JP5343928B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
該半導体モジュールを冷却する冷却器と、
上記半導体モジュールに加わる電圧を平滑化するコンデンサと、
上記コンデンサに蓄えられた電荷を、上記半導体モジュールを通じて放電するよう上記半導体モジュールの動作を制御する放電制御回路を内蔵した放電制御回路部品とを備え、
上記冷却器によって上記放電制御回路部品を冷却するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
このようにすると、半導体モジュールを冷却するために必要な冷却器を利用して、放電制御回路部品を冷却することができる。そのため、放電制御回路部品に放熱用の部品を別途設けたり、放熱用の空間を確保したりする必要がなくなる。これにより、放電制御回路部品を効率的に冷却でき、かつ、電力変換装置の大型化を防止することが可能になる。
本発明において、複数の上記半導体モジュールと、上記冷却器を構成する複数の冷却チューブとが積層されており、積層方向における一端に配置された上記冷却チューブにおける、上記半導体モジュールと反対側の面に、上記放電制御回路部品が接触配置されていることが好ましい(請求項2)。
このようにすると、放電制御回路部品の冷却のために、特に冷却チューブの本数を増やす必要がないため、電力変換装置の一層の小型化および低コスト化を達成することができる。
この構成は、特に、放電制御回路部品の発熱量が半導体モジュールの発熱量よりも少なく、片面のみを冷却チューブに接触させれば充分放電制御回路部品を冷却できる場合に有効である。
この場合には、放電制御回路部品を両面から冷却することができるため、放電制御回路部品の冷却効率を高めることができる。また、放電制御回路部品と積層方向の双方に隣り合う半導体モジュールの冷却効率も高めることができる。すなわち、放電制御回路部品は通常、半導体モジュールよりも発熱量が小さいため、放電制御回路部品に接触する冷却チューブを流れる冷媒は比較的温度上昇しにくい。それゆえ、この冷却チューブにおける放電制御回路部品と反対側に接触する半導体モジュールは冷却されやすい。したがって、例えば放電制御回路部品と隣り合う位置には、特に発熱量が大きい半導体モジュールを配置することにより、電力変換装置全体としての冷却効率を向上させることができる。
このようにすると、半導体モジュールを他の部品に接続する工程を行う際に、放電制御回路部品も同時に接続することが可能になる。そのため、電力変換装置の製造工程を簡略化できる。
このようにすると、部品点数を削減できる。また、放電制御回路部品と放電抵抗を同時に組み付けることができるため、電力変換装置の製造工程を簡略化できる。さらに、上記構成によると、冷却器を使って放電抵抗を冷却できるため、放電抵抗の冷却効率を上げることが可能になる。
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図1〜図4を用いて説明する。
図1、図2に示すごとく、本例の電力変換装置1は、半導体モジュール2と、冷却器3と、コンデンサ4と、放電制御回路部品5とを備える。
半導体モジュール2は、電力変換回路を構成する半導体素子20(図4参照)を内蔵している。冷却器3は、半導体モジュール2を冷却している。
コンデンサ4は、半導体モジュール2に加わる電圧を平滑化するものである。また、放電制御回路部品5は放電制御回路を内蔵している。放電制御回路は、コンデンサ4に蓄えられた電荷を、半導体モジュール2を通じて放電するよう半導体モジュール2の動作を制御する。
そして、冷却器3によって放電制御回路部品5を冷却するよう構成されている。
以下、詳説する。
制御端子60,70には、電力変換をする際に半導体モジュール2を制御する駆動制御回路基板15が取り付けられている。また、パワー端子61,71は、図示しないバスバーによってコンデンサ4に接続されている。
本例の電力変換装置1は、車両に搭載して用いるものである。車両には、三相交流モータ19が搭載されている。電力変換装置1によって得られた交流電力を用いて三相交流モータ19を駆動し、車両を走行させている。
インバータ部10bには、インバータ部10bの半導体モジュール2に加わる電圧を平滑化するコンデンサ4bが並列接続されている。また、コンデンサ4bには放電抵抗8が並列接続されている。
半導体モジュール2は、IGBT素子等の半導体素子20と、該半導体素子20に逆並列接続したフリーホイールダイオード21とを備える。電力変換装置1を停止した後、上述した放電制御回路部品5が半導体素子20をオンさせると、コンデンサ4a、4bに蓄えられた電荷が半導体素子20を流れる。これにより、コンデンサ4a、4bを短時間で放電できるようになっている。
このようにすると、半導体モジュール2を冷却するために必要な冷却器3を利用して、放電制御回路部品5を冷却することができる。そのため、放電制御回路部品5に放熱用の部品を別途設けたり、放熱用の空間を確保したりする必要がなくなる。これにより、放電制御回路部品5を効率的に冷却でき、かつ、電力変換装置1の大型化を防止することが可能になる。
この構成は、特に、放電制御回路部品5の発熱量が半導体モジュール2の発熱量よりも少なく、片面のみを冷却チューブ30に接触させれば充分放電制御回路部品5を冷却できる場合に有効である。
このようにすると、半導体モジュール2を他の部品に接続する工程を行う際に、放電制御回路部品5も同時に接続することが可能になる。そのため、電力変換装置1の製造工程を簡略化できる。
このようにすると、部品点数を削減できる。また、放電制御回路部品5と放電抵抗を同時に組み付けることができるため、電力変換装置1の製造工程を簡略化できる。さらに、上記構成にすると、冷却器3を使って放電抵抗を冷却できるため、放電抵抗の冷却効率を上げることが可能になる。
本例は、放電制御回路部品5の配置位置を変更した例である。図5に示すごとく、本例の電力変換装置1は、2個の冷却チューブ30c,30dによって放電制御回路部品5を挟持して両面から冷却するよう構成されている。また、冷却チューブ30c,30dにおける、放電制御回路部品5とは反対側の面301,302に、半導体モジュール2a,2bが接触配置されている。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本例は、冷却器3の構造を変更した例である。図6、図7に示すごとく、本例では、内部に冷媒16が流れる流路25が形成された直方体形状の1個の冷却器3における一つの面に、複数の半導体素子20と放電制御回路50とを搭載することにより、これらを冷却している。また、本例では、冷却器3と、複数個の半導体素子20と、放電制御回路50と、パワー端子22(バスバー)と、接続端子6,7とを封止部材24で封止して、一体化している。冷却器3には一対のパイプ12a,12bが取り付けられている。一方のパイプ12aから冷媒16を導入すると、冷媒16は流路25内を流れ、他方のパイプ12bから導出する。これにより、半導体素子20および放電制御回路50を冷却している。
接続端子6,7は、図示しない制御駆動回路基板に接続している。制御駆動回路基板が半導体素子20を制御することにより、正極端子と負極端子の間に印加される直流電圧を交流電圧に変換し、交流端子から出力している。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
また、本例では、冷却チューブ30(図2参照)と半導体モジュール2とを積層する必要がないので、電力変換装置1を容易に製造することができる。
また、本例では冷却器3の半導体モジュールと逆側の面が広く確保できるため、コンデンサを取り付けることができる。そのため、コンデンサの冷却効率を高めることが可能となり、コンデンサを小型化し、電力変換装置1を小型化することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
2 半導体モジュール
3 冷却器
30 冷却チューブ
4 コンデンサ
5 放電制御回路部品
50 放電制御回路
6 (半導体モジュールの)接続端子
7 (放電制御回路部品の)接続端子
8 放電抵抗
Claims (5)
- 電力変換回路を構成する半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、
該半導体モジュールを冷却する冷却器と、
上記半導体モジュールに加わる電圧を平滑化するコンデンサと、
上記コンデンサに蓄えられた電荷を、上記半導体モジュールを通じて放電するよう上記半導体モジュールの動作を制御する放電制御回路を内蔵した放電制御回路部品とを備え、
上記冷却器によって上記放電制御回路部品を冷却するよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1において、複数の上記半導体モジュールと、上記冷却器を構成する複数の冷却チューブとが積層されており、積層方向における一端に配置された上記冷却チューブにおける、上記半導体モジュールと反対側の面に、上記放電制御回路部品が接触配置されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1において、複数の上記半導体モジュールと、上記冷却器を構成する複数の上記冷却チューブとが積層され、2個の上記冷却チューブによって上記放電制御回路部品を挟持して両面から冷却しており、上記2個の冷却チューブにおける、上記放電制御回路部品とは反対側の面に、それぞれ上記半導体モジュールが接触配置されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項において、上記半導体モジュール及び上記放電制御回路部品は、他の電子部品に接続するための接続端子を各々備えており、上記半導体モジュールの上記接続端子と、上記放電制御回路部品の上記接続端子とは、互いに同一形状になっていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項において、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電するための放電抵抗が該コンデンサに並列接続されており、上記放電抵抗は上記放電制御回路部品に内蔵されていることを特徴とする電力変換装置。
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