駆動力を得るためのモータ(回転電機)とそれを駆動するためのインバータ、即ち電力変換装置とを搭載している。この電力変換装置はパワー半導体素子を使用してバッテリーの電力を直流から交流に変換しており、その変換に際して発生するリップルの除去等を目的に、平滑コンデンサを搭載している。この電力変換装置については、その搭載容易性を要求し小型化のニーズがある。電力変換装置の中で平滑コンデンサが占める容積割合は大きく、従ってそのサイズを小型化するための提案が従来からなされている。   In recent years, vehicles equipped with electric powertrain components such as hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, and electric vehicles have become widespread. These vehicles are equipped with a motor (rotary electric machine) for obtaining a driving force and an inverter for driving the motor, that is, a power converter. This power converter uses a power semiconductor element to convert battery power from direct current to alternating current, and is equipped with a smoothing capacitor for the purpose of removing ripples generated during the conversion. About this power converter, there is a need for downsizing because of its ease of mounting. The volume ratio occupied by the smoothing capacitor in the power conversion device is large, and therefore proposals for reducing the size have been made.

コンデンサを小型化するためには、温度上昇を抑制することが効果的とされる。例えば、特開2008−148530号公報(特許文献1)では、コンデンサのエレメントを接続する結線導体について、その一部をコンデンサ正負端子とし、別の一部を伝熱部として、かつ、この結線導体の伝熱部と接触する電気絶縁性の放熱板を備えた構成とすることにより、コンデンサエレメントから冷却器までの伝熱経路の熱抵抗を低減し、小型化を可能とするインバータ装置を提案している。   In order to reduce the size of the capacitor, it is effective to suppress the temperature rise. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-148530 (Patent Document 1), a part of a connection conductor connecting capacitor elements is a capacitor positive / negative terminal, and another part is a heat transfer section. We proposed an inverter device that can be downsized by reducing the thermal resistance of the heat transfer path from the capacitor element to the cooler by using an electrical insulating heat sink that contacts the heat transfer section ing.

特開2008−148530号公報JP 2008-148530 A

一方、近年においては、電力変換装置の小型、高効率化を求めて、炭化珪素(SiC)等のワイドバンドギャップ半導体をスイッチング素子に適用することも考えられている。そして、高周波駆動とすることで、受動部品を小型化することができる。このような高周波駆動化を考えた場合、コンデンサの温度上昇をエレメントとエレメントから正負端子に接続する結線導体(以下、バスバーという。)で比べると、バスバーの温度上昇が大きい。即ち、高周波駆動化を考慮した場合、コンデンサはエレメントよりもバスバーを積極的に冷却する構成が有効と言える。   On the other hand, in recent years, it has been considered to apply a wide band gap semiconductor such as silicon carbide (SiC) to the switching element in order to reduce the size and increase the efficiency of the power conversion device. And by using high frequency drive, a passive component can be reduced in size. Considering such high-frequency drive, the temperature rise of the bus bar is larger than the temperature rise of the capacitor compared to the connection conductor (hereinafter referred to as bus bar) connecting the element to the positive and negative terminals. That is, when considering high frequency driving, it can be said that the capacitor is more effective in actively cooling the bus bar than the element.

ここで、前記特許文献1を見ると、高周波駆動化してバスバーの温度上昇がエレメントの温度上昇より大きくなった場合に、バスバーの熱がエレメントに移る点を考慮できていない。即ち、エレメントからバスバー(伝熱部)を介して放熱板に伝熱する経路として放熱、冷却する提案であるが、バスバー(伝熱部)からエレメントへの伝熱に対しては対処できていないと言える。   Here, referring to Patent Document 1, it is not possible to take into consideration that the heat of the bus bar moves to the element when the temperature rise of the bus bar becomes larger than the temperature rise of the element due to high frequency driving. In other words, it is a proposal to dissipate and cool as a path to transfer heat from the element to the heat sink via the bus bar (heat transfer part), but it cannot deal with heat transfer from the bus bar (heat transfer part) to the element. It can be said.

この発明は係る問題点を解決し、高温となるスイッチング素子を冷却しつつ、高周波駆動対応化のため、バスバーを積極的に冷却し、コンデンサのエレメントを高温としない電力変換装置を実現することを目的とする。   The present invention solves such problems and realizes a power conversion device that actively cools a bus bar and does not bring a capacitor element to a high temperature in order to support high-frequency driving while cooling a switching element that becomes high temperature. Objective.

この発明に係る電力変換装置は、車両に搭載された回転電機と電力の授受を行う電力変換装置において、オン、オフの切り替えにより入力電力の変換を行うスイッチング素子と、前記入力電力を平滑化するコンデンサと、前記スイッチング素子と前記コンデンサを同一平面上に配置して冷却する冷却器と、前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子の前記冷却器に接する面に近接した位置から取り出された第1の接続部と、前記第1の接続部に接続されると共に、前記コンデンサに接続され、前記コンデンサの前記冷却器に接する面に近接した位置から取り出された第2の接続部と、前記第1の接続部と前記第2の接続部の接続部分、もしくは前記第1の接続部と前記第2の接続部の何れかに一面が接し、他面が前記冷却器に接する電気絶縁性熱伝導材と、を備えたものである。   A power conversion device according to the present invention is a power conversion device that exchanges power with a rotating electrical machine mounted on a vehicle. A switching element that converts input power by switching on and off, and smoothes the input power. A condenser, a cooler that cools the switching element and the capacitor on the same plane, and a first connected to the switching element and taken out from a position close to the surface of the switching element that contacts the cooler. A second connection portion connected to the capacitor and taken out from a position close to a surface of the capacitor in contact with the cooler, the first connection portion, and the first connection portion. One surface is in contact with either the connection portion of the second connection portion and the connection portion of the second connection portion or the first connection portion and the second connection portion, and the other surface is in contact with the cooler. An electrically insulating thermally conductive material which is those with.

この発明に係る電力変換装置によれば、前記構成により、高温となるスイッチング素子を冷却しつつ、コンデンサのエレメントよりもバスバーを積極的に冷却することができる。このため、高周波駆動化を図った場合、コンデンサのエレメントよりもバスバーの温度上昇が大きくなるとしても、バスバーを積極的に冷却して温度上昇を緩和し、かつバスバーの熱がコンデンサのエレメントに伝搬することも抑止できる。   According to the power conversion device of the present invention, with the above configuration, the bus bar can be more actively cooled than the capacitor element while cooling the switching element that is at a high temperature. For this reason, when high-frequency driving is used, even if the bus bar temperature rises larger than the capacitor element, the bus bar is actively cooled to mitigate the temperature rise, and the bus bar heat propagates to the capacitor element. Can also be deterred.

この発明の実施の形態1に係る電力変換装置を用いた電動パワートレインコンポーネントを搭載した自動車の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the motor vehicle carrying the electric power train component using the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る電力変換装置の部品配置と接続構成を示す図である。It is a figure which shows the components arrangement | positioning and connection structure of the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る電力変換装置の部品配置と接続構成を示す図である。It is a figure which shows the components arrangement | positioning and connection structure of a power converter device which concern on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る電力変換装置の部品配置と接続構成を示す図である。It is a figure which shows the components arrangement | positioning and connection structure of a power converter device which concern on Embodiment 3 of this invention.

以下、この発明に係る電力変換装置の好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a power conversion device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置を用いた電動パワートレインコンポーネントを搭載した自動車の概略構成を示している。
図1において、符号10は電力変換装置を示し、電力変換装置10は、電力を蓄える高電圧バッテリー20とモータ30との間で直流と交流の電力変換を行う。電力変換装置10は、電力を平滑化するコンデンサ11、制御によって駆動されるスイッチング素子12a、12b、12c、12d、12e、12f、スイッチング素子12a、12b、12c、12d、12e、12fのそれぞれに逆方向に併設されたダイオード13a、13b、13c、13d、13e、13fを備えている。なお、本実施の形態においては、高電圧バッテリー20はニッケル水素電池やリチウムイオン電池を、スイッチング素子12a、12b、12c、12d、12e、12fはシリコン(Si)のIGBTや炭化珪素(SiC)のMOSFETを、コンデンサ11はフィルムコンデンサをそれぞれ用いるが、これ以外であっても構わない。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an automobile equipped with an electric power train component using a power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, the code | symbol 10 shows a power converter device, and the power converter device 10 performs direct current | flow and alternating current power conversion between the high voltage battery 20 and the motor 30 which store electric power. The power conversion device 10 includes a capacitor 11 for smoothing power, switching elements 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, and 12f driven by control, and switching elements 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, and 12f. Diodes 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, and 13f provided in the direction are provided. In this embodiment, the high voltage battery 20 is a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery, and the switching elements 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, and 12f are silicon (Si) IGBTs or silicon carbide (SiC). A MOSFET and a capacitor 11 are used for the capacitor and a film capacitor may be used.

図2は、実施の形態1に係る電力変換装置10の部品配置と接続構成を示している。
図2において、コンデンサ11には第1の接続部14が設けられている。コンデンサ11は、エレメントが樹脂などのケースに内包されており、このエレメントに接続された第1の接続部14がコンデンサ11の外部に引き出された構成となっている。また、スイッチング素子12aには第2の接続部15が設けられている。コンデンサ11とスイッチング素子12aは冷却器16に配置されている。
FIG. 2 shows a component arrangement and a connection configuration of the power conversion device 10 according to the first embodiment.
In FIG. 2, the capacitor 11 is provided with a first connection portion 14. The capacitor 11 has an element enclosed in a case made of resin or the like, and the first connection portion 14 connected to the element is drawn out of the capacitor 11. The switching element 12a is provided with a second connection portion 15. The capacitor 11 and the switching element 12a are arranged in the cooler 16.

符号17は電気絶縁性熱伝導材を示し、電気絶縁性熱伝導材17は電気絶縁材17aと伝熱材17bとから構成されている。なお、前記においては、スイッチング素子12aとコンデンサ11、及び冷却器16との関係について説明したが、スイッチング素子12b、12c、12d、12e、12fのそれぞれとコンデンサ11、及び冷却器16との関係についても同様に構成されている。また、図2の破線で示すように、冷却器16に流体路Lを形成し、この流体路Lに冷却流体を通すように構成してもよい。この場合、スイッチング素子12a、12b、12c、12d、12e、12f、電気絶縁性熱伝導材17、及びコンデンサ11の冷却効果を一層高めることが可能になる。ここで、コンデンサ11は、発熱部がエレメントでこのエレメントがケースで覆われていることを考慮すると、流体路Lは、冷却器16の電気絶縁性熱伝導材17と接する部位に形成して、コンデンサ11の下の部位には形成しない構成としてもよい。このようにすることで、冷却器16の構造を簡素化して開発、製造工程を削減し、低コスト化が可能となり効果的である。   Reference numeral 17 denotes an electrically insulating heat conducting material, and the electrically insulating heat conducting material 17 is composed of an electrically insulating material 17a and a heat conducting material 17b. In the above description, the relationship between the switching element 12a, the capacitor 11, and the cooler 16 has been described. However, the relationship between the switching element 12b, 12c, 12d, 12e, and 12f, the capacitor 11, and the cooler 16 respectively. Is similarly configured. Further, as shown by a broken line in FIG. 2, a fluid path L may be formed in the cooler 16 and the cooling fluid may be passed through the fluid path L. In this case, the cooling effect of the switching elements 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, the electrically insulating heat conductive material 17, and the capacitor 11 can be further enhanced. Here, considering that the heat generating part is an element and the element is covered with a case, the capacitor 11 is formed in a portion where the fluid path L is in contact with the electrically insulating heat conductive material 17 of the cooler 16, It is good also as a structure which is not formed in the site | part under the capacitor | condenser 11. FIG. By doing so, the structure of the cooler 16 is simplified, the development and manufacturing processes are reduced, and the cost can be reduced, which is effective.

本実施の形態においては、コンデンサ11はリプルの除去用を想定しているが、たとえばノイズフィルタ用のコンデンサを含めるなどとしてもよい。また、図2においてスイッチング素子12a、12b、12c、12d、12e、12fとしているが、複数のスイッチング素子を内蔵したモジュールであってもよく、またダイオード13a、13b、13c、13d、13e、13fを内蔵してもよい。   In the present embodiment, it is assumed that the capacitor 11 is for ripple removal, but for example, a capacitor for a noise filter may be included. In FIG. 2, the switching elements 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, and 12f are used. However, the switching elements 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, and 12f may be used. It may be built in.

また、電気絶縁材17aは樹脂を、伝熱材17bはグリスをそれぞれ用いている。更に、第1の接続部14と第2の接続部15は溶接により接続されていることを想定するが、第1の接続部14と第2の接続部15の接続手段はこれに限らなくてもよい。また、本実施の形態において、電気絶縁性熱伝導材17は冷却器16にあらかじめ実装してもよく、あるいは第1の接続部14または第2の接続部15にあらかじめ固定する構成としてもよい。   The electrical insulating material 17a uses resin, and the heat transfer material 17b uses grease. Further, it is assumed that the first connection portion 14 and the second connection portion 15 are connected by welding, but the connection means of the first connection portion 14 and the second connection portion 15 is not limited to this. Also good. In the present embodiment, the electrically insulating heat conductive material 17 may be mounted in the cooler 16 in advance, or may be fixed in advance to the first connection portion 14 or the second connection portion 15.

前記のように、実施の形態1に係る電力変換装置10は、第1の接続部14をコンデンサ11の冷却器16に接する面に近接した位置から取り出すと共に、第2の接続部15をスイッチング素子12aの冷却器16に接する面に近接した位置から取り出している。また、第1の接続部14と第2の接続部15は互いに接続される構成とし、第1の接続部14と第2の接続部15の接続部分に一方が接し、他方は冷却器16に接する電気絶縁性熱伝導材17を設けている。これにより、高温となるスイッチング素子12aを冷却しつつ、コンデンサ11のエレメントよりも第1の接続部14と第2の接続部15、即ちバスバーを積極的に冷却することができる。このため、高周波駆動化を図った場合でも、この状況でコンデンサ11のエレメントよりもバスバーの温度上昇が大きくなるとしても、バスバーを積極的に冷却することからその温度上昇を緩和し、かつバスバーの熱がコンデンサ11のエレメントに伝搬することも抑止できる。   As described above, the power conversion device 10 according to the first embodiment takes out the first connecting portion 14 from a position close to the surface of the capacitor 11 that contacts the cooler 16 and also connects the second connecting portion 15 to the switching element. It is taken out from a position close to the surface in contact with the cooler 16 of 12a. Further, the first connecting portion 14 and the second connecting portion 15 are configured to be connected to each other, and one of the connecting portions of the first connecting portion 14 and the second connecting portion 15 is in contact with the cooler 16. An electrically insulating heat conductive material 17 is provided in contact therewith. Thereby, the 1st connection part 14 and the 2nd connection part 15, ie, a bus bar, can be actively cooled rather than the element of the capacitor | condenser 11, cooling the switching element 12a used as high temperature. For this reason, even when high frequency driving is achieved, even if the temperature rise of the bus bar is larger than the element of the capacitor 11 in this situation, the bus bar is actively cooled, so that the temperature rise is mitigated and the bus bar Propagation of heat to the element of the capacitor 11 can also be suppressed.

また、電気絶縁性熱伝導材17は、電気絶縁材17aとして樹脂を使用すると共に、伝熱材17bとしてグリスを使用することにより、電気絶縁を確保しつつバスバーの熱を積極的に放熱することができる。   The electrically insulating heat conducting material 17 uses resin as the electrically insulating material 17a and uses grease as the heat conducting material 17b to actively dissipate the heat of the bus bar while ensuring electrical insulation. Can do.

また、電気絶縁性熱伝導材17は、電気絶縁材17aとして樹脂を使用すると共に、伝熱材17bとしてグリスを使用し、冷却器16に接する構成としていることから、第1の接続部14と第2の接続部15の寸法の変化を吸収する弾性変形部を備えることになり、コンデンサ11と第1の接続部14ないしスイッチング素子12aと第2の接続部15の寸法公差を吸収することができる。   In addition, since the electrically insulating heat conducting material 17 uses resin as the electrically insulating material 17a and uses grease as the heat conducting material 17b and is in contact with the cooler 16, the first connecting portion 14 and An elastic deformation part that absorbs a change in the dimension of the second connection part 15 is provided, and a dimensional tolerance between the capacitor 11 and the first connection part 14 or the switching element 12a and the second connection part 15 can be absorbed. it can.

更に、電気絶縁性熱伝導材17が冷却器16、あるいは第1の接続部14ないし第2の接続部15にあらかじめ固定された構成とすることで、組み立ての容易性を確保しつつ、バスバーの積極的冷却を実現することができる。   Furthermore, the electric insulating heat conductive material 17 is configured to be fixed to the cooler 16 or the first connection portion 14 or the second connection portion 15 in advance, so that the ease of assembly can be secured and the bus bar Active cooling can be realized.

また、本実施の形態においては、電気絶縁性熱伝導材17の一面を第1の接続部14と第2の接続部15の接続部分に接する構成について説明したが、第1の接続部14と第2の接続部15の何れかに接する構成にしても前記と同様の効果を得ることができる。   Moreover, in this Embodiment, although the structure which contact | connects one surface of the electrically insulating heat conductive material 17 to the connection part of the 1st connection part 14 and the 2nd connection part 15 was demonstrated, the 1st connection part 14 and Even if it is configured to be in contact with any of the second connection portions 15, the same effect as described above can be obtained.

実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る電力変換装置について説明する。実施の形態2に係る電力変換装置は、実施の形態1で説明した電力変換装置10において、第1の接続部14と第2の接続部15をボルトを介して接続し、電気絶縁性熱伝導材17に袋ナット部を設け、ボルトを袋ナット部に螺合することにより第1の接続部14と第2の接続部15が締結されるように構成したものである。以下、実施の形態2に係る電力変換装置を図3を用いて説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a power converter according to Embodiment 2 of the present invention will be described. The power conversion device according to the second embodiment is the same as the power conversion device 10 described in the first embodiment, in which the first connection portion 14 and the second connection portion 15 are connected via bolts to electrically insulate heat conduction. The material 17 is provided with a cap nut portion, and the first connecting portion 14 and the second connecting portion 15 are fastened by screwing the bolt into the cap nut portion. Hereinafter, the power converter according to Embodiment 2 will be described with reference to FIG.

図3は、実施の形態2に係る電力変換装置の部品配置と接続構成を示している。図3において、符号17cは電気絶縁性熱伝導材17に設けられた袋ナット部を示し、ボルト18が袋ナット部17cに螺合することにより、第1の接続部14と第2の接続部15が締結される。   FIG. 3 shows the component arrangement and connection configuration of the power conversion device according to the second embodiment. In FIG. 3, the code | symbol 17c shows the cap nut part provided in the electrically insulating heat conductive material 17, and when the volt | bolt 18 screws together with the cap nut part 17c, the 1st connection part 14 and the 2nd connection part are shown. 15 is fastened.

なお、本実施の形態において、袋ナット部17cを設けた電気絶縁性熱伝導材17は、冷却器16にあらかじめ実装してもよく、あるいは第1の接続部14ないし第2の接続部15にあらかじめ固定して成す構成としてもよい。   In the present embodiment, the electrically insulating heat conductive material 17 provided with the cap nut portion 17c may be mounted in the cooler 16 in advance, or the first connecting portion 14 or the second connecting portion 15 may be mounted. It is good also as a structure fixed beforehand.

以上のようにすることにより、第1の接続部14と第2の接続部15はボルト18を介して接続され、電気絶縁性熱伝導材17は袋ナット部17cを設けており、第1の接続部14と第2の接続部15はボルト18によって袋ナット部17cに締結されることにより、ナットを追加して第1の接続部14と第2の接続部15をボルト18で締結することによる熱抵抗の増加による冷却器16への伝熱性の低下や、ナットの追加スペースを必要とすることによる小型化の阻害要因を抑止することができる。   By doing so, the first connecting portion 14 and the second connecting portion 15 are connected via the bolt 18, and the electrically insulating heat conducting material 17 is provided with the cap nut portion 17 c, The connecting portion 14 and the second connecting portion 15 are fastened to the cap nut portion 17c by the bolt 18 so that the nut is added and the first connecting portion 14 and the second connecting portion 15 are fastened by the bolt 18. Therefore, it is possible to suppress a decrease in heat transfer to the cooler 16 due to an increase in thermal resistance due to the above, and an obstacle to downsizing due to the need for an additional space for the nut.

また、電気絶縁性熱伝導材17が冷却器16、あるいは第1の接続部14ないし第2の接続部15にあらかじめ固定された構成とすることにより、組み立ての容易性を確保しつつ、バスバーの積極的冷却を実現することができる。   In addition, the configuration in which the electrically insulating heat conductive material 17 is fixed to the cooler 16 or the first connection portion 14 or the second connection portion 15 in advance makes it easy to assemble, while ensuring ease of assembly. Active cooling can be realized.

実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係る電力変換装置について説明する。図4は、実施の形態3に係る電力変換装置の部品配置と接続構成を示す図である。
実施の形態1では、コンデンサ11に第1の接続部14を設けると共に、スイッチング素子12aに第2の接続部15を設け、第1の接続部14と第2の接続部15を溶接により接続されている実施の形態を説明した。また、実施の形態2では、コンデンサ11に第1の接続部14を設けると共に、スイッチング素子12aに第2の接続部15を設け、第1の接続部14と第2の接続部15を電気絶縁性熱伝導材17に設けた袋ナット部にボルトを螺合して第1の接続部14と第2の接続部15を接続する実施の形態を説明した。
Embodiment 3 FIG.
Next, a power converter according to Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a component arrangement and a connection configuration of the power conversion device according to the third embodiment.
In the first embodiment, the capacitor 11 is provided with the first connection portion 14, the switching element 12 a is provided with the second connection portion 15, and the first connection portion 14 and the second connection portion 15 are connected by welding. The embodiment has been described. In the second embodiment, the capacitor 11 is provided with the first connection portion 14, the switching element 12 a is provided with the second connection portion 15, and the first connection portion 14 and the second connection portion 15 are electrically insulated. The embodiment in which the first connecting portion 14 and the second connecting portion 15 are connected by screwing a bolt into the cap nut portion provided in the heat conductive material 17 has been described.

実施の形態3に係る電力変換装置10は、コンデンサ11とスイッチング素子12aとを一つの接続部19で接続したものである。即ち、接続部19は、一端がスイッチング素子12aに接続されてスイッチング素子12aの冷却器16に接する面に近接した位置から取り出され、他端がコンデンサ11に接続されてコンデンサ11の冷却器16に接する面に近接した位置から取り出されている。なお、その他の構成については、実施の形態1と同様であり、同一符号を付すことにより説明を省略する。   In the power conversion device 10 according to the third embodiment, a capacitor 11 and a switching element 12a are connected by a single connecting portion 19. That is, one end of the connection portion 19 is connected to the switching element 12 a and is taken out from a position close to the surface of the switching element 12 a that contacts the cooler 16, and the other end is connected to the capacitor 11 to the cooler 16 of the capacitor 11. It is taken out from the position close to the contact surface. In addition, about another structure, it is the same as that of Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

この実施の形態3に係る電力変換装置10においても、実施の形態1で説明した効果と同様の効果を得ることができる。   Also in the power conversion device 10 according to the third embodiment, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.

以上、この発明の実施の形態1から3に係る電力変換装置について説明したが、この発明は、その発明の範囲において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   As described above, the power conversion device according to Embodiments 1 to 3 of the present invention has been described. However, within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, the embodiments can be appropriately modified, It can be omitted.

10 電力変換装置、11 コンデンサ、12a、12b、12c、12d、12e、12f スイッチング素子、13a、13b、13c、13d、13e、13f ダイオード、14 第1の接続部、15 第2の接続部、16 冷却器、17 電気絶縁性熱伝導材、17a 電気絶縁材、17b 伝熱材、17c 袋ナット部、18 ボルト、19 接続部、20 高電圧バッテリー、30 モータ、L 流体路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power converter device, 11 Capacitor, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f Switching element, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f Diode, 14 1st connection part, 15 2nd connection part, 16 Cooler, 17 Electrical insulating heat conduction material, 17a Electrical insulation material, 17b Heat conduction material, 17c Cap nut part, 18 bolt, 19 connection part, 20 High voltage battery, 30 Motor, L Fluid path

近年、ハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、電気自動車等の電動パワ
ートレインコンポーネントを搭載した自動車が普及している。これらの車両では、駆動力
を得るためのモータ(回転電機)とそれを駆動するためのインバータ、即ち電力変換装置
とを搭載している。この電力変換装置はパワー半導体素子を使用してバッテリーの電力を
直流から交流に変換しており、その変換に際して発生するリプルの除去等を目的に、平滑コンデンサを搭載している。この電力変換装置については、その搭載容易性を要求し小型化のニーズがある。電力変換装置の中で平滑コンデンサが占める容積割合は大きく、従ってそのサイズを小型化するための提案が従来からなされている。
In recent years, vehicles equipped with electric powertrain components such as hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, and electric vehicles have become widespread. These vehicles are equipped with a motor (rotary electric machine) for obtaining a driving force and an inverter for driving the motor, that is, a power converter. This power converter uses a power semiconductor element to convert battery power from direct current to alternating current, and is equipped with a smoothing capacitor for the purpose of removing ripples generated during the conversion. About this power converter, there is a need for downsizing because of its ease of mounting. The volume ratio occupied by the smoothing capacitor in the power conversion device is large, and therefore proposals for reducing the size have been made.

この発明に係る電力変換装置は、車両に搭載された回転電機と電力の授受を行う電力変換装置において、オン、オフの切り替えにより入力電力の変換を行うスイッチング素子と、前記入力電力を平滑化するコンデンサと、前記スイッチング素子と前記コンデンサを同一平面上に配置して冷却する冷却器と、一端が前記スイッチング素子に接続されて前記スイッチング素子の前記冷却器に接する面に近接した位置から取り出され、他端が前記コンデンサに接続されて前記コンデンサの前記冷却器に接する面に近接した位置から取り出された一つの接続部と、前記接続部に一面が接し、他面が前記冷却器に接する電気絶縁性熱伝導材と、を備えたものである。 A power conversion device according to the present invention is a power conversion device that exchanges power with a rotating electrical machine mounted on a vehicle. A switching element that converts input power by switching on and off, and smoothes the input power. A condenser, a cooler that cools the switching element and the capacitor by arranging them on the same plane, and one end connected to the switching element and taken out from a position close to the surface of the switching element that contacts the cooler; One connection part, the other end of which is connected to the capacitor and taken out from a position close to the surface of the capacitor that contacts the cooler, and one surface that contacts the connection part and the other surface that contacts the cooler A heat conductive material.

Claims (9)

車両に搭載された回転電機と電力の授受を行う電力変換装置において、
オン、オフの切り替えにより入力電力の変換を行うスイッチング素子と、
前記入力電力を平滑化するコンデンサと、
前記スイッチング素子と前記コンデンサを同一平面上に配置して冷却する冷却器と、
前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子の前記冷却器に接する面に近接した位置から取り出された第1の接続部と、
前記第1の接続部に接続されると共に、前記コンデンサに接続され、前記コンデンサの前記冷却器に接する面に近接した位置から取り出された第2の接続部と、
前記第1の接続部と前記第2の接続部の接続部分、もしくは前記第1の接続部と前記第2の接続部の何れかに一面が接し、他面が前記冷却器に接する電気絶縁性熱伝導材と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
In a power conversion device that exchanges power with a rotating electrical machine mounted on a vehicle,
A switching element that converts input power by switching on and off; and
A capacitor for smoothing the input power;
A cooler that cools the switching element and the capacitor by arranging them on the same plane;
A first connection portion connected to the switching element and taken out from a position close to a surface of the switching element that contacts the cooler;
A second connection portion connected to the first connection portion, connected to the capacitor, and taken out from a position close to a surface of the capacitor in contact with the cooler;
One surface is in contact with the connection portion of the first connection portion and the second connection portion, or one of the first connection portion and the second connection portion, and the other surface is in contact with the cooler. A heat conductive material;
A power conversion device comprising:
前記電気絶縁性熱伝導材は、前記第1の接続部と前記第2の接続部の寸法の変化を吸収する弾性変形部を備えていることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   2. The power conversion device according to claim 1, wherein the electrically insulating heat conductive material includes an elastic deformation portion that absorbs a change in dimensions of the first connection portion and the second connection portion. . 前記電気絶縁性熱伝導材に袋ナット部を設け、前記第1の接続部と前記第2の接続部はボルトによって前記袋ナット部に締結されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。   3. A cap nut portion is provided on the electrically insulating heat conductive material, and the first connection portion and the second connection portion are fastened to the cap nut portion by bolts. The power converter described. 車両に搭載された回転電機と電力の授受を行う電力変換装置において、
オン、オフの切り替えにより入力電力の変換を行うスイッチング素子と、
前記入力電力を平滑化するコンデンサと、
前記スイッチング素子と前記コンデンサを同一平面上に配置して冷却する冷却器と、
一端が前記スイッチング素子に接続されて前記スイッチング素子の前記冷却器に接する面に近接した位置から取り出され、他端が前記コンデンサに接続されて前記コンデンサの前記冷却器に接する面に近接した位置から取り出された接続部と、
前記接続部に一面が接し、他面が前記冷却器に接する電気絶縁性熱伝導材と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
In a power conversion device that exchanges power with a rotating electrical machine mounted on a vehicle,
A switching element that converts input power by switching on and off; and
A capacitor for smoothing the input power;
A cooler that cools the switching element and the capacitor by arranging them on the same plane;
One end is connected to the switching element and taken out from a position close to the surface of the switching element that contacts the cooler, and the other end is connected to the capacitor from a position close to the surface of the capacitor that contacts the cooler The removed connection, and
One surface is in contact with the connection portion, the other surface is in contact with the cooler, an electrically insulating heat conductive material,
A power conversion device comprising:
前記電気絶縁性熱伝導材は、前記接続部の寸法の変化を吸収する弾性変形部を備えていることを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 4, wherein the electrically insulating heat conductive material includes an elastic deformation portion that absorbs a change in a dimension of the connection portion. 前記電気絶縁性熱伝導材は、電気絶縁性を有する樹脂と伝熱性を有するグリスにより構成されていることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrically insulating heat conductive material is made of an electrically insulating resin and thermally conductive grease. 前記電気絶縁性熱伝導材は、前記冷却器にあらかじめ固定されていることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to any one of claims 1 to 6, wherein the electrically insulating heat conductive material is fixed to the cooler in advance. 前記電気絶縁性熱伝導材は、前記第1の接続部または前記第2の接続部にあらかじめ固定されていることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の電力変換装置。   4. The power conversion device according to claim 1, wherein the electrically insulating heat conductive material is fixed in advance to the first connection portion or the second connection portion. 5. 前記冷却器は、少なくとも前記電気絶縁性熱伝導材と接する部位に冷却流体を通す流体路を有することを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 1 to 8, wherein the cooler has a fluid path for passing a cooling fluid through at least a portion in contact with the electrically insulating heat conductive material.
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