JP2021057970A - Capacitor cooling structure - Google Patents

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Abstract

To satisfactorily improve the heat dissipation effect of a capacitor element using a positive electrode bus bar and a negative electrode bus bar with respect to a capacitor cooling structure.SOLUTION: A capacitor cooling structure according to the present invention includes a capacitor, a positive electrode bus bar, a negative electrode bus bar, and a cooler. The capacitor includes a capacitor element, and has a positive electrode surface and a negative electrode surface, and a plurality of non-electrode surfaces which are outer surfaces other than the positive electrode surface and the negative electrode surface as outer surfaces. The positive electrode bus bar is in contact with the positive electrode surface. The negative electrode bus bar is in contact with the negative electrode surface. The cooler directly or indirectly cools the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar. Each of the plurality of non-electrode surfaces is in contact with at least one of the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、コンデンサ冷却構造に関する。 The present invention relates to a condenser cooling structure.

例えば、特許文献1には、コンデンサの放熱構造が開示されている。このコンデンサの放熱構造では、コンデンサ本体から突出したコンデンサ電極板が、放熱部を備えた外部機器に接続されている。そのうえで、コンデンサ本体と外部機器との間に位置するコンデンサ電極板の中間部が、放熱部と直接的又は間接的に接触している。このような放熱構造により、コンデンサ電極板の熱が放熱部に逃がされるようになっている。 For example, Patent Document 1 discloses a heat dissipation structure of a capacitor. In the heat dissipation structure of this capacitor, the capacitor electrode plate protruding from the capacitor body is connected to an external device provided with a heat dissipation portion. In addition, the intermediate portion of the capacitor electrode plate located between the capacitor body and the external device is in direct or indirect contact with the heat radiating portion. With such a heat radiating structure, the heat of the capacitor electrode plate is released to the heat radiating portion.

特開2007−123572号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-123572

特許文献1に記載の放熱構造では、コンデンサ電極板(正極バスバと負極バスバ)は、通電機能を確保できるようにコンデンサ本体の電極に接続されている。このため、両者が接している部位の面積は限られたものとなる。したがって、この放熱構造によれば、コンデンサ電極板を利用してコンデンサ本体(その内部のコンデンサ素子)の放熱効果を十分に高めることは難しいと考えられる。 In the heat dissipation structure described in Patent Document 1, the capacitor electrode plates (positive electrode bus bar and negative electrode bus bar) are connected to the electrodes of the capacitor body so as to secure the energizing function. Therefore, the area of the portion where the two are in contact is limited. Therefore, according to this heat dissipation structure, it is considered difficult to sufficiently enhance the heat dissipation effect of the capacitor body (the capacitor element inside the capacitor element) by using the capacitor electrode plate.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、正極バスバ及び負極バスバを利用したコンデンサ素子の放熱効果を良好に向上させることができるコンデンサ冷却構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a capacitor cooling structure capable of satisfactorily improving the heat dissipation effect of a capacitor element using a positive electrode bus bar and a negative electrode bus bar. ..

本発明に係るコンデンサ冷却構造は、コンデンサと、正極バスバと、負極バスバと、冷却器とを備える。コンデンサは、コンデンサ素子を含み、外表面として、正極面及び負極面と、正極面及び負極面以外の外表面である複数の非電極面とを有する。正極バスバは、正極面に接する。負極バスバは、負極面に接する。冷却器は、正極バスバ及び負極バスバを直接的又は間接的に冷却する。複数の非電極面のそれぞれが、正極バスバ及び負極バスバの少なくとも一方と接している。 The condenser cooling structure according to the present invention includes a condenser, a positive electrode bus bar, a negative electrode bus bar, and a cooler. The capacitor includes a capacitor element, and has a positive electrode surface and a negative electrode surface, and a plurality of non-electrode surfaces which are outer surfaces other than the positive electrode surface and the negative electrode surface as outer surfaces. The positive electrode bus bar is in contact with the positive electrode surface. The negative electrode bus bar is in contact with the negative electrode surface. The cooler directly or indirectly cools the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar. Each of the plurality of non-electrode surfaces is in contact with at least one of the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar.

本発明に係るコンデンサ構造によれば、電極面以外のコンデンサの外表面である複数の非電極面のそれぞれが、正極バスバ及び負極バスバの少なくとも一方と接している。これにより、コンデンサと正極バスバ及び負極バスバとの間の伝熱面積を増やすことができるので、正極バスバ及び負極バスバを利用したコンデンサ素子の放熱効果を良好に向上させることができる。 According to the capacitor structure according to the present invention, each of the plurality of non-electrode surfaces, which is the outer surface of the capacitor other than the electrode surface, is in contact with at least one of the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar. As a result, the heat transfer area between the capacitor and the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar can be increased, so that the heat dissipation effect of the capacitor element using the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar can be satisfactorily improved.

実施の形態に係るコンデンサ及びその周りの構成を表した斜視図である。It is a perspective view which showed the capacitor which concerns on embodiment and the structure around it. 図1に示すコンデンサを含むコンデンサモジュールの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance of the capacitor module including the capacitor shown in FIG. 図2に示すコンデンサケースの内部及びその周囲の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure inside and around the capacitor case shown in FIG. 比較例に係る通電機能のみを備えるコンデンサモジュールを説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the capacitor module which has only the energization function which concerns on a comparative example. 図4に示すコンデンサモジュール(比較例)の内部の温度分布を表した図である。It is a figure which showed the temperature distribution inside the capacitor module (comparative example) shown in FIG. 実施の形態に係るコンデンサモジュールにおけるコンデンサからの熱伝導経路1、2を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the heat conduction path 1 and 2 from a capacitor in the capacitor module which concerns on embodiment. 実施の形態に係るコンデンサモジュールの内部の温度分布を表した図である。It is a figure which showed the temperature distribution inside the capacitor module which concerns on embodiment.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ただし、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the elements common to each figure are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted or abbreviated. When the number, quantity, quantity, range, etc. of each element is referred to in the embodiment shown below, the number mentioned is not specified unless otherwise specified or clearly specified in principle. However, the present invention is not limited. In addition, the structures and the like described in the embodiments shown below are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.

1.実施の形態に係るコンデンサ冷却構造
まず、図1〜図3を参照して、実施の形態に係るコンデンサ構造について説明する。図1は、実施の形態に係るコンデンサ10及びその周りの構成を表した斜視図である。図2は、コンデンサ10を含むコンデンサモジュール1の外観を示す斜視図である。図3は、コンデンサケース12の内部及びその周囲の構成を説明するための図である。なお、図2及び3では、Pバスバ16及びNバスバ18の一部、並びにパワーカード20及び冷却器24の図示が省略されている。
1. 1. Capacitor cooling structure according to the embodiment First, the condenser structure according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the capacitor 10 and its surroundings according to the embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the capacitor module 1 including the capacitor 10. FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration inside and around the capacitor case 12. In FIGS. 2 and 3, a part of the P bus bar 16 and the N bus bar 18, and the power card 20 and the cooler 24 are not shown.

1−1.基本構成(前提構成)の例
コンデンサモジュール1は、コンデンサ10を備えている。ここでいう「コンデンサ」とは、1つ以上のコンデンサ素子の組み合わせのことである。図1〜3に示す例では、コンデンサ10は、3つのコンデンサ素子を並列接続して構成されている。コンデンサ素子は、例えばフィルムコンデンサである。
1-1. Example of basic configuration (premise configuration) The capacitor module 1 includes a capacitor 10. The "capacitor" here is a combination of one or more capacitor elements. In the example shown in FIGS. 1 to 3, the capacitor 10 is configured by connecting three capacitor elements in parallel. The capacitor element is, for example, a film capacitor.

コンデンサ10は、コンデンサケース12内に収容されている。コンデンサケース12は、例えば樹脂製である。より詳細には、コンデンサ10は、コンデンサケース12内に充填された樹脂等の封止部材14(後述の図7参照)によって、コンデンサケース12内に封止されている。 The capacitor 10 is housed in the capacitor case 12. The capacitor case 12 is made of resin, for example. More specifically, the capacitor 10 is sealed in the capacitor case 12 by a sealing member 14 (see FIG. 7 described later) such as resin filled in the capacitor case 12.

コンデンサ10は、その外表面として、一対の電極面とそれ以外の外表面である4つの非電極面とを備えている。具体的には、図3に示すように、一対の電極面は正極面10a及び負極面10bである。4つの非電極面は、図3の紙面上下方向におけるコンデンサ10の上面10c、下面10d、側面10e、及び側面10eの反対側の側面(図1〜図3では見えていないが、以下の説明の便宜上、「側面F」と称する)である。 The capacitor 10 includes a pair of electrode surfaces and four non-electrode surfaces which are other outer surfaces as its outer surface. Specifically, as shown in FIG. 3, the pair of electrode surfaces are a positive electrode surface 10a and a negative electrode surface 10b. The four non-electrode surfaces are the upper surface 10c, the lower surface 10d, the side surface 10e, and the side surface opposite to the side surface 10e in the vertical direction of the paper surface of FIG. For convenience, it is referred to as "side surface F").

コンデンサモジュール1は、さらに、正極バスバ(「Pバスバ」とも称する)16及び負極バスバ(「Nバスバ」とも称する)18を備えている。具体的には、Pバスバ16は正極面10aと接しており、Nバスバ18は負極面10bと接している。Pバスバ16及びNバスバ18は、図2に示すように、コンデンサケース12の開口部から外部に向けて突出している。 The capacitor module 1 further includes a positive electrode bus bar (also referred to as “P bus bar”) 16 and a negative electrode bus bar (also referred to as “N bus bar”) 18. Specifically, the P bus bar 16 is in contact with the positive electrode surface 10a, and the N bus bar 18 is in contact with the negative electrode surface 10b. As shown in FIG. 2, the P bus bar 16 and the N bus bar 18 project outward from the opening of the capacitor case 12.

本実施形態に係るコンデンサ構造が適用された図1〜図3に示す装置の例では、Pバスバ16及びNバスバ18は、コンデンサ10とパワーカード20との間で直流電力を伝達する。パワーカード20は、電力スイッチング用の複数の半導体素子(図示省略)を樹脂モールドして構成されたカード状のパワー半導体モジュールであり、コンデンサ10からの直流電力を交流電力に変換する。なお、本発明に係るコンデンサ冷却構造は、カード状のパワーカード20として形成されたパワー半導体モジュールだけでなく、IPM(Intelligent Power Module)と呼ばれるもの等の他のパワー半導体モジュールにも適用可能である。 In the example of the apparatus shown in FIGS. 1 to 3 to which the capacitor structure according to the present embodiment is applied, the P bus bar 16 and the N bus bar 18 transmit DC power between the capacitor 10 and the power card 20. The power card 20 is a card-shaped power semiconductor module formed by resin-molding a plurality of semiconductor elements (not shown) for power switching, and converts DC power from the capacitor 10 into AC power. The condenser cooling structure according to the present invention can be applied not only to a power semiconductor module formed as a card-shaped power card 20, but also to other power semiconductor modules such as those called IPMs (Intelligent Power Modules). ..

図1に示す例では、複数(一例として6枚)のパワーカード20が積層して配置されている。個々のパワーカード20は、パワー端子22を備えている。パワー端子22は、直流電圧が印加される正極端子22a及び負極端子22bと、交流電力を出力する交流端子22cとを有する。上述したPバスバ16及びNバスバ18は、それぞれ、正極端子22a及び負極端子22bに溶接されている。また、交流端子22cには、交流バスバ(図示省略)が溶接される。 In the example shown in FIG. 1, a plurality of (six cards as an example) power cards 20 are stacked and arranged. Each power card 20 includes a power terminal 22. The power terminal 22 has a positive electrode terminal 22a and a negative electrode terminal 22b to which a DC voltage is applied, and an AC terminal 22c that outputs AC power. The P bus bar 16 and the N bus bar 18 described above are welded to the positive electrode terminal 22a and the negative electrode terminal 22b, respectively. Further, an AC bus bar (not shown) is welded to the AC terminal 22c.

パワーカード20に収容された半導体素子は、冷却器24によって冷却される。一例として、冷却器24は、水冷式であり、図1に示すように、各パワーカード20の両面とグリス及び絶縁板26を介して接する冷却プレート24aを備えている。このような冷却器24によるパワーカード20の冷却は次の通りである。すなわち、ある冷却プレート24aは、グリスを介して絶縁板26と接しており、この絶縁板26は、グリスを介してパワーカード20の一方の面に接している。このパワーカード20の他方の面は、グリス、絶縁板26及びグリスを介して、反対側の冷却プレート24aに接している。その結果、各パワーカード20は、その両面から冷却される。 The semiconductor element housed in the power card 20 is cooled by the cooler 24. As an example, the cooler 24 is a water-cooled type, and as shown in FIG. 1, includes a cooling plate 24a that is in contact with both sides of each power card 20 via grease and an insulating plate 26. The cooling of the power card 20 by such a cooler 24 is as follows. That is, a certain cooling plate 24a is in contact with the insulating plate 26 via grease, and the insulating plate 26 is in contact with one surface of the power card 20 via grease. The other surface of the power card 20 is in contact with the cooling plate 24a on the opposite side via grease, an insulating plate 26, and grease. As a result, each power card 20 is cooled from both sides thereof.

そして、上述のような冷却器24によってパワーカード20が冷却されることに伴い、パワーカード20の正極端子22a及び負極端子22bにそれぞれ接続されたPバスバ16及びNバスバ18は、冷却器24によって間接的に冷却される。なお、本発明に係るコンデンサ構造の他の例では、正極(P)バスバ及び負極(N)バスバは、任意の冷却器によって直接的に冷却されてもよい。 Then, as the power card 20 is cooled by the cooler 24 as described above, the P bus bar 16 and the N bus bar 18 connected to the positive electrode terminal 22a and the negative electrode terminal 22b of the power card 20, respectively, are separated by the cooler 24. It is cooled indirectly. In another example of the capacitor structure according to the present invention, the positive electrode (P) bus bar and the negative electrode (N) bus bar may be directly cooled by an arbitrary cooler.

以上説明した図1〜3に示す例では、コンデンサ10は、インバータ等の電力変換装置を構成するために用いられている。より詳細には、コンデンサ10は、一例として平滑コンデンサであり、図示省略するバッテリ(直流電源)からの直流電力を平滑化したり、パワーカード20の半導体素子のスイッチングによる電圧変動を抑制したりするために用いられる。 In the examples shown in FIGS. 1 to 3 described above, the capacitor 10 is used to form a power conversion device such as an inverter. More specifically, the capacitor 10 is a smoothing capacitor as an example, for smoothing DC power from a battery (DC power supply) (not shown) and suppressing voltage fluctuation due to switching of a semiconductor element of the power card 20. Used for.

付け加えると、コンデンサモジュール1、パワーカード20及び冷却器24は、一例として、インバータケース(図示省略)内に収容されている。そして、コンデンサケース12は、図3に示すように、熱伝導率の高い高熱伝導シート28を介して、このインバータケースの壁部30に搭載されている。なお、コンデンサケース12は、取り付け部12aを利用して、インバータケースの所定の支持部(図示省略)に取り付けられている。 In addition, the capacitor module 1, the power card 20, and the cooler 24 are housed in an inverter case (not shown) as an example. Then, as shown in FIG. 3, the capacitor case 12 is mounted on the wall portion 30 of the inverter case via a high thermal conductivity sheet 28 having a high thermal conductivity. The capacitor case 12 is attached to a predetermined support portion (not shown) of the inverter case by using the attachment portion 12a.

1−2.コンデンサ冷却構造の例
正極(P)バスバ及び負極(N)バスバは、一般的には通電機能を確保できるようにコンデンサの電極に接続される。これに対し、本実施形態では、Pバスバ16及びNバスバ18は、通電機能だけでなく、コンデンサ10を冷却する機能をも備えるように構成されている。
1-2. Example of capacitor cooling structure The positive electrode (P) bus bar and the negative electrode (N) bus bar are generally connected to the electrodes of the capacitor so as to secure the energizing function. On the other hand, in the present embodiment, the P bus bar 16 and the N bus bar 18 are configured to have not only an energizing function but also a function of cooling the capacitor 10.

すなわち、本実施形態に係るコンデンサ冷却構造では、一対の電極面である正極面10a及び負極面10bだけでなく、残りの4つの非電極面である上面10c、下面10d、側面10e、及び側面Fのそれぞれについても、Pバスバ16又はNバスバ18と接している。 That is, in the capacitor cooling structure according to the present embodiment, not only the positive electrode surface 10a and the negative electrode surface 10b, which are a pair of electrode surfaces, but also the remaining four non-electrode surfaces, the upper surface 10c, the lower surface 10d, the side surface 10e, and the side surface F. Each of the above is also in contact with the P bus bar 16 or the N bus bar 18.

具体的には、まず、コンデンサ10の上面10cは、一例として、図3に示すように、Pバスバ16によって覆われており、このPバスバ16と接している。より詳細には、Pバスバ16は、上面10cに沿って正極面10aからコンデンサケース12の外部にまで延びる過程で上面10cと接している。好ましい一例として、Pバスバ16は、上面10cを全体的に覆うように形成されており、極力広い範囲で上面10cと接している。 Specifically, first, as shown in FIG. 3, the upper surface 10c of the capacitor 10 is covered with the P bus bar 16 and is in contact with the P bus bar 16. More specifically, the P bus bar 16 is in contact with the upper surface 10c in the process of extending from the positive electrode surface 10a to the outside of the capacitor case 12 along the upper surface 10c. As a preferable example, the P bus bar 16 is formed so as to cover the upper surface 10c as a whole, and is in contact with the upper surface 10c in a wide range as much as possible.

次に、下面10dは、一例として、図3に示すように、Nバスバ18によって覆われており、このNバスバ18と接している。より詳細には、Nバスバ18は、負極面10bに沿って下面10dにまで延びたうえで下面10dを覆うように形成されており、下面10dがNバスバ18と接している。好ましい一例として、Nバスバ18は、下面10dを全体的に覆うように形成されており、極力広い範囲で下面10dと接している。 Next, as an example, the lower surface 10d is covered with the N bus bar 18 and is in contact with the N bus bar 18. More specifically, the N bus bar 18 is formed so as to extend to the lower surface 10d along the negative electrode surface 10b and cover the lower surface 10d, and the lower surface 10d is in contact with the N bus bar 18. As a preferable example, the N bus bar 18 is formed so as to cover the lower surface 10d as a whole, and is in contact with the lower surface 10d in a wide range as much as possible.

次に、側面10eは、一例として、図3に示すように、Pバスバ16によって覆われており、このPバスバ16と接している。より詳細には、側面10eは、上面10cに接しているPバスバ16の部位から分岐したPバスバ16の分岐部16aによって覆われており、この分岐部16aと接している。 Next, as an example, the side surface 10e is covered with the P bus bar 16 and is in contact with the P bus bar 16. More specifically, the side surface 10e is covered with a branch portion 16a of the P bus bar 16 branched from the portion of the P bus bar 16 in contact with the upper surface 10c, and is in contact with the branch portion 16a.

次に、図3では見えていない側面Fは、一例として、Nバスバ18によって覆われており、このNバスバ18と接している。より詳細には、側面Fは、下面10dに接しているNバスバ18の部位から分岐したNバスバ18の分岐部によって覆われており、この分岐部と接している。 Next, the side surface F, which is not visible in FIG. 3, is covered with the N bus bar 18 as an example, and is in contact with the N bus bar 18. More specifically, the side surface F is covered with a branch portion of the N bus bar 18 branched from the portion of the N bus bar 18 in contact with the lower surface 10d, and is in contact with the branch portion.

付け加えると、図3に示す例では、Pバスバ16及びNバスバ18は、それぞれ、通電機能の確保に必要な範囲を超える広範囲において正極面10a及び負極面10bと接している。具体的には、Pバスバ16は、正極面10aの下端付近まで延びることで、正極面10aと全体的に接している。Nバスバ18は、下面10dにまで延びる過程で負極面10bと全体的に接している。 In addition, in the example shown in FIG. 3, the P bus bar 16 and the N bus bar 18 are in contact with the positive electrode surface 10a and the negative electrode surface 10b in a wide range beyond the range necessary for ensuring the energizing function, respectively. Specifically, the P bus bar 16 extends to the vicinity of the lower end of the positive electrode surface 10a and is in general contact with the positive electrode surface 10a. The N bus bar 18 is in general contact with the negative electrode surface 10b in the process of extending to the lower surface 10d.

2.効果
次に、図4に示す比較例と対比しつつ、本実施形態に係るコンデンサ構造の効果について説明する。
2. Effect Next, the effect of the capacitor structure according to the present embodiment will be described in comparison with the comparative example shown in FIG.

図4は、比較例に係る通電機能のみを備えるコンデンサモジュール100を説明するための斜視図である。この比較例に係るコンデンサモジュール100は、Pバスバ102及びNバスバ104の構成において、実施の形態に係るコンデンサモジュール1と相違している。具体的には、通電機能のみを持たせるのであれば、Pバスバ及びNバスバは電極面の一部と接していれば足りる。このため、比較例では、図4に示すように、Pバスバ102は正極面10aの一部と接し、Nバスバ104は負極面10bの一部と接している。換言すると、比較例では、通電機能のために必要な範囲内でしか、PNバスバ102、104と電極面10a、10bと接していない。 FIG. 4 is a perspective view for explaining the capacitor module 100 having only the energizing function according to the comparative example. The capacitor module 100 according to this comparative example is different from the capacitor module 1 according to the embodiment in the configuration of the P bus bar 102 and the N bus bar 104. Specifically, if only the energizing function is provided, it is sufficient that the P bus bar and the N bus bar are in contact with a part of the electrode surface. Therefore, in the comparative example, as shown in FIG. 4, the P bus bar 102 is in contact with a part of the positive electrode surface 10a, and the N bus bar 104 is in contact with a part of the negative electrode surface 10b. In other words, in the comparative example, the PN bus bars 102 and 104 are in contact with the electrode surfaces 10a and 10b only within the range necessary for the energizing function.

コンデンサモジュールにおいて高温となる部位は、コンデンサ素子である。図5は、図4に示すコンデンサモジュール100(比較例)の内部の温度分布を表した図である。図5に示す比較例においても、コンデンサ10(コンデンサ素子の集まり)は、本実施形態と同様に、封止部材14と同様の封止部材が充填されたコンデンサケース12内に配置されている。 The part of the capacitor module that gets hot is the capacitor element. FIG. 5 is a diagram showing the internal temperature distribution of the capacitor module 100 (comparative example) shown in FIG. Also in the comparative example shown in FIG. 5, the capacitor 10 (collection of capacitor elements) is arranged in the capacitor case 12 filled with the same sealing member as the sealing member 14, as in the present embodiment.

PNバスバを利用してコンデンサ10を冷却することに着目していない本比較例では、既述したように、Pバスバ102及びNバスバ104は、それぞれ、通電機能の確保に必要な範囲でしか、正極面10a及び負極面10bと接していない。その結果、本比較例に係る構造では、図5に示すように、コンデンサ10(コンデンサ素子)の中心部において高い温度値T1を示し、かつ、その周囲の広い領域内においてコンデンサ10が高温となっている。つまり、この構造では、コンデンサ10(コンデンサ素子)の熱(特に、その中心部の熱)を効率良く外部に放出できていない。 In this comparative example, which does not focus on cooling the capacitor 10 by using the PN bus bar, as described above, the P bus bar 102 and the N bus bar 104 are each limited to the range necessary for ensuring the energizing function. It is not in contact with the positive electrode surface 10a and the negative electrode surface 10b. As a result, in the structure according to this comparative example, as shown in FIG. 5, a high temperature value T1 is exhibited in the central portion of the capacitor 10 (capacitor element), and the capacitor 10 becomes hot in a wide region around the capacitor 10. ing. That is, in this structure, the heat of the capacitor 10 (capacitor element) (particularly, the heat of the central portion thereof) cannot be efficiently released to the outside.

図6は、実施の形態に係るコンデンサモジュール1におけるコンデンサ10からの熱伝導経路1、2を説明するための図である。コンデンサモジュール1の構造では、その内側から外側に向かって、コンデンサ10(コンデンサ素子)、PNバスバ16、18、封止部材14(例えば、樹脂)及びコンデンサケース12(例えば、樹脂)の順となっている。コンデンサ10から外部への伝熱の経路は、次の熱伝導経路1と熱伝導経路2の2つである。 FIG. 6 is a diagram for explaining the heat conduction paths 1 and 2 from the capacitor 10 in the capacitor module 1 according to the embodiment. In the structure of the capacitor module 1, from the inside to the outside, the capacitor 10 (capacitor element), the PN bus bars 16 and 18, the sealing member 14 (for example, resin) and the capacitor case 12 (for example, resin) are in this order. ing. There are two heat transfer paths from the capacitor 10 to the outside, the following heat conduction path 1 and heat conduction path 2.

具体的には、熱伝導経路1は、本実施形態に係るPバスバ16及びNバスバ18の構成によってコンデンサ10の放熱効果が促進される経路に相当する。熱伝導経路1では、コンデンサ10(コンデンサ素子)の熱は、図6中に矢印で示すように、まず、Pバスバ16及びNバスバ18のそれぞれに伝えられる。Pバスバ16に伝えられた熱は、各正極端子22aを介して各パワーカード20に伝えられる。Nバスバ18に伝えられた熱は、各負極端子22bを介して各パワーカード20に伝えられる。各パワーカード20に伝わった熱は、グリス、絶縁板26及びグリスを介して冷却器24(冷却プレート24a)に伝えられる。冷却器24に伝わった熱は、最終的には冷却器24内を流れる冷却水に伝達される。 Specifically, the heat conduction path 1 corresponds to a path in which the heat dissipation effect of the capacitor 10 is promoted by the configuration of the P bus bar 16 and the N bus bar 18 according to the present embodiment. In the heat conduction path 1, the heat of the capacitor 10 (capacitor element) is first transferred to each of the P bus bar 16 and the N bus bar 18 as shown by arrows in FIG. The heat transferred to the P bus bar 16 is transferred to each power card 20 via each positive electrode terminal 22a. The heat transferred to the N bus bar 18 is transferred to each power card 20 via each negative electrode terminal 22b. The heat transferred to each power card 20 is transferred to the cooler 24 (cooling plate 24a) via the grease, the insulating plate 26, and the grease. The heat transferred to the cooler 24 is finally transferred to the cooling water flowing in the cooler 24.

本実施形態に係るコンデンサ冷却構造によれば、一対の電極面である正極面10a及び負極面10bだけでなく、残りの4つの非電極面である上面10c、下面10d、側面10e、及び側面Fのそれぞれ(図1〜図3に示す例では、すべての非電極面)についても、Pバスバ16又はNバスバ18と接している。つまり、本コンデンサ冷却構造によれば、通電に利用されない非電極面のそれぞれに対してもPバスバ16又はNバスバ18が接している。このため、コンデンサ10とPNバスバ16、18との間の伝熱面積を増やすことができ、コンデンサ10からPNバスバ16、18への放熱効果を効果的に向上できる。このように、Pバスバ16及びNバスバ18は、通電機能だけでなく、コンデンサ10を冷却する機能をも備えている。 According to the capacitor cooling structure according to the present embodiment, not only the positive electrode surface 10a and the negative electrode surface 10b, which are a pair of electrode surfaces, but also the remaining four non-electrode surfaces, the upper surface 10c, the lower surface 10d, the side surface 10e, and the side surface F. (In the examples shown in FIGS. 1 to 3, all non-electrode surfaces) are also in contact with the P bus bar 16 or the N bus bar 18. That is, according to this capacitor cooling structure, the P bus bar 16 or the N bus bar 18 is in contact with each of the non-electrode surfaces that are not used for energization. Therefore, the heat transfer area between the capacitor 10 and the PN bus bars 16 and 18 can be increased, and the heat dissipation effect from the capacitor 10 to the PN bus bars 16 and 18 can be effectively improved. As described above, the P bus bar 16 and the N bus bar 18 have not only a function of energizing but also a function of cooling the capacitor 10.

図7は、実施の形態に係るコンデンサモジュール1の内部の温度分布を表した図である。より詳細には、図7は、図5と同一のコンデンサ10の使用条件での温度分布を示している。 FIG. 7 is a diagram showing the temperature distribution inside the capacitor module 1 according to the embodiment. More specifically, FIG. 7 shows the temperature distribution under the same usage conditions of the capacitor 10 as in FIG.

本実施形態に係るコンデンサ冷却構造によれば、上述のように、コンデンサ10からPNバスバ16、18への放熱効果が効果的に高められている。このため、熱伝導経路1によるPNバスバ16、18を介したコンデンサ10から冷却器24への熱伝導(放熱)を効果的に行うことができる。 According to the condenser cooling structure according to the present embodiment, as described above, the heat dissipation effect from the condenser 10 to the PN bus bars 16 and 18 is effectively enhanced. Therefore, heat conduction (heat dissipation) from the condenser 10 to the cooler 24 via the PN buses 16 and 18 by the heat conduction path 1 can be effectively performed.

その結果、図7に示すように、コンデンサ10の内部の温度分布が、図5に示す比較例と比べて改善している。より詳細には、本実施形態では、最も高温となるコンデンサ10の中心部の温度は、比較例の温度値T1よりも低い温度値T2に低下している。また、当該中心部の周囲の領域の温度についても、比較例と比べて良好に低下している。 As a result, as shown in FIG. 7, the temperature distribution inside the capacitor 10 is improved as compared with the comparative example shown in FIG. More specifically, in the present embodiment, the temperature at the center of the capacitor 10, which has the highest temperature, is lowered to a temperature value T2 lower than the temperature value T1 of the comparative example. Further, the temperature of the region around the central portion is also satisfactorily lowered as compared with the comparative example.

以上のように、本実施形態に係るコンデンサ冷却構造によれば、通電機能だけでなくコンデンサ10を冷却する機能をも備えるPNバスバ16、18の利用により、バスバを利用したコンデンサ素子の放熱効果を良好に向上させることができる。 As described above, according to the condenser cooling structure according to the present embodiment, by using the PN bus bars 16 and 18 having not only the energizing function but also the function of cooling the capacitor 10, the heat dissipation effect of the condenser element using the bus bar can be obtained. It can be improved satisfactorily.

付け加えると、熱伝導経路2では、コンデンサ10(コンデンサ素子)の熱は、Pバスバ16又はNバスバ18を介して、封止部材14及びコンデンサケース12に順に伝えられる。コンデンサケース12に伝えられた熱は、図6中に矢印で示すように、高熱伝導シート28を介してインバータケースの壁部30に伝えられる。壁部30に伝わった熱は、最終的には外気に放出される。本実施形態の構造例によれば、このような熱伝導経路2をも利用して、コンデンサ素子の放熱効果を高めることができる。 In addition, in the heat conduction path 2, the heat of the capacitor 10 (capacitor element) is sequentially transferred to the sealing member 14 and the capacitor case 12 via the P bus bar 16 or the N bus bar 18. The heat transferred to the capacitor case 12 is transferred to the wall portion 30 of the inverter case via the high thermal conductive sheet 28 as shown by an arrow in FIG. The heat transferred to the wall portion 30 is finally released to the outside air. According to the structural example of the present embodiment, the heat dissipation effect of the capacitor element can be enhanced by also utilizing such a heat conduction path 2.

3.変形例(PNバスバの他の形成例)
上述した実施の形態においては、図3に示すように、4つの非電極面のうち、上面10c及び側面10eはPバスバ16と接し、下面10d及び側面FはNバスバ18と接している。このようなPNバスバの形成例によれば、個々のPNバスバの形状の複雑化を抑制しつつ、PNバスバに通電機能とともにコンデンサ10の冷却機能を持たせられる。しかしながら、これら4つの非電極面のそれぞれに接するバスバは、必ずしも上記の例に限られない。すなわち、PNバスバは、上記の例とは異なる組み合わせで、4つの非電極面のそれぞれとPバスバ又はNバスバとが接するように形成されてもよい。さらには、コンデンサが備える複数の非電極面のうちの少なくとも1つの非電極面は、当該非電極面上においてPバスバとNバスバ同士が接触しないことを条件として、Pバスバ及びNバスバの双方と接してもよい。
3. 3. Deformation example (another formation example of PN bus bar)
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, of the four non-electrode surfaces, the upper surface 10c and the side surface 10e are in contact with the P bus bar 16, and the lower surface 10d and the side surface F are in contact with the N bus bar 18. According to such an example of forming the PN bus bar, the PN bus bar can be provided with the energizing function and the cooling function of the capacitor 10 while suppressing the complication of the shape of each PN bus bar. However, the bus bar in contact with each of these four non-electrode surfaces is not necessarily limited to the above example. That is, the PN bus bar may be formed in a combination different from the above example so that each of the four non-electrode surfaces is in contact with the P bus bar or the N bus bar. Further, at least one non-electrode surface of the plurality of non-electrode surfaces included in the capacitor is provided with both the P bus bar and the N bus bar on the condition that the P bus bar and the N bus bar do not come into contact with each other on the non-electrode surface. You may touch it.

以上説明した各実施の形態に記載の例及び他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。 The examples described in the above-described embodiments and the other modifications may be appropriately combined within a possible range other than the specified combinations, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. You may.

1、100 コンデンサモジュール
10 コンデンサ
10a コンデンサの正極面
10b コンデンサの負極面
10c コンデンサの上面
10d コンデンサの下面
10e コンデンサの側面
12 コンデンサケース
14 封止部材
16、102 正極バスバ(Pバスバ)
18、104 負極バスバ(Nバスバ)
20 パワーカード
22a パワーカードの正極端子
22b パワーカードの負極端子
24 冷却器
26 絶縁板
28 高熱伝導シート
30 インバータケースの壁部
1,100 Capacitor module 10 Capacitor 10a Positive electrode surface of capacitor 10b Negative electrode surface of capacitor 10c Top surface of capacitor 10d Bottom surface of capacitor 10e Side surface of capacitor 12 Capacitor case 14 Sealing member 16, 102 Positive electrode bus bar (P bus bar)
18,104 Negative electrode bus bar (N bus bar)
20 Power card 22a Positive terminal of power card 22b Negative terminal of power card 24 Cooler 26 Insulation plate 28 High heat conduction sheet 30 Wall of inverter case

Claims (1)

コンデンサ素子を含み、外表面として、正極面及び負極面と、前記正極面及び前記負極面以外の外表面である複数の非電極面とを有するコンデンサと、
前記正極面に接する正極バスバと、
前記負極面に接する負極バスバと、
前記正極バスバ及び前記負極バスバを直接的又は間接的に冷却する冷却器と、
を備えるコンデンサ冷却構造であって、
前記複数の非電極面のそれぞれが、前記正極バスバ及び前記負極バスバの少なくとも一方と接している
ことを特徴とするコンデンサ冷却構造。
A capacitor including a capacitor element and having a positive electrode surface and a negative electrode surface as outer surfaces and a plurality of non-electrode surfaces which are outer surfaces other than the positive electrode surface and the negative electrode surface.
A positive electrode bus bar in contact with the positive electrode surface and
The negative electrode bus bar in contact with the negative electrode surface and
A cooler that directly or indirectly cools the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar,
It is a condenser cooling structure equipped with
A condenser cooling structure, wherein each of the plurality of non-electrode surfaces is in contact with at least one of the positive electrode bus bar and the negative electrode bus bar.
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