JP5314933B2 - Power converter - Google Patents

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Description

この発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device.

従来の電力変換装置の中には、放熱効率の向上を図るために、基台部材に孔を設け、ここにセラミックス製の放熱部材を備えた半導体素子を、放熱部材を孔に挿入した状態で設け、基台部材の孔に冷媒を流して半導体素子を冷却する構造のものがある(特許文献1参照)。
特開2007−159250号公報
In a conventional power conversion device, in order to improve the heat dissipation efficiency, a hole is provided in the base member, and a semiconductor element provided with a ceramic heat dissipation member is inserted into the hole. There is a structure in which a semiconductor element is cooled by flowing a coolant through a hole in a base member (see Patent Document 1).
JP 2007-159250 A

しかしながら、上記従来の電力変換装置にあっては、半導体素子を装着するための厚肉で大型の基台部材が必要となるため装置全体が大型化するという問題がある。また、半導体素子の下側に設けた放熱部材を基台部材の孔に挿入するものであるため、冷媒の冷却通路を大きく確保できず冷却性能が十分に得られない問題がある。   However, the above-described conventional power conversion device has a problem that the entire device becomes large because a thick and large base member for mounting the semiconductor element is required. Further, since the heat dissipating member provided below the semiconductor element is inserted into the hole of the base member, there is a problem that a large cooling passage cannot be secured for the refrigerant and sufficient cooling performance cannot be obtained.

そこで、この発明は、小型化することで冷却通路を大きく確保し十分な冷却性能を発揮することができる電力変換装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a power conversion device that can secure a large cooling passage and exhibit sufficient cooling performance by downsizing.

上記目的を達成するために、請求項1に記載した発明は、複数の半導体モジュール(例えば、実施形態におけるパワーモジュール40a〜40g)を一体的に保持し、該半導体モジュールを放熱部材(例えば、実施形態におけるヒートシンク41)を用いて放熱させる冷却装置(例えば、実施形態における冷却装置CO)を備えた電力変換装置であって、金属製のベースフレーム(例えば、実施形態におけるベースフレーム50)に複数の開口部(例えば、実施形態における開口部51)を設け、前記各半導体モジュールに各々放熱部材を一体的に取り付け、前記ベースフレームの一方の面に前記半導体モジュールを露出させ、前記ベースフレームの他方の面に前記放熱部材を露出させた状態で前記ベースフレームの各開口部に前記半導体モジュールを配置し、前記ベースフレームの前記開口部の内周縁と前記半導体モジュールの外周縁とを樹脂材料により一体固定してモジュールユニット(例えば、実施形態におけるモジュールユニットMU)を形成し、前記モジュールユニットのベースフレームの他方の面側において、前記樹脂材料で形成された樹脂部(例えば、実施形態における樹脂部55)により冷媒流路(例えば、実施形態における冷媒流路57)を区画形成し、この樹脂部によって前記放熱部材に前記冷媒を直接的に接触可能な冷却装置の一部を構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 integrally holds a plurality of semiconductor modules (for example, the power modules 40a to 40g in the embodiment), and the semiconductor module is mounted on a heat dissipation member (for example, an implementation). A power conversion device including a cooling device (for example, the cooling device CO in the embodiment) that dissipates heat using the heat sink 41 in the embodiment, and a plurality of metal base frames (for example, the base frame 50 in the embodiment) An opening (for example, the opening 51 in the embodiment) is provided, a heat radiating member is integrally attached to each semiconductor module, the semiconductor module is exposed on one surface of the base frame, and the other of the base frame is exposed. The semiconductor module is placed in each opening of the base frame with the heat radiating member exposed on the surface. Place Yuru, and an outer peripheral edge of the inner peripheral edge and the semiconductor module of the opening of the base frame module units are integrally fixed by a resin material (e.g., module unit MU in the embodiment) is formed, said module units On the other surface side of the base frame, a refrigerant channel (for example, the refrigerant channel 57 in the embodiment) is partitioned by a resin portion (for example, the resin portion 55 in the embodiment) formed of the resin material. The resin portion constitutes a part of a cooling device capable of directly contacting the refrigerant with the heat radiating member.

請求項に記載した発明は、前記冷媒流路を、前記樹脂部と、この樹脂部に当接される流路ケース(例えば、実施形態におけるウォータージャケット32)とで形成したことを特徴とする。
請求項に記載した発明は、前記モジュールユニットの外周縁を、前記ベースフレームのフランジ部(例えば、実施形態におけるフランジ部53)で構成し、該フランジ部に前記流路ケースを放熱部材側から液密に接合したことを特徴とする。
請求項に記載した発明は、前記モジュールユニットを前記半導体モジュール側から覆うユニットケース(例えば、実施形態におけるユニットケース31)を設け、前記ユニットケースと前記フランジ部とを液密に接合したことを特徴とする。
The invention described in claim 2 is characterized in that the refrigerant flow path is formed by the resin portion and a flow path case (for example, the water jacket 32 in the embodiment) that comes into contact with the resin portion. .
According to a third aspect of the present invention, the outer peripheral edge of the module unit is configured by a flange portion of the base frame (for example, the flange portion 53 in the embodiment), and the flow path case is connected to the flange portion from the heat radiating member side. It is characterized by being liquid-tightly joined.
According to a fourth aspect of the present invention, a unit case (for example, the unit case 31 in the embodiment) that covers the module unit from the semiconductor module side is provided, and the unit case and the flange portion are joined in a liquid-tight manner. Features.

請求項に記載した発明は、前記樹脂部内に電力の入出力用の板状導電部材(例えば、実施形態におけるバスバー59)を埋設したことを特徴とする。
請求項に記載した発明は、前記冷媒流路の流れ方向と垂直な方向の断面において、前記樹脂部は前記放熱部材における一方の面と他方の面とを挟み込むように、前記半導体モジュールの外周縁を前記ベースフレームの各開口部に固定することを特徴とする。
請求項に記載した発明は、前記樹脂部と前記流路ケースとでラビリンス構造を形成したことを特徴とする。
請求項に記載した発明は、前記ベースフレームに、前記一方の面側から突出する突出部(例えば、実施形態における固定用ボス52)を複数形成し、前記突出部に前記半導体モジュールの駆動を制御する制御用基板(例えば、実施形態におけるゲートドライブ基板9)を保持したことを特徴とする。
The invention described in claim 5 is characterized in that a plate-like conductive member for power input / output (for example, the bus bar 59 in the embodiment) is embedded in the resin portion.
According to a sixth aspect of the present invention, in the cross section in a direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant flow path, the resin portion is placed on the outside of the semiconductor module so as to sandwich one surface and the other surface of the heat radiating member. A peripheral edge is fixed to each opening of the base frame.
The invention described in claim 7 is characterized in that a labyrinth structure is formed by the resin portion and the flow path case.
According to an eighth aspect of the present invention, a plurality of protrusions (for example, the fixing boss 52 in the embodiment) protruding from the one surface side are formed on the base frame, and the semiconductor module is driven in the protrusions. A control substrate to be controlled (for example, the gate drive substrate 9 in the embodiment) is held.

請求項1に記載した発明によれば、各半導体モジュールを放熱部材と共に一体化し金属製のベースフレームに固定したため小型化でき、その分だけ冷媒流路を大きく確保し十分な冷却性能を発揮することができると共に、半導体モジュールを組み合わせているため各半導体モジュール毎での交換が可能となり、歩留まりが向上し、コストダウンを図ることができる効果がある。また、金属製のベースフレームを用いているため強度剛性上有利となる。
更に、ベースフレームの開口部の内周縁と半導体モジュールの外周縁とを一体固定する樹脂材料を有効利用して冷媒流路を区画形成できるため、ベースフレームと樹脂部とが冷媒流路を閉塞する蓋及び冷媒流路の一部を兼ねることとなり、したがって、別部材を用いた場合のようにシール材や他の部材が必要なくなり、小型化を図ることができると共に部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。
請求項に記載した発明によれば、樹脂部に流路ケースを当接させるだけの簡単な構成でよいため、低コストに製造できるメリットがある。
請求項に記載した発明によれば、流路ケースの取り付け強度を確保できる効果がある。
請求項に記載した発明によれば、ユニットケースの取り付け強度を確保できる効果がある。
請求項に記載した発明によれば、板状導電部材の保有する熱を樹脂部内に伝熱して板状導電部材の温度を低下させることができると共に、外部に露出させた場合に比較してユニットケース内の雰囲気温度を低減できるため、板状導電部材を小型化できる効果がある。
請求項に記載した発明によれば、冷媒流路の流れ方向に影響を与えることなく、ベースフレームに対する半導体モジュールの保持強度を確保することができる効果がある。
請求項に記載した発明によれば、ラビリンス構造により前記樹脂部と前記流路ケースとの液密性を高めることができる効果がある。
請求項に記載した発明によれば、制御用基板を固定するために専用の固定具が必要なくなり、部品点数が削減でき、小型化を図ることができる効果がある。また、金属製のベースフレームに制御用基板を固定するため耐振動性能が向上する効果がある。
According to the first aspect of the present invention, each semiconductor module is integrated with the heat radiating member and fixed to the metal base frame, so that the size can be reduced, and a large refrigerant flow path can be secured correspondingly, thereby exhibiting sufficient cooling performance. In addition, since the semiconductor modules are combined, it is possible to replace each semiconductor module, thereby improving the yield and reducing the cost. Further, since a metal base frame is used, it is advantageous in terms of strength and rigidity.
Further, since the coolant channel can be partitioned by effectively using the resin material that integrally fixes the inner periphery of the opening of the base frame and the outer periphery of the semiconductor module, the base frame and the resin portion block the coolant channel. It also serves as a part of the lid and the refrigerant flow path. Therefore, there is no need for a sealing material or other members as in the case of using a separate member, which can reduce the size and cost by reducing the number of parts. Can be achieved.
According to the second aspect of the present invention, since it is sufficient to have a simple configuration in which the flow path case is brought into contact with the resin portion, there is an advantage that it can be manufactured at low cost.
According to the third aspect of the present invention, there is an effect that the attachment strength of the flow path case can be ensured.
According to the invention described in claim 4 , there is an effect that the mounting strength of the unit case can be ensured.
According to the fifth aspect of the present invention, the heat of the plate-like conductive member can be transferred into the resin portion to reduce the temperature of the plate-like conductive member, and compared with the case where it is exposed to the outside. Since the atmospheric temperature in the unit case can be reduced, the plate-like conductive member can be reduced in size.
According to the sixth aspect of the present invention, there is an effect that the holding strength of the semiconductor module with respect to the base frame can be ensured without affecting the flow direction of the refrigerant flow path.
According to the seventh aspect of the present invention, there is an effect that liquid-tightness between the resin portion and the flow path case can be improved by a labyrinth structure.
According to the invention described in claim 8, there is no need for a dedicated fixing tool for fixing the control board, and it is possible to reduce the number of parts and to reduce the size. Further, since the control board is fixed to the metal base frame, the vibration resistance performance is improved.

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1はハイブリッド車両用のパワーコントロールユニット(PCU)1を含む回路構成を示している。このハイブリッド車両はエンジン(図示せず)と、エンジンの機械的出力により駆動される発電機(GEN)2と、発電機2の発電出力により充電される高圧系のバッテリ(BAT)3と、バッテリ3の放電出力と発電機2の発電出力の少なくとも一方を用いて駆動輪(図示せず)を駆動するモータ(MOT)4を備えている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a circuit configuration including a power control unit (PCU) 1 for a hybrid vehicle. The hybrid vehicle includes an engine (not shown), a generator (GEN) 2 driven by the mechanical output of the engine, a high-voltage battery (BAT) 3 charged by the power generation output of the generator 2, a battery And a motor (MOT) 4 that drives drive wheels (not shown) using at least one of the discharge output 3 and the power generation output of the generator 2.

パワーコントロールユニット1は、バッテリ3から供給される電力により昇圧回路として機能するコンバータ7を介してモータ4を駆動すると共にモータ4を回生作動させた際の電力を降圧回路として機能するコンバータ7を介してバッテリ3に供給する第1インバータ(Tr/M PDU)5と、発電機2により発生する電力を降圧回路として機能するコンバータ7を介してバッテリ3に供給し、あるいは発電機2により発生する電力でモータ4を駆動する第2インバータ(GEN PDU)6を備えている。
これらコンバータ7、第1インバータ5及び第2インバータ6は、制御基板(ECU)8からの制御指令によりゲートドライブ基板(GDCB)9を介して駆動制御される。
The power control unit 1 drives the motor 4 via the converter 7 that functions as a booster circuit by the power supplied from the battery 3 and also uses the converter 7 that functions as a step-down circuit when the motor 4 is regeneratively operated. The first inverter (Tr / M PDU) 5 supplied to the battery 3 and the power generated by the generator 2 are supplied to the battery 3 via the converter 7 functioning as a step-down circuit, or the power generated by the generator 2 A second inverter (GEN PDU) 6 for driving the motor 4 is provided.
The converter 7, the first inverter 5, and the second inverter 6 are driven and controlled through a gate drive substrate (GDCB) 9 according to a control command from a control substrate (ECU) 8.

第1インバータ5は、例えば、トランジスタのスイッチング素子(例えば、IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)を複数用いブリッジ接続してなるブリッジ回路5aと平滑コンデンサ5bとを具備するパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータであって、この第1インバータ5にはモータ4とコンバータ7が接続されている。コンバータ7は、リアクトル7aと2つのトランジスタのスイッチング素子(例えば、IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)からなるチョッパ回路7bとを備え、第1インバータ5の入力側に設けた電圧変換装置であって、このチョッパ回路7bの下流側に2次平滑コンデンサ7c、リアクトル7aの上流側に1次平滑コンデンサ7dが各々並列接続されている。   The first inverter 5 is, for example, a PWM inverter using pulse width modulation (PWM) including a bridge circuit 5a formed by bridge connection using a plurality of transistor switching elements (for example, IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) and a smoothing capacitor 5b. Thus, the motor 4 and the converter 7 are connected to the first inverter 5. The converter 7 includes a reactor 7a and a chopper circuit 7b composed of two transistor switching elements (for example, IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor), and is a voltage converter provided on the input side of the first inverter 5, A secondary smoothing capacitor 7c is connected in parallel to the downstream side of the chopper circuit 7b, and a primary smoothing capacitor 7d is connected in parallel to the upstream side of the reactor 7a.

コンバータ7と第1インバータ5との間には第1インバータ5と同様の構成を備えた第2インバータ6が正極側端子Ptと負極側端子Ntに接続され、この第2インバータ6に発電機2が接続されている。この第2インバータ6は、第1インバータ5と同様に、トランジスタのスイッチング素子を複数用いブリッジ接続してなるブリッジ回路6aと平滑コンデンサ6bとを具備するパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータであって、この第2インバータ6には発電機2とコンバータ7が接続されている。この第2インバータ6は発電機2の出力電圧をコンバータ7により降圧してバッテリ3に充電を行ったり、第1インバータ5を経由してモータ4を駆動する。   Between the converter 7 and the first inverter 5, a second inverter 6 having the same configuration as that of the first inverter 5 is connected to the positive terminal Pt and the negative terminal Nt. Is connected. Like the first inverter 5, the second inverter 6 is a PWM inverter by pulse width modulation (PWM) comprising a bridge circuit 6a formed by bridge connection using a plurality of transistor switching elements and a smoothing capacitor 6b. The generator 2 and the converter 7 are connected to the second inverter 6. The second inverter 6 steps down the output voltage of the generator 2 by the converter 7 to charge the battery 3 or drives the motor 4 via the first inverter 5.

第1インバータ5、第2インバータ6は、各相毎に対をなすハイ側,ロー側U相トランジスタUH,UL及びハイ側,ロー側V相トランジスタVH,VL及びハイ側,ロー側W相トランジスタWH,WLをブリッジ接続してなるブリッジ回路5a,6aと、平滑コンデンサ5b,6bとを備えている。各トランジスタUH,VH,WHはコンバータ7の正極側端子Ptに接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタUL,VL,WLはコンバータ7の負極側端子Ntに接続されローサイドアームを構成しており、各相毎に対をなす各トランジスタUH,UL及びVH,VL及びWH,WLはコンバータ7に対して直列に接続されている。トランジスタUH,UL,VH,VL,WH,WLのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、ダイオードDUH,DUL,DVH,DVL,DWH,DWLが各々接続されている。   The first inverter 5 and the second inverter 6 include a high-side, low-side U-phase transistor UH, UL and a high-side, low-side V-phase transistor VH, VL, and a high-side, low-side W-phase transistor that are paired for each phase. Bridge circuits 5a and 6a formed by bridge-connecting WH and WL, and smoothing capacitors 5b and 6b are provided. Each transistor UH, VH, WH is connected to the positive terminal Pt of the converter 7 to constitute a high side arm, and each transistor UL, VL, WL is connected to the negative terminal Nt of the converter 7 to constitute a low side arm. The transistors UH, UL and VH, VL and WH, WL that make a pair for each phase are connected in series to the converter 7. Diodes DUH, DUL, DVH, DVL, DWH, and DWL are connected between the collectors and emitters of the transistors UH, UL, VH, VL, WH, and WL, respectively, in a forward direction from the emitter to the collector. ing.

コンバータ7のリアクトル7aは、一端がバッテリ3に接続されてバッテリ電圧が印加されるものであり、チョッパ回路7bはこのリアクトル7aの他端に接続される第1及び第2のスイッチング素子である第1トランジスタS1及び第2トランジスタS2から構成されている。トランジスタS1,S2のコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各々ダイオードDS1,DS2が接続されている。
そして、リアクトル7aの一端はバッテリ3の正極側端子に接続され、リアクトル7aの他端は、第1トランジスタS1のコレクタ及び第2トランジスタS2のエミッタに接続されている。第1トランジスタS1のエミッタはバッテリ3の負極側端子及びコンバータ7の負極側端子Ntに接続されている。また、第2トランジスタS2のコレクタはコンバータ7の正極側端子Ptに接続されている。
The reactor 7a of the converter 7 has one end connected to the battery 3 and is applied with a battery voltage, and the chopper circuit 7b is a first and second switching element connected to the other end of the reactor 7a. It is composed of one transistor S1 and a second transistor S2. Diodes DS1 and DS2 are connected between the collectors and emitters of the transistors S1 and S2, respectively, so as to be in the forward direction from the emitter to the collector.
One end of the reactor 7a is connected to the positive terminal of the battery 3, and the other end of the reactor 7a is connected to the collector of the first transistor S1 and the emitter of the second transistor S2. The emitter of the first transistor S1 is connected to the negative terminal of the battery 3 and the negative terminal Nt of the converter 7. Further, the collector of the second transistor S2 is connected to the positive terminal Pt of the converter 7.

ここで、コンバータ7のトランジスタS2から第1インバータ5のトランジスタWH間のバス及びこれに接続される第1インバータ5(コンバータ7)の正極側端子Ptから第2インバータ6のトランジスタWH間のバスがPOutバスバー20として構成されている。また、コンバータ7のトランジスタS1から第1インバータ5のトランジスタWL間のバス及びこれに接続される第1インバータ5(コンバータ7)の負極側端子Ntから第2インバータ6のトランジスタWL間のバスがNバスバー21として構成されている。   Here, a bus between the transistor S2 of the converter 7 and the transistor WH of the first inverter 5 and a bus between the positive terminal Pt of the first inverter 5 (converter 7) connected thereto and the transistor WH of the second inverter 6 are provided. The Pout bus bar 20 is configured. The bus between the transistor S1 of the converter 7 and the transistor WL of the first inverter 5 and the bus between the negative terminal Nt of the first inverter 5 (converter 7) connected thereto and the transistor WL of the second inverter 6 are N. It is configured as a bus bar 21.

また、第1インバータ5からモータ4のU相、V相、W相の各コイルに接続される3本のバスがOutバスTrU22、OutバスTrV23、OutバスTrW24を構成し、第2インバータ6から発電機2のU相、V相、W相の各コイルに接続される3本のバスがOutバスGENU25、OutバスGENV26、OutバスGENW27を構成し、リアクトル7aからコンバータ7の第1トランジスタS1と第2トランジスタS2との間に接続されるバスがPINバスバー28を構成している。
OutバスTrU22、OutバスTrV23、OutバスTrW24、OutバスGENU25、OutバスGENV26、OutバスGENW27の各々には制御基板8に信号を送る電流センサ30が接続されている。そして、第1インバータ5、第2インバータ6、コンバータ7の各トランジスタのゲートにゲートドライブ基板9からの信号線が接続されている。
Three buses connected from the first inverter 5 to the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the motor 4 constitute an Out bus TrU22, an Out bus TrV23, and an Out bus TrW24. The three buses connected to the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the generator 2 constitute an Out bus GENU 25, an Out bus GENV 26, and an Out bus GENW 27, and the reactor 7a to the first transistor S1 of the converter 7 A bus connected to the second transistor S2 constitutes a PIN bus bar 28.
A current sensor 30 that sends a signal to the control board 8 is connected to each of the Out bus TrU22, Out bus TrV23, Out bus TrW24, Out bus GENU25, Out bus GENV26, and Out bus GENW27. A signal line from the gate drive substrate 9 is connected to the gates of the transistors of the first inverter 5, the second inverter 6, and the converter 7.

図2〜図10はパワーコントロールユニット1のハードウエア構成を示している。パワーコントロールユニット1は、例えばハイブリッド車両のエンジンルームに搭載されるもので、図2に示すように、上部には全体を覆うアルミダイキャスト製のユニットケース31が設けられ、下部にウォータージャケット32が設けられている。ユニットケース31の開口部とウォータージャケット32の周縁とが後述するベースフレーム50を挟み込んで付き合わされ、両者がボルトBにより固定されている。ウォータージャケット32には冷媒の流入口33が設けられ(図5参照)、ウォータージャケット32の前面に冷媒の流出口34が設けられている。この流入口33と流出口34が冷却装置COのポンプ等の機器類に接続されている。   2 to 10 show the hardware configuration of the power control unit 1. The power control unit 1 is mounted, for example, in an engine room of a hybrid vehicle. As shown in FIG. 2, a unit case 31 made of aluminum die cast is provided at the upper part, and a water jacket 32 is provided at the lower part. Is provided. The opening of the unit case 31 and the peripheral edge of the water jacket 32 are put together by sandwiching a base frame 50 described later, and both are fixed by bolts B. The water jacket 32 is provided with a refrigerant inlet 33 (see FIG. 5), and a refrigerant outlet 34 is provided in front of the water jacket 32. The inflow port 33 and the outflow port 34 are connected to devices such as a pump of the cooling device CO.

図3はユニットケース31及びウォータージャケット32を鎖線で示した全体構成図である。同図に示すように、ユニットケース31内には下から順にリアクトル7a、ウォータージャケット32、7つのパワーモジュール40a〜40g(図6参照)を固定したベースフレーム50、複数のバスバー20〜28(図1参照)を一体としたバスバープレートコンポーネント29、シールドプレート11、ゲートドライブ基板9、制御基板8、コンデンサユニット12が配置されている。   FIG. 3 is an overall configuration diagram in which the unit case 31 and the water jacket 32 are shown by chain lines. As shown in the figure, in a unit case 31, a reactor 7a, a water jacket 32, a base frame 50 to which seven power modules 40a to 40g (see FIG. 6) are fixed, and a plurality of bus bars 20 to 28 (see FIG. 1), a bus bar plate component 29, a shield plate 11, a gate drive substrate 9, a control substrate 8, and a capacitor unit 12 are arranged.

図4に示すように、基板35上にはリアクトル7aが設置され、このリアクトル7aの上方に、アルミニウム製のウォータージャケット32が配置されている。
図5に示すように、ウォータージャケット32の上面のコーナ部には凹部36が形成され、この凹部36にリアクトル7aから延びるPINバスバー28用の端子と、Nバスバー21用の端子が引き出されている。ウォータージャケット32の上面には凹部36の残りの部分に、蛇行する凹溝37が形成されている。凹溝37はまずU字状に曲がった後に凹部36の手前まで折り返すような経路を形成している。経路の始端底部には流入口33が形成され、経路の終端はケースの流出口34に連通している。このウォータージャケット32の蛇行する凹溝37はベースフレーム50に装着されたパワーモジュール40a〜40g(図6参照)の各ヒートシンク41(図7参照)に対応して、このヒートシンク41を受け入れるようになっている。
As shown in FIG. 4, the reactor 7a is installed on the board | substrate 35, The aluminum water jacket 32 is arrange | positioned above this reactor 7a.
As shown in FIG. 5, a concave portion 36 is formed in the corner portion of the upper surface of the water jacket 32, and a terminal for the PIN bus bar 28 extending from the reactor 7a and a terminal for the N bus bar 21 are drawn into the concave portion 36. . On the upper surface of the water jacket 32, a meandering concave groove 37 is formed in the remaining portion of the concave portion 36. The concave groove 37 first forms a path that bends to the front of the concave portion 36 after being bent into a U-shape. An inflow port 33 is formed at the bottom of the start end of the path, and the end of the path communicates with the outflow port 34 of the case. The meandering concave groove 37 of the water jacket 32 receives the heat sink 41 corresponding to each heat sink 41 (see FIG. 7) of the power modules 40a to 40g (see FIG. 6) mounted on the base frame 50. ing.

図6はパワーモジュール40a〜40gをベースフレーム50に装着した斜視図、図7はべースフレーム50を下側から見た斜視図である。
図6、図7に示すように、ウォータージャケット32の上方には、アルミダイキャスト製のベースフレーム50が配置されている。このベースフレーム50には開口部51が7つ形成され、この開口部51に7個のパワーモジュール40a〜40gが樹脂により固定されてモジュールユニットMUを構成している。ここで、パワーモジュール40a〜40gをベースフレーム50に固定する樹脂で樹脂部55が形成され、この樹脂部55が縦壁56を形成し、ウォータージャケット32との間に冷媒流路57を形成している。
6 is a perspective view of the power modules 40a to 40g mounted on the base frame 50, and FIG. 7 is a perspective view of the base frame 50 as viewed from below.
As shown in FIGS. 6 and 7, an aluminum die-cast base frame 50 is disposed above the water jacket 32. The base frame 50 is formed with seven openings 51, and seven power modules 40a to 40g are fixed to the opening 51 with resin to constitute a module unit MU. Here, a resin portion 55 is formed of a resin that fixes the power modules 40 a to 40 g to the base frame 50, the resin portion 55 forms a vertical wall 56, and a coolant channel 57 is formed between the water jacket 32. ing.

各パワーモジュール40a〜40gはヒートシンク41一体型のもので、前述した回路構成におけるコンバータ7の第1トランジスタS1と第2トランジスタS2を実装した1個のパワーモジュール40aと、第2インバータ6において、各々ハイサイド側とローサイド側とで対となったトランジスタUH,UL、トランジスタVH,VL、トランジスタWH,WLの3個のパワーモジュール40b,40c,40dと、第1インバータ5において、各々ハイサイド側とローサイド側とで対となったトランジスタUH,UL、トランジスタVH,VL、トランジスタWH,WLの3個のパワーモジュール40e,40f,40gとが図6の手前側から奥側へ順に装着されている。図7に示すように、ヒートシンク41のフィン42は冷媒が流れる冷媒流路57に沿う方向に放熱面が配置されている。   Each of the power modules 40a to 40g is of the heat sink 41 integrated type. In the power inverter 40a and the second inverter 6 in which the first transistor S1 and the second transistor S2 of the converter 7 in the circuit configuration described above are mounted, Three power modules 40b, 40c, and 40d of transistors UH and UL, transistors VH and VL, and transistors WH and WL that are paired on the high side and the low side, and the first inverter 5, Three power modules 40e, 40f, and 40g of transistors UH and UL, transistors VH and VL, and transistors WH and WL that are paired on the low side are mounted in order from the near side to the far side in FIG. As shown in FIG. 7, the fins 42 of the heat sink 41 have heat radiating surfaces arranged in a direction along the refrigerant flow path 57 through which the refrigerant flows.

図8に示すように、べースフレーム50の上部には、各々板状のPOutバスバー20、Nバスバー21、3枚のOutバスTr(U,V,W)22,23,24と3枚のOutバスGEN(U,V,W)25,26,27、PINバスバー28を樹脂モールドで一体化したバスバープレートコンポーネント29が配置されている。このバスバープレートコンポーネント29の上部に、図9に示すように、更にこれを覆うようにシールドプレート11が配置されている。   As shown in FIG. 8, at the upper part of the base frame 50, each of the plate-like Pout bus bar 20, N bus bar 21, three out buses Tr (U, V, W) 22, 23, 24 and three out buses. A bus bar plate component 29 in which buses GEN (U, V, W) 25, 26, 27 and a PIN bus bar 28 are integrated with a resin mold is disposed. As shown in FIG. 9, the shield plate 11 is disposed on the bus bar plate component 29 so as to cover it.

図10に示すように、シールドプレート11の上方にはベースフレーム50に突出して設けた固定用ボス52にゲートドライブ基板9が固定され、ゲートドライブ基板9の上部に制御基板8が配置されている。ここで、制御基板8はユニットケース31(図3参照)側に固定されている。
そして、図3に示すように、制御基板8の上部にはユニットケース31の内部に装着されるコンデンサユニット12が配置されている。このコンデンサユニット12は図1に示す第1インバータ5の平滑コンデンサ5b、第2インバータ6の平滑コンデンサ6b、コンバータ7の1次平滑コンデンサ7d及び2次平滑コンデンサ7cをユニット化したもので、樹脂を用いたポッティングによりユニットケース31内部に固定されている。
As shown in FIG. 10, the gate drive substrate 9 is fixed to a fixing boss 52 protruding from the base frame 50 above the shield plate 11, and the control substrate 8 is disposed above the gate drive substrate 9. . Here, the control board 8 is fixed to the unit case 31 (see FIG. 3) side.
As shown in FIG. 3, the capacitor unit 12 mounted inside the unit case 31 is disposed on the control board 8. This capacitor unit 12 is formed by unitizing the smoothing capacitor 5b of the first inverter 5, the smoothing capacitor 6b of the second inverter 6, the primary smoothing capacitor 7d and the secondary smoothing capacitor 7c of the converter 7 shown in FIG. It is fixed inside the unit case 31 by the potting used.

ここで、図11はヒートシンク一体型のパワーモジュール、ここでは第1インバータ5のパワーモジュール40fを示している。また、図12は図11における一つのトランジスタVLの配置部分におけるA−A断面図である。   Here, FIG. 11 shows a power module integrated with a heat sink, here, a power module 40 f of the first inverter 5. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line AA in the arrangement portion of one transistor VL in FIG.

図11、図12において、パワーモジュール40fは下部に複数の板状のフィン42を一方向に配列したヒートシンク41を備え、ヒートシンク41の台座43上にエポキシ樹脂からなる絶縁材44を塗布し、ベースとなるバスバー45を載置したものである。ベースとなるバスバー45の上部には、ハンダ46を介して、例えばトランジスタVLが載置され、トランジスタVL上にはハンダ47を介して上部のバスバー48が積層されている。上部のバスバー48には端部に接続片49がL字状に立ち上げ形成されている(図19参照)。これらベースとなるバスバー45、トランジスタVL、上部のバスバー48が、上部のバスバー48の接続片49を露出させた状態で金型内でエポキシ樹脂により鋳ぐるまれてモールド部Mを形成し、ベースフレーム50の開口部51に装着されている。このバスバー48はトランジスタVLのエミッタ側を示し、接続片49がNバスバー21に接続されるものである。   11 and 12, the power module 40f includes a heat sink 41 having a plurality of plate-like fins 42 arranged in one direction at the bottom, and an insulating material 44 made of epoxy resin is applied on a base 43 of the heat sink 41, A bus bar 45 is placed. For example, a transistor VL is mounted on the upper portion of the bus bar 45 serving as a base via a solder 46, and an upper bus bar 48 is stacked on the transistor VL via a solder 47. The upper bus bar 48 has an L-shaped connection piece 49 formed at the end (see FIG. 19). The base bus bar 45, the transistor VL, and the upper bus bar 48 are cast with epoxy resin in the mold with the connection piece 49 of the upper bus bar 48 exposed to form a mold part M, and the base frame 50 openings 51 are mounted. The bus bar 48 indicates the emitter side of the transistor VL, and the connection piece 49 is connected to the N bus bar 21.

図13に示すように、ベースフレーム50は外周囲にフランジ部53を備え、内部には7個のパワーモジュールを装着するための7つの角形の開口部51と、ウォータージャケット32の凹部36に対応する位置に逃げ孔54が形成されている。各開口部51は7個のパワーモジュール40a〜40gに対応して、ヒートシンク41の台座43よりも大きめに形成されている。   As shown in FIG. 13, the base frame 50 has a flange portion 53 on the outer periphery, and corresponds to the seven rectangular openings 51 for mounting seven power modules inside and the concave portion 36 of the water jacket 32. An escape hole 54 is formed at a position where the clearance occurs. Each opening 51 is formed larger than the base 43 of the heat sink 41 corresponding to the seven power modules 40 a to 40 g.

そして、図14に示すように、各パワーモジュール40a〜40gをベースフレームの50上面にモールド部Mを露出させ、ベースフレーム50の裏面にヒートシンク41を露出させた状態で各開口部51に配置する。ここで、前述したように図13の手前側の開口部51には、1個のコンバータ7用のパワーモジュール40aを、その奥側には3個の第2インバータ6用のパワーモジュール40b〜40dを、更に奥側には3個の第1インバータ5用のパワーモジュール40f〜40gを配置する。   Then, as shown in FIG. 14, the power modules 40 a to 40 g are disposed in the openings 51 with the mold part M exposed on the upper surface of the base frame 50 and the heat sink 41 exposed on the back surface of the base frame 50. . Here, as described above, the power module 40a for one converter 7 is provided in the opening 51 on the near side in FIG. 13, and the power modules 40b to 40d for three second inverters 6 are provided on the rear side. Further, three power modules 40f to 40g for the first inverter 5 are arranged on the far side.

次に、図15、図16に示すように、ベースフレーム50の開口部51の内周縁と各パワーモジュール40a〜40gの外周縁との間の隙間C(図12、図14参照)を埋めるように樹脂材料を成形型内から供給し、ベースフレーム50にパワーモジュール40a〜40gを樹脂材料により一体的にモールド固定して前述したモジュールユニットMUを形成する。
ここで、図16に示すように、ベースフレーム50の開口部51の内周縁と各パワーモジュール40a〜40gの外周縁とを一体固定する樹脂材料は、モジュールユニットMUのベースフレーム50の裏面において、樹脂材料で形成された樹脂部55の縦壁56によりウォータージャケット32の凹溝37と共に冷媒流路57を区画形成し、樹脂部55によってヒートシンク41のフィン42に冷媒を直接的に接触可能な冷却装置COの一部を構成している。
Next, as shown in FIGS. 15 and 16, a gap C (see FIGS. 12 and 14) between the inner periphery of the opening 51 of the base frame 50 and the outer periphery of each power module 40 a to 40 g is filled. Then, the resin material is supplied from the inside of the mold, and the power modules 40a to 40g are integrally molded and fixed to the base frame 50 with the resin material to form the module unit MU described above.
Here, as shown in FIG. 16, the resin material that integrally fixes the inner periphery of the opening 51 of the base frame 50 and the outer periphery of each of the power modules 40a to 40g is formed on the back surface of the base frame 50 of the module unit MU. A coolant channel 57 is defined by the vertical wall 56 of the resin portion 55 formed of a resin material together with the concave groove 37 of the water jacket 32, and cooling that allows the coolant to directly contact the fins 42 of the heat sink 41 by the resin portion 55. It constitutes a part of the device CO.

図17はパワーモジュール40cとパワーモジュール40fとの断面図である。同図に示すように、冷媒の流れ方向と垂直な方向の断面において、冷却装置COの一部を構成する冷媒流路57は樹脂部55の縦壁56と、この樹脂部55の縦壁56に当接されるウォータージャケット32の凹溝37とで紙面の表裏側に向かって形成されている。この場合には樹脂部55の縦壁56はヒートシンク41のフィン42の一方の面と他方の面とを挟み込むように、パワーモジュール40a〜40gの外周縁及びベースフレーム50の開口部51の内周縁の双方をコの字状に抜け止め固定している。   FIG. 17 is a cross-sectional view of the power module 40c and the power module 40f. As shown in the figure, in the cross section in the direction perpendicular to the refrigerant flow direction, the refrigerant flow path 57 constituting a part of the cooling device CO has a vertical wall 56 of the resin portion 55 and a vertical wall 56 of the resin portion 55. It is formed toward the front and back sides of the paper surface by the concave groove 37 of the water jacket 32 that is in contact with the surface. In this case, the vertical wall 56 of the resin portion 55 sandwiches one surface and the other surface of the fin 42 of the heat sink 41 so as to sandwich the outer peripheral edge of the power modules 40 a to 40 g and the inner peripheral edge of the opening 51 of the base frame 50. Both are fixed in a U-shape to prevent them from falling out.

ここで、隣接するパワーモジュール40a〜40g間では、樹脂部55が隣同士でベースフレーム50を包み込むように一体となっている。また、樹脂部55の縦壁56の下端部はウォータージャケット32の上面に液密に接合されている。尚、鎖線で示すように、樹脂部55が当接する部分に凹部38を設け、対応する樹脂部55に凸部58を設け、この凸部58を凹部38に差し込み固定して液密性を高めるラビリンス構造としてもよい。この場合に凹部38と凸部58とを逆に配置してもよい。
尚、図18に示すように、ウォータージャケット32の上面をフラットにして樹脂部55の縦壁56をウォータージャケット32の上面に向かって延ばし、その下端部をウォータージャケット32の上面に液密に接合してもよい。
Here, between the adjacent power modules 40a to 40g, the resin portion 55 is integrated so as to wrap the base frame 50 next to each other. Further, the lower end portion of the vertical wall 56 of the resin portion 55 is liquid-tightly joined to the upper surface of the water jacket 32. As indicated by a chain line, a recess 38 is provided at a portion where the resin portion 55 abuts, a projection 58 is provided on the corresponding resin portion 55, and the projection 58 is inserted and fixed in the recess 38 to improve liquid tightness. It may be a labyrinth structure. In this case, the concave portion 38 and the convex portion 58 may be arranged in reverse.
As shown in FIG. 18, the upper surface of the water jacket 32 is flattened and the vertical wall 56 of the resin portion 55 is extended toward the upper surface of the water jacket 32, and the lower end thereof is liquid-tightly joined to the upper surface of the water jacket 32. May be.

図19はパワーモジュール40fとパワーモジュール40gとの断面図である。同図に示すように、冷媒流路57の流れ方向に沿う方向の断面においては樹脂部55の縦壁56はベースフレーム50の裏面で切除され、ヒートシンク41のフィン42の面に沿って矢印方向に流れる冷媒に流通抵抗を与えないようになっている。ここで、隣接するパワーモジュール40a〜40g間では、樹脂部55がベースフレーム50を上面から覆うように隣同士で一体となっている。   FIG. 19 is a cross-sectional view of the power module 40f and the power module 40g. As shown in the figure, in the cross section in the direction along the flow direction of the refrigerant flow path 57, the vertical wall 56 of the resin portion 55 is cut off on the back surface of the base frame 50, and in the direction of the arrow along the surface of the fin 42 of the heat sink 41. The refrigerant flowing through the pipe is not given flow resistance. Here, between the adjacent power modules 40a to 40g, the resin portion 55 is integrated with each other so as to cover the base frame 50 from the upper surface.

ここで、図13、図20に示すように、ベースフレーム50の上面にはウォータージャケット32の凹部36に対応する逃げ孔54を除いた複数の開口部51を取り囲む位置、及びベースフレーム50の中央部分に断面円形状で金属製の固定用ボス52が複数設けられている。この固定用ボス52の周囲にもパワーモジュール40a〜40gのヒートシンク41の台座43と開口部51との隙間C(図12参照)に樹脂を流し込み際に樹脂材料が回り込むようになっており、図21に示すように、固定用ボス52の先端にゲートドライブ基板9がシールドプレート11を挟み込んで(図9参照)保持固定されている。   Here, as shown in FIGS. 13 and 20, the upper surface of the base frame 50 surrounds a plurality of openings 51 excluding the escape holes 54 corresponding to the recesses 36 of the water jacket 32, and the center of the base frame 50. The portion is provided with a plurality of metal fixing bosses 52 having a circular cross section. The resin material also flows around the fixing boss 52 when the resin is poured into the gap C (see FIG. 12) between the pedestal 43 and the opening 51 of the heat sink 41 of the power modules 40a to 40g. As shown in FIG. 21, the gate drive substrate 9 is held and fixed with the shield plate 11 sandwiched between the tips of the fixing bosses 52 (see FIG. 9).

そして、図22にパワーモジュール40a、40b、40eの断面図として示すように、7個のパワーモジュール40a〜40gがベースフレーム50に固定されたモジュールユニットMUのフランジ部、つまりベースフレーム50のフランジ部53にウォータージャケット32の上面の周縁が液密に接合され、かつ、この接合部分に対応する位置にパワーモジュール40a〜40gのモールド部M側からユニットケース31の周壁が液密に接合されている。
したがって、ユニットケース31とベースフレーム50のフランジ部53、ベースフレーム50のフランジ部53とウォータージャケット32とが重なり合う部分に2つのシール部SE1,SE2が整合するように設定されている。
Then, as shown in a cross-sectional view of the power modules 40 a, 40 b, and 40 e in FIG. 22, the flange portion of the module unit MU in which the seven power modules 40 a to 40 g are fixed to the base frame 50, that is, the flange portion of the base frame 50. 53, the peripheral edge of the upper surface of the water jacket 32 is liquid-tightly bonded, and the peripheral wall of the unit case 31 is liquid-tightly bonded to the position corresponding to the bonded portion from the mold part M side of the power modules 40a to 40g. .
Accordingly, the two seal portions SE1 and SE2 are set to be aligned with the portion where the unit case 31 and the flange portion 53 of the base frame 50 and the flange portion 53 of the base frame 50 and the water jacket 32 overlap.

ここで、図23に示すように、パワーモジュール40a〜40gのヒートシンク41の台座43とベースフレーム50の開口部51との間を固定するために用いられた樹脂部55に電力の入出力用のバスバー59を埋設してもよい。また、このバスバー59を埋設するのに替えて、図24に示すように、樹脂部55に溝62を設け、ここにゲル63を充填して、ゲル63内にバスバー59を配設するようにしてもよい。   Here, as shown in FIG. 23, the resin portion 55 used for fixing the space between the base 43 of the heat sink 41 of the power modules 40a to 40g and the opening 51 of the base frame 50 is used for power input / output. A bus bar 59 may be embedded. Further, instead of embedding the bus bar 59, as shown in FIG. 24, a groove 62 is provided in the resin portion 55, and the gel 63 is filled therein, and the bus bar 59 is disposed in the gel 63. May be.

上記実施形態によれば、図5、図17、図19に示すように、冷却装置COのポンプなどから送られる冷媒がウォータージャケット32の流入口33から入り、蛇行する冷媒流路57を流れて流出口34から流出する際に、パワーモジュール40a〜40gの各ヒートシンク41のフィン42において熱交換して、パワーモジュール40a〜40gを冷却する。これによって各パワーモジュール40e〜40gの熱的負荷を軽減できる。   According to the above embodiment, as shown in FIGS. 5, 17, and 19, the refrigerant sent from the pump of the cooling device CO enters through the inlet 33 of the water jacket 32 and flows through the meandering refrigerant flow path 57. When it flows out from the outflow port 34, it heat-exchanges in the fin 42 of each heat sink 41 of the power modules 40a-40g, and cools the power modules 40a-40g. Thereby, the thermal load of each power module 40e-40g can be reduced.

ここで、各パワーモジュール40a〜40gはヒートシンク41と共に一体化されアルミダイキャスト製のベースフレーム50に固定されているため小型化でき、その分だけ冷媒流路57を大きく確保し十分な冷却性能を発揮することができる。各パワーモジュール40a〜40gの各々を開口部51に装着して組み合わせている構成であるため、パワーモジュール40a〜40gの何れかに不具合があった場合には、その不具合のあるもののみを交換すればよいため、全てのパワーモジュール40a〜40gを交換する場合に比較して製造上での歩留まりが向上し、コストダウンを図ることができる。そして、パワーモジュールを増加したい場合には簡単に対応できる。更に、ベースフレーム50はアルミダイキャスト製であるのでパワーモジュール40a〜40gの取付強度を十分に確保できる点で有利となる。   Here, each of the power modules 40a to 40g is integrated with the heat sink 41 and fixed to the base frame 50 made of aluminum die cast, so that the power module 40a to 40g can be downsized. It can be demonstrated. Since each of the power modules 40a to 40g is mounted and combined in the opening 51, if any of the power modules 40a to 40g has a problem, replace only the defective module. Therefore, compared to the case where all the power modules 40a to 40g are replaced, the manufacturing yield is improved and the cost can be reduced. And if you want to increase the power module, you can easily cope. Furthermore, since the base frame 50 is made of aluminum die cast, it is advantageous in that the mounting strength of the power modules 40a to 40g can be sufficiently secured.

また、ベースフレーム50の開口部51の内周縁とパワーモジュール40a〜40gの外周縁を構成するヒートシンク41の台座43とを一体固定する樹脂材料により樹脂部55を形成し、この樹脂部55の縦壁56を有効利用して冷媒流路57を区画形成できるため、ベースフレーム50と樹脂部55とが冷媒流路57を閉塞する蓋及び冷媒流路57の一部を兼ねることとなる。したがって、別部材を用いた場合のようにシール材や他の部材が必要なくなり、小型化を図ることができると共に部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。   The resin portion 55 is formed of a resin material that integrally fixes the inner periphery of the opening 51 of the base frame 50 and the base 43 of the heat sink 41 that forms the outer periphery of the power modules 40a to 40g. Since the coolant channel 57 can be partitioned by effectively using the wall 56, the base frame 50 and the resin portion 55 also serve as a lid for closing the coolant channel 57 and a part of the coolant channel 57. Therefore, a sealing material and other members are not required as in the case of using another member, and the size can be reduced and the number of parts can be reduced to reduce the cost.

そして、冷媒流路57を、樹脂部55の縦壁56と、この樹脂部55の縦壁56に当接されるウォータージャケット32の凹溝37とで形成し、樹脂部55の縦壁56にウォータージャケット32を当接させるだけの簡単な構成でよいため、低コストに製造できるメリットがある。尚、この当接部分を凹部38と凸部58とでラビリンス構造とした場合にはより一層液密性を高めることができる。   Then, the coolant channel 57 is formed by the vertical wall 56 of the resin portion 55 and the concave groove 37 of the water jacket 32 in contact with the vertical wall 56 of the resin portion 55, and is formed on the vertical wall 56 of the resin portion 55. Since it is sufficient to have a simple configuration in which the water jacket 32 is brought into contact with the water jacket 32, there is an advantage that it can be manufactured at a low cost. In addition, when this contact part is made into the labyrinth structure by the recessed part 38 and the convex part 58, liquid-tightness can be improved further.

図22に示すように、モジュールユニットMUの外周縁であるベースフレーム50のフランジ部53にウォータージャケット32をヒートシンク41のフィン42側からシール部SE2で液密に接合したことにより、ウォータージャケット32の取り付け強度を確保できる。更に、モジュールユニットMUをパワーモジュール40a〜40gのモールド部M側から覆うユニットケース31を設け、ユニットケース31の周壁とフランジ部53とをシール部SE1で液密に接合したことで、ユニットケース31の取り付け強度を確保できる。   As shown in FIG. 22, the water jacket 32 is liquid-tightly joined to the flange portion 53 of the base frame 50, which is the outer peripheral edge of the module unit MU, from the fin 42 side of the heat sink 41 by the seal portion SE2. Mounting strength can be secured. Furthermore, a unit case 31 that covers the module unit MU from the mold part M side of the power modules 40a to 40g is provided, and the peripheral wall of the unit case 31 and the flange part 53 are joined in a liquid-tight manner by the seal part SE1, thereby the unit case 31. The mounting strength of can be secured.

とりわけ、ウォータージャケット32のベースフレーム50のフランジ部53に当接する位置にあるシール部SE2と、ユニットケース31の周壁がフランジ部53に当接する位置にあるシール部SE1をフランジ部53の表裏で整合させているため、シール部SE1、SE2が小さくて済み、面圧も確保し易くシール性能を高められる。また、シール部SE1とシール部SE2とを整合する位置に配置したため、これらをずらした位置に配置した場合に比較して、ウォータージャケット32とユニットケース31を小さくでき、装置の小型化に寄与できる。   In particular, the seal part SE <b> 2 that is in contact with the flange part 53 of the base frame 50 of the water jacket 32 and the seal part SE <b> 1 in which the peripheral wall of the unit case 31 is in contact with the flange part 53 are aligned on the front and back of the flange part 53. Therefore, the seal portions SE1 and SE2 are small, and it is easy to secure the surface pressure, and the sealing performance can be improved. In addition, since the seal part SE1 and the seal part SE2 are arranged at the matching positions, the water jacket 32 and the unit case 31 can be made smaller than when the seal parts SE1 and SE2 are shifted to each other, which contributes to downsizing of the apparatus. .

冷却装置COの一部を構成する冷媒流路57が、冷媒の流れ方向と垂直な方向の断面において、樹脂部55の縦壁56とこれに当接されるウォータージャケット32との間に形成され、樹脂部55の縦壁56はヒートシンク41のフィン42の一方の面と他方の面とを挟み込むように、パワーモジュール40a〜40gの外周縁及びベースフレーム50の開口部51の内周縁の双方をコの字状に抜け止め固定している。したがって、冷媒流路57の流れ方向に影響を与えることなく、ベースフレーム50に対するパワーモジュール40a〜40gの保持強度を確保することができる。   A refrigerant flow path 57 constituting a part of the cooling device CO is formed between the vertical wall 56 of the resin portion 55 and the water jacket 32 in contact with the vertical wall 56 in a cross section perpendicular to the refrigerant flow direction. The vertical wall 56 of the resin part 55 covers both the outer peripheral edge of the power modules 40 a to 40 g and the inner peripheral edge of the opening 51 of the base frame 50 so as to sandwich the one surface and the other surface of the fin 42 of the heat sink 41. It is secured in a U-shape. Accordingly, the holding strength of the power modules 40a to 40g with respect to the base frame 50 can be ensured without affecting the flow direction of the refrigerant flow path 57.

図23に示すように、樹脂部55内にバスバー59を埋設した場合には、バスバー59の保有する熱を樹脂部55内に伝熱してバスバー59の温度を低下させることができると共に、外部に露出させた場合に比較してユニットケース31内の雰囲気温度を低減できるため、バスバー59を小型化できる。   As shown in FIG. 23, when the bus bar 59 is embedded in the resin part 55, the heat held by the bus bar 59 can be transferred to the resin part 55 to lower the temperature of the bus bar 59 and to the outside. Since the ambient temperature in the unit case 31 can be reduced as compared with the case where it is exposed, the bus bar 59 can be downsized.

更に、図20に示すように、ベースフレーム50の上面であって、ウォータージャケット32の凹部36に対応する逃げ孔54を除いた複数の開口部51を取り囲む位置、及びベースフレーム50の中央部分に断面円形状で金属製の固定用ボス52が複数設けられ、この固定用ボス52の先端にゲートドライブ基板9が保持固定されているため、ゲートドライブ基板9を固定するために専用の固定具が必要なくなり、部品点数が削減でき、小型化を図ることができる。
また、アルミダイキャスト製のベースフレーム50にゲートドライブ基板9を固定するため耐振動性能が向上し、ハイブリッド車両の電力変換装置として好適である。
Further, as shown in FIG. 20, at the upper surface of the base frame 50, the position surrounding the plurality of openings 51 excluding the escape holes 54 corresponding to the recesses 36 of the water jacket 32, and the central portion of the base frame 50. Since a plurality of metal fixing bosses 52 having a circular cross section are provided, and the gate drive substrate 9 is held and fixed at the tip of the fixing boss 52, a dedicated fixing tool is used to fix the gate drive substrate 9. This is unnecessary, the number of parts can be reduced, and the size can be reduced.
Moreover, since the gate drive board | substrate 9 is fixed to the base frame 50 made from aluminum die-casting, vibration-resistant performance improves and it is suitable as a power converter device of a hybrid vehicle.

尚、この発明は上述した実施形態に限られるものではなく、例えば、ハイブリッド車両に限られず、電気自動車の電力変換装置に適用できる。   In addition, this invention is not restricted to embodiment mentioned above, For example, it is not restricted to a hybrid vehicle, It can apply to the power converter device of an electric vehicle.

この発明の実施形態の電力変換装置を含む回路図である。It is a circuit diagram containing the power converter device of embodiment of this invention. この発明の電力変換装置の斜視図である。It is a perspective view of the power converter device of this invention. 図2の内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of FIG. リアクトルの斜視図である。It is a perspective view of a reactor. リアクトル上にウォータージャケットを載置した斜視図である。It is the perspective view which mounted the water jacket on the reactor. ウォータージャケット上にモジュールユニットを載置した斜視図である。It is the perspective view which mounted the module unit on the water jacket. 図3からウォータージャケットを外し下から見た斜視図である。It is the perspective view which removed the water jacket from FIG. 3 and was seen from the bottom. モジュールユニット上にバスバープレートコンポーネントを載置した斜視図である。It is the perspective view which mounted the bus-bar plate component on the module unit. モジュールユニット上にシールドプレートを載置し斜視図である。It is a perspective view which mounts a shield plate on a module unit. シールドプレート上にゲートドライブ基板、制御基板を載置した斜視図である。It is the perspective view which mounted the gate drive board | substrate and the control board on the shield plate. パワーモジュールの斜視図である。It is a perspective view of a power module. 図11のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. パワーモジュールとベースフレームの斜視図である。It is a perspective view of a power module and a base frame. パワーモジュールとベースフレームのセット状態の斜視図である。It is a perspective view of the set state of a power module and a base frame. モジュールユニットの斜視図である。It is a perspective view of a module unit. 図15の図12に相当する断面図である。It is sectional drawing equivalent to FIG. 12 of FIG. モジュールユニットの冷媒の流れ方向に垂直な方向の断面図である。It is sectional drawing of the direction perpendicular | vertical to the flow direction of the refrigerant | coolant of a module unit. 他の実施形態の図17に相当する断面図である。It is sectional drawing equivalent to FIG. 17 of other embodiment. モジュールユニットの冷媒の流れ方向に沿う方向の断面図である。It is sectional drawing of the direction along the flow direction of the refrigerant | coolant of a module unit. 固定用ボスの斜視図である。It is a perspective view of a fixing boss. ゲートドライブ基板を固定した斜視図である。It is the perspective view which fixed the gate drive board | substrate. ユニットケースとウォータージャケットとベースフレームとのシール状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sealing state of a unit case, a water jacket, and a base frame. バスバーを樹脂部のインサートした断面図である。It is sectional drawing which inserted the bus bar into the resin part. 他の実施形態の図23に相当する断面図である。It is sectional drawing equivalent to FIG. 23 of other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

9 ゲートドライブ基板(制御用基板)
31 ユニットケース
32 ウォータージャケット(流路ケース)
40a〜40g パワーモジュール(半導体モジュール)
41ヒートシンク(放熱部材)
50 ベースフレーム
51 開口部
52 固定用ボス(突出部)
53 フランジ部
55 樹脂部
57 冷媒流路
59 バスバー
CO 冷却装置
MU モジュールユニット
9 Gate drive substrate (control substrate)
31 Unit case 32 Water jacket (flow path case)
40a-40g Power module (semiconductor module)
41 heat sink (heat dissipation member)
50 Base frame 51 Opening 52 Fixing boss (projection)
53 Flange part 55 Resin part 57 Refrigerant flow path 59 Bus bar CO Cooling device MU Module unit

Claims (8)

複数の半導体モジュールを一体的に保持し、該半導体モジュールを放熱部材を用いて放熱させる冷却装置を備えた電力変換装置であって、金属製のベースフレームに複数の開口部を設け、前記各半導体モジュールに各々放熱部材を一体的に取り付け、前記ベースフレームの一方の面に前記半導体モジュールを露出させ、前記ベースフレームの他方の面に前記放熱部材を露出させた状態で前記ベースフレームの各開口部に前記半導体モジュールを配置し、前記ベースフレームの前記開口部の内周縁と前記半導体モジュールの外周縁とを樹脂材料により一体固定してモジュールユニットを形成し、前記モジュールユニットのベースフレームの他方の面側において、前記樹脂材料で形成された樹脂部により冷媒流路を区画形成し、この樹脂部によって前記放熱部材に前記冷媒を直接的に接触可能な冷却装置の一部を構成したことを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device including a cooling device that integrally holds a plurality of semiconductor modules and radiates heat from the semiconductor modules using a heat radiating member, wherein a plurality of openings are provided in a metal base frame, and each of the semiconductors Each heat dissipating member is integrally attached to the module, the semiconductor module is exposed on one surface of the base frame, and the heat dissipating member is exposed on the other surface of the base frame. The semiconductor module is disposed on the base frame, and an inner peripheral edge of the opening of the base frame and an outer peripheral edge of the semiconductor module are integrally fixed with a resin material to form a module unit, and the other surface of the base frame of the module unit On the side, a refrigerant flow path is defined by a resin portion made of the resin material, and the resin portion Power conversion device is characterized in that constitutes a part of the direct contact capable cooling device the coolant to the heat dissipation member. 前記冷媒流路を、前記樹脂部と、この樹脂部に当接される流路ケースとで形成したことを特徴とする請求項記載の電力変換装置。 The refrigerant flow path, and the resin portion, a power converter according to claim 1, characterized in that formed between the abutted the channel case to the resin portion. 前記モジュールユニットの外周縁を、前記ベースフレームのフランジ部で構成し、該フランジ部に前記流路ケースを放熱部材側から液密に接合したことを特徴とする請求項記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 2 , wherein an outer peripheral edge of the module unit is configured by a flange portion of the base frame, and the flow path case is liquid-tightly joined to the flange portion from the heat radiating member side. 前記モジュールユニットを前記半導体モジュール側から覆うユニットケースを設け、前記ユニットケースと前記フランジ部とを液密に接合したことを特徴とする請求項記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 3 , wherein a unit case that covers the module unit from the semiconductor module side is provided, and the unit case and the flange portion are joined in a liquid-tight manner. 前記樹脂部内に電力の入出力用の板状導電部材を埋設したことを特徴とする請求項〜請求項の何れかに記載の電力変換装置。 Power converter according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the embedded plate-like conductive member for power input and output in the resin portion. 前記冷媒流路の流れ方向と垂直な方向の断面において、前記樹脂部は前記放熱部材における一方の面と他方の面とを挟み込むように、前記半導体モジュールの外周縁を前記ベースフレームの各開口部に固定することを特徴とする請求項1〜請求項の何れかに記載の電力変換装置。 In the cross section in the direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant flow path, the outer peripheral edge of the semiconductor module is connected to each opening of the base frame so that the resin portion sandwiches one surface and the other surface of the heat dissipation member. power converter according to any one of claims 1 to 5, characterized in that fixed to. 前記樹脂部と前記流路ケースとでラビリンス構造を形成したことを特徴とする請求項記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 2 , wherein a labyrinth structure is formed by the resin portion and the flow path case. 前記ベースフレームに、前記一方の面側から突出する突出部を複数形成し、前記突出部に前記半導体モジュールの駆動を制御する制御用基板を保持したことを特徴とする請求項1〜請求項の何れかに記載の電力変換装置。 Said base frame, a projection projecting from said one side forming a plurality of, claims 1 to 7, characterized in that holding the control board for controlling the drive of the semiconductor module to the protruding portion The power converter device in any one of.
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