JP2019165170A

JP2019165170A - Power control unit cooling structure

Info

Publication number: JP2019165170A
Application number: JP2018053184A
Authority: JP
Inventors: 宏坡李; Goeng Pa Lee; 竜也上田; Tatsuya Ueda
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2019-09-26

Abstract

To provide a power control unit cooling structure capable of improving productivity and improving heat dissipation from a reactor.SOLUTION: Power cards 141 to 147 have heat radiation surfaces 148 and 149 on the front surface and the back surface, respectively. The power cards 141 to 147 are arranged side by side and sandwiched between a first branch path 194 and a second branch path 195 of a cooling water path 193 from both the front and back sides. Further, the second branch path 195 is in contact with the left side surface, front surface, and right side surface of a metal case 131 that accommodates a reactor 25.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、ハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に搭載されるパワーコントロールユニットの冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure for a power control unit mounted on a hybrid vehicle (HV) or an electric vehicle (EV).

ハイブリッド車や電気自動車には、モータジェネレータと、モータジェネレータに対する電力の入出力を制御するＰＣＵ（Power Control Unit：パワーコントロールユニット）とが搭載されている。 A hybrid vehicle and an electric vehicle are equipped with a motor generator and a PCU (Power Control Unit) that controls input / output of electric power to / from the motor generator.

ＰＣＵは、駆動用電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータで昇圧された電圧を交流電圧に変換するインバータとを備えている。昇圧コンバータは、リアクトルと、２個の半導体スイッチング素子の直列回路とを含む。インバータは、２個の半導体スイッチング素子の直列回路をモータジェネレータの各相に対応して設け、それらの直列回路を互いに並列に接続して構成されている。 The PCU includes a boost converter that boosts the voltage of the driving battery and an inverter that converts the voltage boosted by the boost converter into an AC voltage. The boost converter includes a reactor and a series circuit of two semiconductor switching elements. The inverter is configured by providing a series circuit of two semiconductor switching elements corresponding to each phase of the motor generator, and connecting these series circuits in parallel to each other.

かかる構成のＰＣＵでは、リアクトルおよび各半導体スイッチング素子からの発熱が問題となる。そこで、リアクトルの底面を放熱部材に接合し、また、２個の半導体スイッチング素子の直列回路が作り込まれたチップをその表裏両側からヒートスプレッダで挟み込むことによりパワーカードを形成し、そのパワーカードと冷却水が流通する冷却板とを交互に積層する構成が提案されている。 In the PCU having such a configuration, heat generation from the reactor and each semiconductor switching element becomes a problem. Therefore, the bottom surface of the reactor is joined to the heat dissipation member, and a power card is formed by sandwiching a chip in which a series circuit of two semiconductor switching elements is built from both sides with a heat spreader, and cooling the power card. A configuration in which cooling plates through which water flows is alternately laminated has been proposed.

特開２０１７−１１２７６８号公報JP 2017-1112768 A

ところが、パワーカードと冷却板とを良好に密着させて冷却性能を高めるには、パワーカードと冷却板との積層体を締め付ける面圧を管理しなければならず、それらの組み立てに時間およびコストがかかる。 However, in order to improve the cooling performance by bringing the power card and the cooling plate into close contact with each other, it is necessary to manage the surface pressure at which the laminate of the power card and the cooling plate is tightened. Take it.

また、リアクトルから発生する熱に関しては、リアクトルの底面から放熱部材に放熱されるのみであり、大電力の出力時に放熱が発熱に追いつかず、リアクトルが高温となるので、出力電力が制限されるという問題もある。 In addition, the heat generated from the reactor is only radiated from the bottom surface of the reactor to the heat radiating member, and the heat is not caught up with the heat generated when high power is output, and the reactor becomes hot, so the output power is limited. There is also a problem.

本発明の目的は、生産性の向上およびリアクトルからの放熱性の向上を図ることができる、パワーコントロールユニットの冷却構造を提供することである。 The objective of this invention is providing the cooling structure of a power control unit which can aim at the improvement of productivity and the improvement of the heat dissipation from a reactor.

前記の目的を達成するため、本発明に係るパワーコントロールユニットの冷却構造は、複数の面を有するケースに収容されたリアクトルと、半導体スイッチング素子を内蔵し、第１平面およびその反対側の第２平面ならびに第１平面および第２平面の周囲を取り囲む周縁部を有するモジュールとを備えるパワーコントロールユニットにおける冷却構造であって、冷媒を流通させる冷媒路がモジュールを第１平面側および第２平面側の両側から挟んで第１平面および第２平面に接触して設けられ、ケースの少なくとも１つの面に、冷媒路が接触している。 To achieve the above object, a cooling structure for a power control unit according to the present invention includes a reactor housed in a case having a plurality of surfaces, a semiconductor switching element, and a first plane and a second on the opposite side. A cooling structure in a power control unit comprising a plane and a module having a peripheral portion surrounding the first plane and the second plane, and a refrigerant path through which the refrigerant flows is arranged on the first plane side and the second plane side. The refrigerant path is in contact with at least one surface of the case, and is provided in contact with the first plane and the second plane across both sides.

この構成によれば、第１平面とその反対側に第２平面とを有するモジュールが第１平面側および第２平面側の両側から冷媒路に挟まれている。そのため、冷媒路を流れる冷媒によりモジュールの第１平面および第２平面を冷却することができ、モジュールに内蔵されている半導体スイッチング素子を冷却することができる。すなわち、冷媒路を流れる冷媒とモジュールに内蔵されている半導体スイッチング素子との間でモジュールの第１平面および第２平面を介して熱交換を行うことができ、その熱交換により、半導体スイッチング素子を冷却することができる。 According to this configuration, the module having the first plane and the second plane on the opposite side is sandwiched by the refrigerant path from both the first plane side and the second plane side. Therefore, the first plane and the second plane of the module can be cooled by the refrigerant flowing through the refrigerant path, and the semiconductor switching element incorporated in the module can be cooled. That is, heat exchange can be performed between the refrigerant flowing through the refrigerant path and the semiconductor switching element incorporated in the module via the first plane and the second plane of the module, and the semiconductor switching element is obtained by the heat exchange. Can be cooled.

また、複数のモジュールが設けられる構成では、その複数のモジュールを冷媒路に沿って並べて配置すれば、モジュールと冷媒路とを積層する必要がないので、モジュールと冷媒路とを良好に密着させるための面圧の管理が簡単である。そのため、それらの組み立てに要する時間およびコストの低減させることができる。しかも、モジュールと冷媒路とが積層される構成では、モジュール間の間隔が狭いので、リアクトルを収容するケースに支持されるバスバーとモジュールに設けられる端子とを接続する方法がレーザ溶接に限られるのに対し、複数のモジュールが冷媒路に沿って並べて配置される場合、バスバーとモジュールの端子との接続をねじ締結により達成することができる。そのため、レーザ溶接機の導入のための設備投資を不要にでき、また、バスバーとモジュールの端子との接続作業の簡素化による作業コストの削減を図ることができる。 Further, in a configuration in which a plurality of modules are provided, if the plurality of modules are arranged side by side along the refrigerant path, there is no need to stack the module and the refrigerant path, so that the module and the refrigerant path are in good contact with each other. Management of surface pressure is easy. Therefore, the time and cost required for assembling them can be reduced. In addition, in the configuration in which the module and the refrigerant path are stacked, since the interval between the modules is narrow, the method of connecting the bus bar supported by the case housing the reactor and the terminal provided in the module is limited to laser welding. On the other hand, when a plurality of modules are arranged side by side along the refrigerant path, the connection between the bus bar and the terminal of the module can be achieved by screw fastening. Therefore, the capital investment for introducing the laser welding machine can be eliminated, and the work cost can be reduced by simplifying the connection work between the bus bar and the module terminals.

そして、冷媒路がリアクトルを収容するケースの複数の面のうちの少なくとも１つの面に接触しているので、冷媒路を流れる冷媒によりリアクトルを良好に冷却することができる。その結果、リアクトルの温度上昇を抑制することができ、リアクトルにおける損失の低減を図ることができる。また、リアクトルおよび半導体スイッチング素子の温度上昇を抑制できるので、リアクトルおよび半導体スイッチング素子によって昇圧コンバータが構成される場合に、昇圧コンバータを大電力化することができ、パワーコントロールユニットの出力密度を向上させることができる。 Since the refrigerant path is in contact with at least one of the plurality of faces of the case housing the reactor, the reactor can be cooled favorably by the refrigerant flowing through the refrigerant path. As a result, the temperature rise of the reactor can be suppressed, and the loss in the reactor can be reduced. Moreover, since the temperature rise of a reactor and a semiconductor switching element can be suppressed, when a boost converter is comprised by a reactor and a semiconductor switching element, a boost converter can be increased in electric power and the output density of a power control unit is improved. be able to.

パワーコントロールユニットは、バスバーが支持される端子台を備え、モジュールは、半導体スイッチング素子と電気的に接続された端子を備え、当該端子は、バスバーに接触した状態で端子台にねじ締結により固定されてもよい。 The power control unit includes a terminal block on which the bus bar is supported, the module includes a terminal electrically connected to the semiconductor switching element, and the terminal is fixed to the terminal block by screw fastening while being in contact with the bus bar. May be.

パワーカードと冷却板とが積層された従来の構成では、モジュールは、端子とバスバーとの接合および冷却板による挟持力で支持され、バスバーを支持する端子台に固定されない。そのため、パワーコントロールユニットが振動したときに、パワーカードが振動し、バスバーや端子に応力が集中して、金属疲労による破壊が発生するおそれがある。そこで、パワーカードに内蔵されている回路基板と端子との接続に応力を緩和できる特殊なコネクタが使用される。また、モータを制御する制御基板をパワーコントロールユニットに固定するためのねじにゴムワッシャーが仕様される。さらには、パワーコントロールユニットを車両に取り付けるブラケットにゴムマウントが使用される。これらの３重の緩衝構造により、パワーカードの振動を抑制しているが、部品点数の増加によるコストアップの問題がある。 In the conventional configuration in which the power card and the cooling plate are stacked, the module is supported by the joining of the terminal and the bus bar and the clamping force by the cooling plate, and is not fixed to the terminal block that supports the bus bar. Therefore, when the power control unit vibrates, the power card vibrates, stress concentrates on the bus bar and the terminal, and there is a possibility that destruction due to metal fatigue occurs. Therefore, a special connector that can relieve stress is used for connection between the circuit board and the terminal built in the power card. A rubber washer is used as a screw for fixing a control board for controlling the motor to the power control unit. Furthermore, a rubber mount is used for the bracket for attaching the power control unit to the vehicle. Although the vibration of the power card is suppressed by these triple buffer structures, there is a problem of cost increase due to an increase in the number of parts.

これに対し、モジュールの端子とバスバーとが端子台に固定される構成では、パワーコントロールユニットが振動したときに、モジュールが振動することを抑制でき、バスバーとモジュールの端子との接続部分に加わる応力を低減することができる。その結果、パワーコントロールユニットの耐振動性能が向上し、従来の構造に採用されている３重の緩衝構造を不要にすることができ、コストの低減を図ることができる。 On the other hand, in the configuration in which the module terminal and bus bar are fixed to the terminal block, when the power control unit vibrates, the module can be prevented from vibrating, and the stress applied to the connection portion between the bus bar and the module terminal. Can be reduced. As a result, the vibration resistance performance of the power control unit is improved, the triple buffer structure employed in the conventional structure can be eliminated, and the cost can be reduced.

本発明によれば、生産性の向上およびリアクトルからの放熱性の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve productivity and heat dissipation from the reactor.

本発明の一実施形態に係るＰＣＵを備えるハイブリッドシステムの回路図である。It is a circuit diagram of a hybrid system provided with PCU concerning one embodiment of the present invention. ＰＣＵの図解的な側面図である。It is an illustration side view of PCU. 図２に示される側面をＰＣＵの正面とした場合のＰＣＵの図解的な左側面図である。FIG. 3 is a schematic left side view of the PCU when the side surface shown in FIG. 2 is the front side of the PCU. 図２に示される切断面線Ａ−ＡにおけるＰＣＵの図解的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the PCU taken along a cutting plane line AA shown in FIG. 2. 図４に示される第１分岐路および第２分岐路の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a first branch path and a second branch path shown in FIG. 4. 冷却水路の構成の変形例を示す図解的な断面図である。It is an illustration sectional view showing the modification of the composition of a cooling channel.

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

＜ハイブリッドシステム＞
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＣＵ４を備えるハイブリッドシステム１の回路図である。 <Hybrid system>
FIG. 1 is a circuit diagram of a hybrid system 1 including a PCU 4 according to an embodiment of the present invention.

ハイブリッドシステム１は、発電機２および駆動モータ３を含む。また、ハイブリッドシステム１には、図示されていないが、エンジンが含まれる。エンジンは、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンである。 The hybrid system 1 includes a generator 2 and a drive motor 3. The hybrid system 1 includes an engine (not shown). The engine is, for example, a gasoline engine or a diesel engine.

発電機２は、モータジェネレータ（ＭＧ１）であり、たとえば、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータからなる。発電機２の回転軸は、エンジン（図示せず）のクランクシャフトと機械的に連結されている。発電機２は、エンジンの停止時に、エンジンをクランキングさせるスタータモータとして使用される。エンジンの始動後、発電機２は、エンジンの動力を電力に変換する発電機として機能する。 The generator 2 is a motor generator (MG1), and is composed of, for example, an IPM (Interior Permanent Magnet) motor. The rotating shaft of the generator 2 is mechanically coupled to a crankshaft of an engine (not shown). The generator 2 is used as a starter motor that cranks the engine when the engine is stopped. After the engine is started, the generator 2 functions as a generator that converts engine power into electric power.

駆動モータ３は、モータジェネレータ（ＭＧ２）であり、たとえば、ブラシレスＤＣモータからなる。駆動モータ３の回転軸は、動力伝達機構に連結されている。動力伝達機構には、デファレンシャルギヤが含まれており、駆動モータ３の動力は、デファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤから左右の前輪または後輪からなる駆動輪に分配されて伝達される。 The drive motor 3 is a motor generator (MG2), and is composed of, for example, a brushless DC motor. The rotating shaft of the drive motor 3 is connected to a power transmission mechanism. The power transmission mechanism includes a differential gear, and the power of the drive motor 3 is transmitted to the differential gear, and is distributed and transmitted from the differential gear to drive wheels including left and right front wheels or rear wheels.

また、ハイブリッドシステム１は、発電機２および駆動モータ３をそれぞれ制御するためのＰＣＵ（Power Control Unit：パワーコントロールユニット）４と、複数の二次電池を組み合わせた組電池からなる駆動用電池５とが搭載されている。 The hybrid system 1 includes a PCU (Power Control Unit) 4 for controlling the generator 2 and the drive motor 3 respectively, and a driving battery 5 composed of an assembled battery in which a plurality of secondary batteries are combined. Is installed.

＜ＰＣＵの回路構成＞
ＰＣＵ４は、駆動用電池５の電圧を昇圧する昇圧コンバータ１１、昇圧コンバータ１１で昇圧された電圧を交流電圧に変換するインバータ１２，１３、昇圧コンバータ１１のリプル電流および駆動用電池５の電圧の変動を吸収するコンデンサ１４および昇圧コンバータ１１による昇圧後の電圧の変動を吸収するコンデンサ１５を備えている。 <PCU circuit configuration>
The PCU 4 includes a boost converter 11 that boosts the voltage of the drive battery 5, inverters 12 and 13 that convert the voltage boosted by the boost converter 11 into an AC voltage, ripple current of the boost converter 11, and fluctuations in the voltage of the drive battery 5. And a capacitor 15 that absorbs fluctuations in voltage after boosting by the boost converter 11.

昇圧コンバータ１１は、２個のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）２１，２２と、２個のＦＷＤ（FWD: Free Wheeling Diode：還流ダイオード）２３，２４と、リアクトル２５とを含む。一方のＩＧＢＴ２１のエミッタが他方のＩＧＢＴ２２のコレクタと接続されることにより、２個のＩＧＢＴ２１，２２は、直列に接続されている。一方のＩＧＢＴ２１のコレクタは、ＤＣ配線２６と接続されている。他方のＩＧＢＴ２２のエミッタは、Ｎ配線２７と接続されている。Ｎ配線２７は、駆動用電池５の負極と接続されている。２個のＦＷＤ２３，２４は、それぞれＩＧＢＴ２１，２２と並列に設けられ、それぞれのアノードがＩＧＢＴ２１，２２のエミッタと接続され、それぞれのカソードがＩＧＢＴ２１，２２のコレクタと接続されている。リアクトル２５は、その一端がＰ配線２８を介して駆動用電池５の正極と接続され、他端が２個のＩＧＢＴ２１，２２間とＪ配線２９を介して接続されている。 Boost converter 11 includes two IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) 21 and 22, two FWDs (FWD: Free Wheeling Diodes) 23 and 24, and a reactor 25. By connecting the emitter of one IGBT 21 with the collector of the other IGBT 22, the two IGBTs 21 and 22 are connected in series. The collector of one IGBT 21 is connected to the DC wiring 26. The emitter of the other IGBT 22 is connected to the N wiring 27. The N wiring 27 is connected to the negative electrode of the driving battery 5. The two FWDs 23 and 24 are provided in parallel with the IGBTs 21 and 22, respectively, the anodes are connected to the emitters of the IGBTs 21 and 22, and the cathodes are connected to the collectors of the IGBTs 21 and 22. Reactor 25 has one end connected to the positive electrode of drive battery 5 via P wiring 28, and the other end connected between two IGBTs 21 and 22 via J wiring 29.

インバータ１２は、発電機２に対応づけて設けられている。インバータ１２は、６個のＩＧＢＴ３１Ｕ，３２Ｕ，３１Ｖ，３２Ｖ，３１Ｗ，３２Ｗと、６個のＦＷＤ３３Ｕ，３４Ｕ，３３Ｖ，３４Ｖ，３３Ｗ，３４Ｗとを含む。 The inverter 12 is provided in association with the generator 2. Inverter 12 includes six IGBTs 31U, 32U, 31V, 32V, 31W, and 32W, and six FWDs 33U, 34U, 33V, 34V, 33W, and 34W.

６個のＩＧＢＴ３１Ｕ，３２Ｕ，３１Ｖ，３２Ｖ，３１Ｗ，３２Ｗは、２個のＩＧＢＴ３１Ｕ，３２Ｕの組、２個のＩＧＢＴ３１Ｖ，３２Ｖの組および２個のＩＧＢＴ３１Ｗ，３２Ｗの組に分かれている。 The six IGBTs 31U, 32U, 31V, 32V, 31W, and 32W are divided into a set of two IGBTs 31U and 32U, a set of two IGBTs 31V and 32V, and a set of two IGBTs 31W and 32W.

２個のＩＧＢＴ３１Ｕ，３２Ｕの組において、一方のＩＧＢＴ３１Ｕのエミッタが他方のＩＧＢＴ３２Ｕのコレクタと接続されることにより、ＩＧＢＴ３１Ｕ，３２Ｕが直列に接続されている。２個のＩＧＢＴ３１Ｕ，３２Ｕの接続点（ＩＧＢＴ３１ＵのエミッタおよびＩＧＢＴ３２Ｕのコレクタ）は、Ｕ相配線３５を介して発電機２のＵ相巻線と接続されている。２個のＦＷＤ３３Ｕ，３４Ｕは、それぞれＩＧＢＴ３１Ｕ，３２Ｕと並列に設けられ、それぞれのアノードがＩＧＢＴ３１Ｕ，３２Ｕのエミッタと接続され、それぞれのカソードがＩＧＢＴ３１Ｕ，３２Ｕのコレクタと接続されている。 In the set of two IGBTs 31U and 32U, the IGBT 31U and 32U are connected in series by connecting the emitter of one IGBT 31U to the collector of the other IGBT 32U. A connection point between the two IGBTs 31U and 32U (the emitter of the IGBT 31U and the collector of the IGBT 32U) is connected to the U-phase winding of the generator 2 via the U-phase wiring 35. The two FWDs 33U and 34U are provided in parallel with the IGBTs 31U and 32U, respectively, the anodes are connected to the emitters of the IGBTs 31U and 32U, and the cathodes are connected to the collectors of the IGBTs 31U and 32U.

２個のＩＧＢＴ３１Ｖ，３２Ｖの組において、一方のＩＧＢＴ３１Ｖのエミッタが他方のＩＧＢＴ３２Ｖのコレクタと接続されることにより、ＩＧＢＴ３１Ｖ，３２Ｖが直列に接続されている。２個のＩＧＢＴ３１Ｖ，３２Ｖの接続点（ＩＧＢＴ３１ＶのエミッタおよびＩＧＢＴ３２Ｖのコレクタ）は、Ｖ相配線３６を介して発電機２のＶ相巻線と接続されている。２個のＦＷＤ３３Ｖ，３４Ｖは、それぞれＩＧＢＴ３１Ｖ，３２Ｖと並列に設けられ、それぞれのアノードがＩＧＢＴ３１Ｖ，３２Ｖのエミッタと接続され、それぞれのカソードがＩＧＢＴ３１Ｖ，３２Ｖのコレクタと接続されている。 In the set of two IGBTs 31V and 32V, the IGBT 31V and 32V are connected in series by connecting the emitter of one IGBT 31V to the collector of the other IGBT 32V. The connection point between the two IGBTs 31V and 32V (the emitter of the IGBT 31V and the collector of the IGBT 32V) is connected to the V-phase winding of the generator 2 via the V-phase wiring 36. The two FWDs 33V and 34V are provided in parallel with the IGBTs 31V and 32V, respectively, the anodes are connected to the emitters of the IGBTs 31V and 32V, and the cathodes are connected to the collectors of the IGBTs 31V and 32V.

２個のＩＧＢＴ３１Ｗ，３２Ｗの組において、一方のＩＧＢＴ３１Ｗのエミッタが他方のＩＧＢＴ３２Ｗのコレクタと接続されることにより、ＩＧＢＴ３１Ｗ，３２Ｗが直列に接続されている。２個のＩＧＢＴ３１Ｗ，３２Ｗの接続点（ＩＧＢＴ３１ＷのエミッタおよびＩＧＢＴ３２Ｗのコレクタ）は、Ｗ相配線３７を介して発電機２のＷ相巻線と接続されている。２個のＦＷＤ３３Ｗ，３４Ｗは、それぞれＩＧＢＴ３１Ｗ，３２Ｗと並列に設けられ、それぞれのアノードがＩＧＢＴ３１Ｕ，３２Ｕのエミッタと接続され、それぞれのカソードがＩＧＢＴ３１Ｗ，３２Ｗのコレクタと接続されている。 In a set of two IGBTs 31W and 32W, the IGBT 31W and 32W are connected in series by connecting the emitter of one IGBT 31W to the collector of the other IGBT 32W. A connection point between the two IGBTs 31 W and 32 W (the emitter of the IGBT 31 W and the collector of the IGBT 32 W) is connected to the W-phase winding of the generator 2 via the W-phase wiring 37. The two FWDs 33W and 34W are provided in parallel with the IGBTs 31W and 32W, respectively, the anodes are connected to the emitters of the IGBTs 31U and 32U, and the cathodes are connected to the collectors of the IGBTs 31W and 32W.

ＩＧＢＴ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの各コレクタは、ＤＣ配線２６と接続され、ＩＧＢＴ３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗの各エミッタは、Ｎ配線２７と接続されている。 The collectors of the IGBTs 31U, 31V, and 31W are connected to the DC wiring 26, and the emitters of the IGBTs 32U, 32V, and 32W are connected to the N wiring 27.

インバータ１３は、駆動モータ３に対応づけて設けられている。インバータ１２は、６個のＩＧＢＴ４１Ｕ，４２Ｕ，４１Ｖ，４２Ｖ，４１Ｗ，４２Ｗと、６個のＦＷＤ４３Ｕ，４４Ｕ，４３Ｖ，４４Ｖ，４３Ｗ，４４Ｗとを含む。 The inverter 13 is provided in association with the drive motor 3. The inverter 12 includes six IGBTs 41U, 42U, 41V, 42V, 41W, 42W and six FWDs 43U, 44U, 43V, 44V, 43W, 44W.

６個のＩＧＢＴ４１Ｕ，４２Ｕ，４１Ｖ，４２Ｖ，４１Ｗ，４２Ｗは、２個のＩＧＢＴ４１Ｕ，４２Ｕの組、２個のＩＧＢＴ４１Ｖ，４２Ｖの組および２個のＩＧＢＴ４１Ｗ，４２Ｗの組に分かれている。 The six IGBTs 41U, 42U, 41V, 42V, 41W, and 42W are divided into a group of two IGBTs 41U and 42U, a group of two IGBTs 41V and 42V, and a group of two IGBTs 41W and 42W.

２個のＩＧＢＴ４１Ｕ，４２Ｕの組において、一方のＩＧＢＴ４１Ｕのエミッタが他方のＩＧＢＴ４２Ｕのコレクタと接続されることにより、ＩＧＢＴ４１Ｕ，４２Ｕが直列に接続されている。２個のＩＧＢＴ４１Ｕ，４２Ｕの接続点（ＩＧＢＴ４１ＵのエミッタおよびＩＧＢＴ４２Ｕのコレクタ）は、Ｕ相配線４５を介して駆動モータ３のＵ相巻線と接続されている。２個のＦＷＤ４３Ｕ，４４Ｕは、それぞれＩＧＢＴ４１Ｕ，４２Ｕと並列に設けられ、それぞれのアノードがＩＧＢＴ４１Ｕ，４２Ｕのエミッタと接続され、それぞれのカソードがＩＧＢＴ４１Ｕ，４２Ｕのコレクタと接続されている。 In the set of two IGBTs 41U and 42U, the IGBTs 41U and 42U are connected in series by connecting the emitter of one IGBT 41U to the collector of the other IGBT 42U. The connection point between the two IGBTs 41U and 42U (the emitter of the IGBT 41U and the collector of the IGBT 42U) is connected to the U-phase winding of the drive motor 3 via the U-phase wiring 45. The two FWDs 43U and 44U are provided in parallel with the IGBTs 41U and 42U, respectively, their anodes are connected to the emitters of the IGBTs 41U and 42U, and the respective cathodes are connected to the collectors of the IGBTs 41U and 42U.

２個のＩＧＢＴ４１Ｖ，４２Ｖの組において、一方のＩＧＢＴ４１Ｖのエミッタが他方のＩＧＢＴ４２Ｖのコレクタと接続されることにより、ＩＧＢＴ４１Ｖ，４２Ｖが直列に接続されている。２個のＩＧＢＴ４１Ｖ，４２Ｖの接続点（ＩＧＢＴ４１ＶのエミッタおよびＩＧＢＴ４２Ｖのコレクタ）は、Ｖ相配線４６を介して駆動モータ３のＶ相巻線と接続されている。２個のＦＷＤ４３Ｖ，４４Ｖは、それぞれＩＧＢＴ４１Ｖ，４２Ｖと並列に設けられ、それぞれのアノードがＩＧＢＴ４１Ｖ，４２Ｖのエミッタと接続され、それぞれのカソードがＩＧＢＴ４１Ｖ，４２Ｖのコレクタと接続されている。 In the set of two IGBTs 41V and 42V, the IGBT 41V and 42V are connected in series by connecting the emitter of one IGBT 41V to the collector of the other IGBT 42V. A connection point between the two IGBTs 41V and 42V (the emitter of the IGBT 41V and the collector of the IGBT 42V) is connected to the V-phase winding of the drive motor 3 via the V-phase wiring 46. The two FWDs 43V and 44V are provided in parallel with the IGBTs 41V and 42V, respectively, the anodes are connected to the emitters of the IGBTs 41V and 42V, and the cathodes are connected to the collectors of the IGBTs 41V and 42V.

２個のＩＧＢＴ４１Ｗ，４２Ｗの組において、一方のＩＧＢＴ４１Ｗのエミッタが他方のＩＧＢＴ４２Ｗのコレクタと接続されることにより、ＩＧＢＴ４１Ｗ，４２Ｗが直列に接続されている。２個のＩＧＢＴ４１Ｗ，４２Ｗの接続点（ＩＧＢＴ４１ＷのエミッタおよびＩＧＢＴ４２Ｗのコレクタ）は、Ｗ相配線４７を介して駆動モータ３のＷ相巻線と接続されている。２個のＦＷＤ４３Ｗ，４４Ｗは、それぞれＩＧＢＴ４１Ｗ，４２Ｗと並列に設けられ、それぞれのアノードがＩＧＢＴ４１Ｗ，４２Ｗのエミッタと接続され、それぞれのカソードがＩＧＢＴ４１Ｗ，４２Ｗのコレクタと接続されている。 In the set of two IGBTs 41W and 42W, the IGBT 41W and 42W are connected in series by connecting the emitter of one IGBT 41W to the collector of the other IGBT 42W. A connection point between the two IGBTs 41 W and 42 W (the emitter of the IGBT 41 W and the collector of the IGBT 42 W) is connected to the W-phase winding of the drive motor 3 via the W-phase wiring 47. The two FWDs 43W and 44W are provided in parallel with the IGBTs 41W and 42W, respectively, their anodes are connected to the emitters of the IGBTs 41W and 42W, and the respective cathodes are connected to the collectors of the IGBTs 41W and 42W.

コンデンサ１４は、その一端がＰ配線２８と接続され、他端がＮ配線２７と接続されている。 The capacitor 14 has one end connected to the P wiring 28 and the other end connected to the N wiring 27.

コンデンサ１５は、その一端がＤＣ配線２６と接続され、他端がＮ配線２７と接続されている。 The capacitor 15 has one end connected to the DC wiring 26 and the other end connected to the N wiring 27.

また、ＰＣＵ４には、７個の電流センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７が備えられている。電流センサ５１〜５７は、それぞれＮ配線２７、Ｕ相配線３５、Ｖ相配線３６、Ｗ相配線３７、Ｕ相配線４５、Ｖ相配線４６およびＷ相配線４７を流れる電流を検出する。 The PCU 4 includes seven current sensors 51, 52, 53, 54, 55, 56, and 57. Current sensors 51 to 57 detect currents flowing through N wiring 27, U phase wiring 35, V phase wiring 36, W phase wiring 37, U phase wiring 45, V phase wiring 46 and W phase wiring 47, respectively.

＜ＰＣＵの機械的構成＞
図２は、ＰＣＵ４の図解的な側面図である。図３は、図２に示される側面をＰＣＵ４の正面とした場合のＰＣＵ４の図解的な左側面図である。図４は、図２に示される切断面線Ａ−ＡにおけるＰＣＵ４の図解的な断面図である。なお、以下では、図２に示される側面をＰＣＵ４の正面とし、ＰＣＵ４をその正面側から見たときを基準に前後左右を規定する。 <Mechanical structure of PCU>
FIG. 2 is a schematic side view of the PCU 4. FIG. 3 is a schematic left side view of the PCU 4 when the side surface shown in FIG. 2 is the front side of the PCU 4. 4 is a schematic cross-sectional view of the PCU 4 taken along a cutting plane line AA shown in FIG. In the following, the side surface shown in FIG. 2 is defined as the front surface of the PCU 4, and the front, rear, left and right are defined with reference to the PCU 4 viewed from the front side.

ＰＣＵ４は、図２および図３に示されるように、上面が開放された四角容器状で樹脂製の樹脂ケース６１を備えている。樹脂ケース６１内には、コンデンサ１４，１５を構成するフィルムコンデンサ６２が収容されている。フィルムコンデンサ６２は、樹脂ケース６１内に充填された樹脂により封止されている。 As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the PCU 4 includes a resin case 61 made of a resin in a square container shape with an open upper surface. A film capacitor 62 constituting the capacitors 14 and 15 is accommodated in the resin case 61. The film capacitor 62 is sealed with a resin filled in the resin case 61.

樹脂ケース６１の一側面には、図２に示されるように、上端部および下端部にそれぞれ端子台６３，６４が樹脂ケース６１と一体に形成されている。また、樹脂ケース６１の一側面側には、ＤＣ配線２６、Ｎ配線２７、Ｐ配線２８およびＪ配線２９をそれぞれ構成するＤＣバスバー６５、Ｎバスバー６６、Ｐバスバー６７およびＪバスバー６８が配置されている。ＤＣバスバー６５、Ｎバスバー６６およびＪバスバー６８には、端子台６３に被さる部分に、それぞれ貫通孔７１，７２，７３が貫通して形成されている。端子台６３には、貫通孔７１，７２，７３とそれぞれ重なる位置に、凹状のねじ穴７４，７５，７６が形成されている。また、Ｎバスバー６６は、端子台６４にねじ７７で締結されている。Ｐバスバー６７は、端子台６３，６４にそれぞれねじ７８，７９で締結されている。Ｊバスバー６８は、端子台６３にねじ８１およびねじ穴７６にねじ込まれるねじで締結されている。 As shown in FIG. 2, terminal blocks 63 and 64 are integrally formed with the resin case 61 on one side surface of the resin case 61 at the upper end portion and the lower end portion, respectively. Also, on one side of the resin case 61, a DC bus bar 65, an N bus bar 66, a P bus bar 67, and a J bus bar 68 that constitute the DC wiring 26, the N wiring 27, the P wiring 28, and the J wiring 29, respectively, are arranged. Yes. In the DC bus bar 65, the N bus bar 66, and the J bus bar 68, through holes 71, 72, and 73 are formed so as to penetrate the portions covering the terminal block 63, respectively. Recessed screw holes 74, 75, 76 are formed in the terminal block 63 at positions overlapping with the through holes 71, 72, 73, respectively. The N bus bar 66 is fastened to the terminal block 64 with screws 77. The P bus bar 67 is fastened to the terminal blocks 63 and 64 with screws 78 and 79, respectively. The J bus bar 68 is fastened to the terminal block 63 with screws 81 and screws that are screwed into the screw holes 76.

樹脂ケース６１の左側面には、図３に示されるように、上端部および下端部にそれぞれ端子台８２，８３が樹脂ケース６１と一体に形成されている。また、樹脂ケース６１の左側には、ＤＣ配線２６を構成する３本のＤＣバスバー８４，８５，８６と、Ｎ配線２７を構成する３本のＮバスバー８７，８８，８９と、Ｕ相配線３５を構成するＵバスバー９１、Ｖ相配線３６を構成するＶバスバー９２およびＷ相配線３７を構成するＷバスバー９３が配置されている。ＤＣバスバー８４〜８６、Ｎバスバー８７〜８９、Ｕバスバー９１、Ｖバスバー９２およびＷバスバー９３には、端子台８２に被さる部分に、それぞれ貫通孔１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９が貫通して形成されている。端子台８２には、貫通孔１０１〜１０９とそれぞれ重なる位置に、凹状のねじ穴１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９が形成されている。また、Ｕバスバー９１、Ｖバスバー９２およびＷバスバー９３は、端子台８３にそれぞれねじ１２１，１２２，１２３で締結されている。 As shown in FIG. 3, terminal blocks 82 and 83 are integrally formed with the resin case 61 at the upper end portion and the lower end portion, respectively, on the left side surface of the resin case 61. Further, on the left side of the resin case 61, three DC bus bars 84, 85, 86 that constitute the DC wiring 26, three N bus bars 87, 88, 89 that constitute the N wiring 27, and the U-phase wiring 35. Are arranged, a U bus bar 91 constituting the V phase bar 36, a V bus bar 92 constituting the V phase wiring 36, and a W bus bar 93 constituting the W phase wiring 37. The DC bus bars 84 to 86, the N bus bars 87 to 89, the U bus bar 91, the V bus bar 92, and the W bus bar 93 have through holes 101, 102, 103, 104, 105, 106, and 107 in portions covering the terminal block 82, respectively. , 108 and 109 are formed to penetrate therethrough. Recessed screw holes 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 are formed in the terminal block 82 at positions overlapping with the through holes 101 to 109, respectively. The U bus bar 91, the V bus bar 92, and the W bus bar 93 are fastened to the terminal block 83 with screws 121, 122, 123, respectively.

なお、樹脂ケース６１の右側面にも、端子台、ＤＣバスバー、Ｎバスバー、Ｕバスバー、ＷバスバーおよびＶバスバーが設けられているが、その構成については、左側面の構成を左右反転した構成であるので、説明および図示を省略する。 Note that a terminal block, a DC bus bar, an N bus bar, a U bus bar, a W bus bar, and a V bus bar are also provided on the right side surface of the resin case 61, but the configuration of the left side surface is reversed left and right. Therefore, explanation and illustration are omitted.

樹脂ケース６１の上方には、上面が開放された四角容器状で金属製（たとえば、アルミニウム製）の金属ケース１３１を備えている。金属ケース１３１内には、リアクトル２５が収容されている。Ｐバスバー６７およびＪバスバー６８は、リアクトル２５と電気的に接続されている。リアクトル２５は、金属ケース１３１内に充填された樹脂により封止されている。金属ケース１３１の底面は、樹脂ケース６１内に充填された樹脂の上面に接している。金属ケース１３１の上面は、金属板１３２により閉鎖されている。 Above the resin case 61, there is provided a metal case 131 made of metal (for example, aluminum) in the shape of a square container having an open upper surface. A reactor 25 is accommodated in the metal case 131. P bus bar 67 and J bus bar 68 are electrically connected to reactor 25. The reactor 25 is sealed with a resin filled in the metal case 131. The bottom surface of the metal case 131 is in contact with the top surface of the resin filled in the resin case 61. The upper surface of the metal case 131 is closed by a metal plate 132.

なお、図２および図３では、金属ケース１３１および金属板１３２が樹脂ケース６１の一側面と平行な平面で切断した断面で示されている。 2 and 3, the metal case 131 and the metal plate 132 are shown in a cross section cut along a plane parallel to one side surface of the resin case 61.

昇圧コンバータ１１のＩＧＢＴ２１，２２とＦＷＤ２３，２４とを含む回路、インバータ１２のＩＧＢＴ３１Ｕ，３２ＵとＦＷＤ３３Ｕ，３４Ｕとを含む回路、ＩＧＢＴ３１Ｖ，３２ＶとＦＷＤ３３Ｖ，３４Ｖとを含む回路およびＩＧＢＴ３１Ｗ，３２ＷとＦＷＤ３３Ｗ，３４Ｗとを含む回路、ならびにインバータ１３のＩＧＢＴ４１Ｕ，４２ＵとＦＷＤ４３Ｕ，４４Ｕとを含む回路、ＩＧＢＴ４１Ｖ，４２ＶとＦＷＤ４３Ｖ，４４Ｖとを含む回路およびＩＧＢＴ４１Ｗ，４２ＷとＦＷＤ４３Ｗ，４４Ｗとを含む回路は、それぞれチップに作り込まれている。各チップがその表裏両側から板状で金属製（たとえば、銅製）のヒートスプレッダに挟まれて、ヒートスプレッダ間およびヒートスプレッダの周縁部が樹脂で封止されることにより、パワーカード１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，１４７が形成されている。各パワーカード１４１〜１４７の表面および裏面には、それぞれヒートスプレッダの平面状の中央部がチップからの発熱を放熱する放熱面１４８，１４９として樹脂から露出している。 Circuit including IGBTs 21 and 22 of boost converter 11 and FWDs 23 and 24, circuit including IGBTs 31U and 32U and FWD33U and 34U of inverter 12, circuits including IGBTs 31V and 32V and FWDs 33V and 34V, and IGBTs 31W, 32W and FWDs 33W and 34W And a circuit including IGBTs 41U and 42U and FWD43U and 44U of inverter 13, a circuit including IGBT41V and 42V and FWD43V and 44V, and a circuit including IGBT41W, 42W and FWD43W and 44W, respectively, are formed on a chip. It is included. Each chip is sandwiched between a heat spreader made of metal (for example, copper) in a plate shape from both the front and back sides, and the power cards 141, 142, 143, and 144 are sealed between the heat spreaders and the periphery of the heat spreader with a resin. , 145, 146, 147 are formed. On the front and back surfaces of the power cards 141 to 147, the flat central portions of the heat spreaders are exposed from the resin as heat radiation surfaces 148 and 149 for radiating heat generated from the chip.

昇圧コンバータ１１のＩＧＢＴ２１，２２とＦＷＤ２３，２４とを含む回路を内蔵したパワーカード１４１は、図２に示されるように、金属ケース１３１の正面側に配置されている。 A power card 141 incorporating a circuit including IGBTs 21 and 22 of boost converter 11 and FWDs 23 and 24 is disposed on the front side of metal case 131 as shown in FIG.

パワーカード１４１は、３個の端子１５１，１５２，１５３を有している。端子１５１〜１５３には、それぞれ貫通孔１５４，１５５，１５６が貫通して形成されている。端子１５１の貫通孔１５４は、ＤＣバスバー６５の貫通孔７１と重なる。ねじが貫通孔７１，１５４に通されて端子台６４のねじ穴７４にねじ込まれることにより、端子１５１がＤＣバスバー６５と接続されるとともに端子台６３に締結される。端子１５２の貫通孔１５５は、Ｎバスバー６６の貫通孔７２と重なる。ねじが貫通孔７２，１５５に通されて端子台６３のねじ穴７５にねじ込まれることにより、端子１５２がＮバスバー６６と接続されるとともに端子台６３に締結される。端子１５３の貫通孔１５６は、Ｊバスバー６８の貫通孔７３と重なる。ねじが貫通孔７３，１５６に通されて端子台６３のねじ穴７６にねじ込まれることにより、端子１５３がＪバスバー６８と接続されるとともに端子台６３に締結される。 The power card 141 has three terminals 151, 152, and 153. Through holes 154, 155, and 156 are formed through the terminals 151 to 153, respectively. The through hole 154 of the terminal 151 overlaps the through hole 71 of the DC bus bar 65. When the screw is passed through the through holes 71 and 154 and screwed into the screw hole 74 of the terminal block 64, the terminal 151 is connected to the DC bus bar 65 and fastened to the terminal block 63. The through hole 155 of the terminal 152 overlaps the through hole 72 of the N bus bar 66. When the screw is passed through the through holes 72 and 155 and screwed into the screw hole 75 of the terminal block 63, the terminal 152 is connected to the N bus bar 66 and fastened to the terminal block 63. The through hole 156 of the terminal 153 overlaps with the through hole 73 of the J bus bar 68. When the screw is passed through the through holes 73 and 156 and screwed into the screw hole 76 of the terminal block 63, the terminal 153 is connected to the J bus bar 68 and fastened to the terminal block 63.

インバータ１２のＩＧＢＴ３１Ｕ，３２ＵとＦＷＤ３３Ｕ，３４Ｕとを含む回路を内蔵したパワーカード１４２、ＩＧＢＴ３１Ｖ，３２ＶとＦＷＤ３３Ｖ，３４Ｖとを含む回路を内蔵したパワーカード１４３およびＩＧＢＴ３１Ｗ，３２ＷとＦＷＤ３３Ｗ，３４Ｗとを含む回路を内蔵したパワーカード１４４は、金属ケース１３１の左側に、パワーカード１４１と同じ高さの位置で金属ケース１３１の左側面に向かって左側からこの順で横並びに等間隔を空けて配置されている。 Power card 142 incorporating a circuit including IGBTs 31U and 32U and FWD 33U and 34U of inverter 12, power card 143 incorporating a circuit including IGBTs 31V and 32V and FWD 33V and 34V, and a circuit including IGBTs 31W, 32W and FWDs 33W and 34W Is placed on the left side of the metal case 131 at the same height as the power card 141 toward the left side of the metal case 131 from the left side in this order at equal intervals. .

パワーカード１４２は、３個の端子１６１，１６２，１６３を有している。端子１６１〜１６３には、それぞれ貫通孔１６４，１６５，１６６が貫通して形成されている。端子１６１の貫通孔１６４は、ＤＣバスバー８４の貫通孔１０１と重なる。ねじが貫通孔１０１，１６４に通されて端子台８２のねじ穴１１１にねじ込まれることにより、端子１６１がＤＣバスバー８４と接続されるとともに端子台８２に締結される。端子１６２の貫通孔１６５は、Ｎバスバー８７の貫通孔１０４と重なる。ねじが貫通孔１０４，１６５に通されて端子台８２のねじ穴１１４にねじ込まれることにより、端子１６２がＮバスバー８７と接続されるとともに端子台８２に締結される。端子１６３の貫通孔１６６は、Ｕバスバー９１の貫通孔１０７と重なる。ねじが貫通孔１０７，１６６に通されて端子台８２のねじ穴１１７にねじ込まれることにより、端子１６３がＵバスバー９１と接続されるとともに端子台８２に締結される。 The power card 142 has three terminals 161, 162, and 163. Through holes 164, 165, and 166 are formed through the terminals 161 to 163, respectively. The through hole 164 of the terminal 161 overlaps the through hole 101 of the DC bus bar 84. When the screw is passed through the through holes 101 and 164 and screwed into the screw hole 111 of the terminal block 82, the terminal 161 is connected to the DC bus bar 84 and fastened to the terminal block 82. The through hole 165 of the terminal 162 overlaps with the through hole 104 of the N bus bar 87. When the screw is passed through the through holes 104 and 165 and screwed into the screw hole 114 of the terminal block 82, the terminal 162 is connected to the N bus bar 87 and fastened to the terminal block 82. The through hole 166 of the terminal 163 overlaps with the through hole 107 of the U bus bar 91. When the screw is passed through the through holes 107 and 166 and screwed into the screw hole 117 of the terminal block 82, the terminal 163 is connected to the U bus bar 91 and fastened to the terminal block 82.

パワーカード１４３は、３個の端子１７１，１７２，１７３を有している。端子１７１〜１７３には、それぞれ貫通孔１７４，１７５，１７６が貫通して形成されている。端子１７１の貫通孔１７４は、ＤＣバスバー８５の貫通孔１０２と重なる。ねじが貫通孔１０２，１７４に通されて端子台８２のねじ穴１１２にねじ込まれることにより、端子１７１がＤＣバスバー８５と接続されるとともに端子台８２に締結される。端子１７２の貫通孔１７５は、Ｎバスバー８８の貫通孔１０５と重なる。ねじが貫通孔１０５，１７５に通されて端子台８２のねじ穴１１５にねじ込まれることにより、端子１７２がＮバスバー８８と接続されるとともに端子台８２に締結される。端子１７３の貫通孔１７６は、Ｖバスバー９２の貫通孔１０８と重なる。ねじが貫通孔１０８，１７６に通されて端子台８２のねじ穴１１８にねじ込まれることにより、端子１７３がＶバスバー９２と接続されるとともに端子台８２に締結される。 The power card 143 has three terminals 171, 172, and 173. The terminals 171 to 173 are formed with through holes 174, 175 and 176, respectively. The through hole 174 of the terminal 171 overlaps with the through hole 102 of the DC bus bar 85. When the screw is passed through the through holes 102 and 174 and screwed into the screw hole 112 of the terminal block 82, the terminal 171 is connected to the DC bus bar 85 and fastened to the terminal block 82. The through hole 175 of the terminal 172 overlaps with the through hole 105 of the N bus bar 88. When the screw is passed through the through holes 105 and 175 and screwed into the screw hole 115 of the terminal block 82, the terminal 172 is connected to the N bus bar 88 and fastened to the terminal block 82. The through hole 176 of the terminal 173 overlaps with the through hole 108 of the V bus bar 92. When the screw is passed through the through holes 108 and 176 and screwed into the screw hole 118 of the terminal block 82, the terminal 173 is connected to the V bus bar 92 and fastened to the terminal block 82.

パワーカード１４４は、３個の端子１８１，１８２，１８３を有している。端子１８１〜１８３には、それぞれ貫通孔１８４，１８５，１８６が貫通して形成されている。端子１８１の貫通孔１８４は、ＤＣバスバー８６の貫通孔１０３と重なる。ねじが貫通孔１０３，１８４に通されて端子台８２のねじ穴１１３にねじ込まれることにより、端子１８１がＤＣバスバー８６と接続されるとともに端子台８２に締結される。端子１８２の貫通孔１８５は、Ｎバスバー８９の貫通孔１０６と重なる。ねじが貫通孔１０６，１８５に通されて端子台８２のねじ穴１１６にねじ込まれることにより、端子１８２がＮバスバー８９と接続されるとともに端子台８２に締結される。端子１８３の貫通孔１８６は、Ｗバスバー９３の貫通孔１０９と重なる。ねじが貫通孔１０９，１８６に通されて端子台８２のねじ穴１１９にねじ込まれることにより、端子１８３がＷバスバー９３と接続されるとともに端子台８２に締結される。 The power card 144 has three terminals 181, 182 and 183. The terminals 181 to 183 are formed with through holes 184, 185 and 186, respectively. The through hole 184 of the terminal 181 overlaps with the through hole 103 of the DC bus bar 86. When the screw is passed through the through holes 103 and 184 and screwed into the screw hole 113 of the terminal block 82, the terminal 181 is connected to the DC bus bar 86 and fastened to the terminal block 82. The through hole 185 of the terminal 182 overlaps with the through hole 106 of the N bus bar 89. When the screw is passed through the through holes 106 and 185 and screwed into the screw hole 116 of the terminal block 82, the terminal 182 is connected to the N bus bar 89 and fastened to the terminal block 82. The through hole 186 of the terminal 183 overlaps with the through hole 109 of the W bus bar 93. When the screw is passed through the through holes 109 and 186 and screwed into the screw hole 119 of the terminal block 82, the terminal 183 is connected to the W bus bar 93 and fastened to the terminal block 82.

インバータ１３のＩＧＢＴ４１Ｕ，４２ＵとＦＷＤ４３Ｕ，４４Ｕとを含む回路を内蔵したパワーカード１４５、ＩＧＢＴ４１Ｖ，４２ＶとＦＷＤ４３Ｖ，４４Ｖとを含む回路を内蔵したパワーカード１４６およびＩＧＢＴ４１Ｗ，４２ＷとＦＷＤ４３Ｗ，４４Ｗとを含む回路を内蔵したパワーカード１４７は、金属ケース１３１の右側に、パワーカード１４１と同じ高さの位置で金属ケース１３１の右側面に向かって左側からこの順で横並びに等間隔を空けて配置されている。 Power card 145 incorporating a circuit including IGBTs 41U and 42U and FWD 43U and 44U of inverter 13, power card 146 incorporating a circuit including IGBT 41V and 42V and FWD 43V and 44V, and a circuit including IGBTs 41W, 42W and FWD 43W and 44W Is placed on the right side of the metal case 131 at the same height as the power card 141 toward the right side surface of the metal case 131 in this order from the left side in the same order. .

なお、パワーカード１４５〜１４７と各バスバーとの接続については、パワーカード１４２〜１４４の場合と同様であるから、その説明および図示を省略する。 Since the connection between the power cards 145 to 147 and each bus bar is the same as that of the power cards 142 to 144, the description and illustration thereof are omitted.

金属板１３２の上方には、金属板１３２と間隔を空けて、制御基板１９１が配置されている。制御基板１９１は、ＰＣＵ４を介して発電機２および駆動モータ３を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）の機能を有している。制御基板１９１には、各パワーカード１４１〜１４７から延出する複数の端子１９２が接続されている。 A control board 191 is disposed above the metal plate 132 with a space from the metal plate 132. The control board 191 has a function of an ECU (Electronic Control Unit) that controls the generator 2 and the drive motor 3 via the PCU 4. A plurality of terminals 192 extending from the power cards 141 to 147 are connected to the control board 191.

そして、ＰＣＵ４には、冷却水路１９３が設けられている。冷却水路１９３は、図４に示されるように、一端部が金属ケース１３１の左後方に配置される。そして、冷却水路１９３は、その一端部から前側に延び、パワーカード１４２の後側の位置で第１分岐路１９４および第２分岐路１９５に分岐している。 The PCU 4 is provided with a cooling water channel 193. As shown in FIG. 4, one end of the cooling water channel 193 is disposed on the left rear side of the metal case 131. The cooling water passage 193 extends forward from one end thereof, and branches into a first branch passage 194 and a second branch passage 195 at a position on the rear side of the power card 142.

図５は、第１分岐路１９４および第２分岐路１９５の断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the first branch path 194 and the second branch path 195.

第１分岐路１９４は、図４に示されるように、パワーカード１４２〜１４４の各放熱面１４８に接触しつつ前後方向に延び、金属ケース１３１の左前方で右側に屈曲して、パワーカード１４１の放熱面１４８に接触しつつ左右方向に延び、金属ケース１３１の右前方で後側に屈曲して、パワーカード１４５〜１４７の各放熱面１４８に接触しつつ前後方向に延びている。第１分岐路１９４は、図５に示されるように、平板状の平壁部１９６と、上端部および下端部が平壁部１９６に接合され、その上端部と下端部との間が平壁部１９６に対して膨出した略コ字状の膨出壁部１９７とを含む。パワーカード１４１〜１４７の各放熱面１４８には、膨出壁部１９７における平坦な部分が面で接触している。 As shown in FIG. 4, the first branch path 194 extends in the front-rear direction while being in contact with the heat radiating surfaces 148 of the power cards 142 to 144, and bends to the right at the left front of the metal case 131. It extends in the left-right direction while being in contact with the heat radiating surface 148, is bent rearward at the right front of the metal case 131, and extends in the front-rear direction while being in contact with the heat radiating surfaces 148 of the power cards 145 to 147. As shown in FIG. 5, the first branch path 194 includes a flat plate-like flat wall portion 196, an upper end portion and a lower end portion joined to the flat wall portion 196, and a flat wall between the upper end portion and the lower end portion. And a substantially U-shaped bulging wall portion 197 bulging with respect to the portion 196. A flat portion of the bulging wall portion 197 is in contact with each heat radiating surface 148 of the power cards 141 to 147.

第２分岐路１９５は、図４に示されるように、パワーカード１４２〜１４４と金属ケース１３１の左側面との間をパワーカード１４２〜１４４の各放熱面１４９および金属ケース１３１の左側面に接触しつつ前後方向に延び、金属ケース１３１の左前方で右側に屈曲して、パワーカード１４１と金属ケース１３１の正面との間をパワーカード１４１の放熱面１４９および金属ケース１３１の正面に接触しつつ左右方向に延び、金属ケース１３１の右前方で後側に屈曲して、パワーカード１４５〜１４７と金属ケース１３１の右側面との間をパワーカード１４５〜１４７の各放熱面１４９および金属ケース１３１の右側面に接触しつつ前後方向に延びている。第２分岐路１９５は、図５に示されるように、平板状の平壁部１９８と、上端部および下端部が平壁部１９８に接合され、その上端部と下端部との間が平壁部１９８に対して膨出した略コ字状の膨出壁部１９９とを含む。パワーカード１４１〜１４７の各放熱面１４９には、膨出壁部１９９における平坦な部分が面で接触している。 As shown in FIG. 4, the second branch path 195 is in contact with the heat radiation surfaces 149 of the power cards 142 to 144 and the left side surface of the metal case 131 between the power cards 142 to 144 and the left side surface of the metal case 131. While extending in the front-rear direction, bent to the right at the left front of the metal case 131, the power card 141 and the front surface of the metal case 131 are in contact with the heat radiation surface 149 of the power card 141 and the front surface of the metal case 131. It extends in the left-right direction, bends to the rear right side of the metal case 131, and between the power cards 145 to 147 and the right side surface of the metal case 131, the heat radiation surfaces 149 of the power cards 145 to 147 and the metal case 131 It extends in the front-rear direction while contacting the right side surface. As shown in FIG. 5, the second branch 195 has a flat plate-like flat wall portion 198, an upper end portion and a lower end portion joined to the flat wall portion 198, and a flat wall between the upper end portion and the lower end portion. A substantially U-shaped bulging wall portion 199 bulging with respect to the portion 198. A flat portion of the bulging wall portion 199 is in contact with each heat radiating surface 149 of the power cards 141 to 147.

第１分岐路１９４および第２分岐路１９５は、パワーカード１４７の後側の位置で１つに合流して、冷却水路１９３の他端部に接続されている。冷却水路１９３の他端部は、金属ケース１３１の右後方を後側に延びている。 The first branch path 194 and the second branch path 195 merge into one at the rear side position of the power card 147 and are connected to the other end of the cooling water path 193. The other end of the cooling water channel 193 extends rearward from the right rear side of the metal case 131.

冷却水路１９３には、その一端部から冷却水が導入される。冷却水は、第１分岐路１９４および第２分岐路１９５に分かれて流れ、冷却水路１９３の他端部で合流して、冷却水路１９３から排出される。 Cooling water is introduced into the cooling water channel 193 from one end thereof. The cooling water flows in the first branch path 194 and the second branch path 195, merges at the other end of the cooling water path 193, and is discharged from the cooling water path 193.

＜作用効果＞
以上のように、放熱面１４８，１４９をそれぞれ表面および裏面に有するパワーカード１４１〜１４７が表裏両側から冷却水路１９３の第１分岐路１９４と第２分岐路１９５とに挟まれている。そのため、第１分岐路１９４を流れる冷媒により、パワーカード１４１〜１４７の放熱面１４８を冷却することができ、第２分岐路１９５を流れる冷媒により、パワーカード１４１〜１４７の放熱面１４９を冷却することができる。その結果、パワーカード１４１〜１４７に内蔵されているＩＧＢＴ３１ＵやＦＷＤ３３Ｕなどの半導体スイッチング素子を冷却することができる。 <Effect>
As described above, the power cards 141 to 147 having the heat radiation surfaces 148 and 149 on the front and back surfaces are sandwiched between the first branch 194 and the second branch 195 of the cooling water channel 193 from both the front and back sides. Therefore, the heat radiation surface 148 of the power cards 141 to 147 can be cooled by the refrigerant flowing through the first branch path 194, and the heat radiation surface 149 of the power cards 141 to 147 is cooled by the refrigerant flowing through the second branch path 195. be able to. As a result, semiconductor switching elements such as IGBT 31U and FWD33U built in power cards 141-147 can be cooled.

また、パワーカード１４１〜１４７が第１分岐路１９４および第２分岐路１９５に沿って並べて配置されているので、パワーカード１４１〜１４７と第１分岐路１９４および第２分岐路１９５とを良好に密着させるための面圧の管理が簡単である。そのため、それらの組み立てに要する時間およびコストの低減させることができる。しかも、パワーカード１４１の端子１５１とＤＣバスバー６５との接続など、パワーカード１４１〜１４７の端子とバスバーとの接続をねじ締結により達成することができる。そのため、レーザ溶接機の導入のための設備投資を不要にでき、また、パワーカード１４１〜１４７の端子とバスバーとの接続作業の簡素化による作業コストの削減を図ることができる。 Further, since the power cards 141 to 147 are arranged side by side along the first branch path 194 and the second branch path 195, the power cards 141 to 147 and the first branch path 194 and the second branch path 195 are favorably disposed. It is easy to manage the surface pressure for adhesion. Therefore, the time and cost required for assembling them can be reduced. Moreover, the connection between the terminals of the power cards 141 to 147 and the bus bar, such as the connection between the terminal 151 of the power card 141 and the DC bus bar 65, can be achieved by screw fastening. Therefore, it is possible to eliminate the capital investment for the introduction of the laser welding machine, and it is possible to reduce the work cost by simplifying the connection work between the terminals of the power cards 141 to 147 and the bus bar.

そして、第２分岐路１９５がリアクトル２５を収容する金属ケース１３１の左側面、正面および右側面に接触しているので、第２分岐路１９５を流れる冷媒によりリアクトル２５を良好に冷却することができる。その結果、リアクトル２５の温度上昇を抑制することができ、リアクトル２５における損失の低減を図ることができる。そして、昇圧コンバータ１１を大電力化することができ、ＰＣＵ４の出力密度を向上させることができる。 Since the second branch 195 is in contact with the left side, front, and right side of the metal case 131 that accommodates the reactor 25, the reactor 25 can be satisfactorily cooled by the refrigerant flowing through the second branch 195. . As a result, the temperature rise of the reactor 25 can be suppressed, and the loss in the reactor 25 can be reduced. The boost converter 11 can be increased in power, and the output density of the PCU 4 can be improved.

また、パワーカード１４１〜１４７の端子は、バスバーに接触した状態で端子台６３，８２にねじ締結により固定されている。そのため、ＰＣＵ４が振動したときに、パワーカード１４１〜１４７が振動することを抑制でき、パワーカード１４１〜１４７の端子とバスバーとの各接続部分に加わる応力を低減することができる。その結果、ＰＣＵ４の耐振動性能が向上し、従来の構造に採用されている緩衝構造を不要にすることができ、コストの低減を図ることができる。 Moreover, the terminals of the power cards 141 to 147 are fixed to the terminal blocks 63 and 82 by screw fastening in a state where they are in contact with the bus bar. Therefore, when PCU4 vibrates, it can suppress that power cards 141-147 vibrate, and the stress added to each connection part of the terminal of power cards 141-147 and a bus bar can be reduced. As a result, the vibration resistance performance of the PCU 4 is improved, the buffer structure employed in the conventional structure can be made unnecessary, and the cost can be reduced.

パワーカード１４１〜１４７の各放熱面１４８には、第１分岐路１９４の膨出壁部１９７における平坦な部分が面で接触し、パワーカード１４１〜１４７の各放熱面１４９には、第２分岐路１９５の膨出壁部１９９における平坦な部分が面で接触している。これにより、放熱面１４８，１４９を良好に冷却することができながら、第１分岐路１９４の上下端部および第２分岐路１９５の上下端部とパワーカード１４１〜１４７の各端子との間の距離を稼ぐことができ、パワーカード１４１〜１４７の各端子と冷却水路１９３との間の絶縁性を担保することができる。 A flat portion of the bulging wall portion 197 of the first branch path 194 is in contact with each heat radiation surface 148 of the power cards 141 to 147, and a second branch is formed on each heat radiation surface 149 of the power cards 141 to 147. A flat portion of the bulging wall portion 199 of the path 195 is in contact with the surface. Thereby, while being able to cool the heat radiation surfaces 148 and 149 well, between the upper and lower ends of the first branch 194 and the upper and lower ends of the second branch 195 and the terminals of the power cards 141 to 147 A distance can be earned, and the insulation between each terminal of the power cards 141 to 147 and the cooling water channel 193 can be ensured.

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。 <Modification>
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.

たとえば、前述の実施形態では、冷却水路１９３の他端部が金属ケース１３１の右後方を後側に延びているが、図６に示されるように、冷却水路１９３が金属ケース１３１の右後方で左側に屈曲して、金属ケース１３１の背面に接触しつつ左右方向に延び、冷却水路１９３の他端部が一端部の右側で後側に延びていてもよい。この構成では、金属ケース１３１の右側面、正面、左側面および背面と冷却水路１９３を流れる冷却水との間で熱交換が行われるので、金属ケース１３１に収容されているリアクトル２５を一層良好に冷却することができる。 For example, in the above-described embodiment, the other end of the cooling water channel 193 extends rearward from the right rear of the metal case 131. However, as shown in FIG. It may be bent to the left side and extend in the left-right direction while contacting the back surface of the metal case 131, and the other end portion of the cooling water channel 193 may extend to the rear side on the right side of the one end portion. In this configuration, heat exchange is performed between the right side, the front, the left side, and the back of the metal case 131 and the cooling water flowing through the cooling water passage 193, so that the reactor 25 accommodated in the metal case 131 can be further improved. Can be cooled.

冷却水は、水に限らず、水とエチレングリコールなどとの混合液、水または混合液に添加剤を加えたものであってもよい。また、冷媒は、冷却水に限らず、オイルであってもよい。 The cooling water is not limited to water, but may be a mixed solution of water and ethylene glycol, water or a mixture of additives added to the mixed solution. The refrigerant is not limited to cooling water but may be oil.

また、本発明は、電気自動車に搭載されるＰＣＵに適用することもできる。 The present invention can also be applied to a PCU mounted on an electric vehicle.

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made to the above-described configuration within the scope of the matters described in the claims.

２１，２２，３１Ｕ，３２Ｕ，３１Ｖ，３２Ｖ，３１Ｗ，３２Ｗ，４１Ｕ，４２Ｕ，４１Ｖ，４２Ｖ，４１Ｗ，４２Ｗ：ＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）
２５：リアクトル
１３１：金属ケース（ケース）
１４１〜１４７：パワーカード（モジュール）
１４８，１４９：放熱面（第１平面、第２平面）
１９３：冷却水路（冷媒路）
１９４：第１分岐路（冷媒路）
１９５：第２分岐路（冷媒路） 21, 22, 31U, 32U, 31V, 32V, 31W, 32W, 41U, 42U, 41V, 42V, 41W, 42W: IGBT (semiconductor switching element)
25: Reactor 131: Metal case (case)
141-147: Power card (module)
148, 149: heat dissipation surface (first plane, second plane)
193: Cooling water channel (refrigerant channel)
194: First branch path (refrigerant path)
195: Second branch path (refrigerant path)

Claims

A module having a reactor housed in a case having a plurality of surfaces, a semiconductor switching element, and a first plane, a second plane opposite thereto, and a peripheral portion surrounding the first plane and the second plane A cooling structure in a power control unit comprising:
A refrigerant path for circulating a refrigerant is provided in contact with the first plane and the second plane across the module from both sides of the first plane and the second plane,
A cooling structure for a power control unit, wherein the refrigerant path is in contact with at least one surface of the case.