JP5949254B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、複数のスイッチング素子を備えて構成される電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter configured to include a plurality of switching elements.
たとえば下記特許文献1には、基板に実装される部品との接続対象となる接触ピンを、合成樹脂を素材とした板状部材に形成されたガイド孔に挿入するものも提案されている。ここで、ガイド孔は、その孔の口径が開口部に近いほど大きくなるものである。これは、接触ピンを開口部より挿入することで、接触ピンを基板上の適切な位置に案内することを狙ったものである。
For example,
また、上記特許文献1には、上記板状部材に吸着面となる平滑部を形成することで、実装基板に板状部材を実装する作業を自動化することができるとしている。
Further, in
ところで、上記のように吸着面を備える場合、板状部材が大きくなることから、基板が大型化するおそれがある。 By the way, when providing an adsorption surface as mentioned above, since a plate-shaped member becomes large, there exists a possibility that a board | substrate may enlarge.
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、複数のスイッチング素子を備えて構成される新たな電力変換装置を提供することにある。 The present invention has been made in the process of solving the above-described problems, and an object thereof is to provide a new power conversion device configured to include a plurality of switching elements.
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.
第1の発明は、電力変換回路(INV)を構成する複数のスイッチング素子(S¥#;¥=u,v,w;#=p,n)と、前記スイッチング素子の端子が電気的に接続される電子部品(DU)と、前記電子部品が実装される基板(20)と、前記基板に設けられたコネクタ(30)と、を備え、単一の前記コネクタには、2個以上の前記スイッチング素子の端子が挿入されていることを特徴とする。 In the first invention, a plurality of switching elements (S ¥ #; ¥ = u, v, w; # = p, n) constituting the power conversion circuit (INV) and terminals of the switching elements are electrically connected. An electronic component (DU) to be mounted, a substrate (20) on which the electronic component is mounted, and a connector (30) provided on the substrate. The terminal of the switching element is inserted.
複数のスイッチング素子のそれぞれを部品に接続する場合、スイッチング素子やこれをパッケージングする部材の肉厚部同士の干渉を回避したり、スイッチング素子同士の絶縁距離を確保したり、冷却のためのスペースを設けたりするうえで、複数のスイッチング素子の端子同士の間にスペースが設けられるのが常である。一方、コネクタを基板に実装するに際しては、その吸着面を吸着し、基板の配置箇所まで移動させる手法が知られている。ただし、コネクタに吸着面を備えると、コネクタが大きくなり、ひいては基板が大型化するおそれがある。 When connecting each of a plurality of switching elements to a component, avoid interference between the thick portions of the switching elements and the members that package the switching elements, ensure an insulation distance between the switching elements, and provide a cooling space. In general, a space is provided between terminals of a plurality of switching elements. On the other hand, when a connector is mounted on a board, a technique is known in which the suction surface is sucked and moved to a place where the board is arranged. However, if the connector is provided with a suction surface, the connector becomes large, which may result in an increase in the size of the substrate.
この点、上記発明では、複数のスイッチング素子に対して単一のコネクタを用いることで、コネクタが基板に固定された状態において、コネクタの実装時に吸着面として利用された領域を、複数のスイッチング素子の端子同士の間に設けるべきスペースの投影面とすることができる。このため、コネクタに吸着面を設けることに起因してコネクタが大型化し、これに伴って基板が大型化する事態を回避することができる。 In this regard, in the above-described invention, by using a single connector for a plurality of switching elements, an area used as an adsorption surface when the connector is mounted in a state where the connector is fixed to the substrate, the plurality of switching elements The projection surface can be a space to be provided between the terminals. For this reason, it is possible to avoid a situation in which the connector is enlarged due to the provision of the suction surface on the connector, and the board is enlarged accordingly.
なお、本発明にかかる以下の代表的な実施形態に関する概念の拡張については、代表的な実施形態の後の「その他の実施形態」の欄に記載してある。 In addition, about the expansion of the concept regarding the following typical embodiment concerning this invention, it describes in the column of "other embodiment" after typical embodiment.
<第1の実施形態>
以下、本発明にかかる電力変換装置を車載主機に接続されるものに適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a power conversion device according to the present invention is applied to an apparatus connected to an in-vehicle main machine will be described with reference to the drawings.
図1に示すモータジェネレータ10は、車載主機であり、図示しない駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ10は、直流交流変換回路(インバータINV)を介して高電圧バッテリ12に接続されている。ここで、インバータINVは、スイッチング素子Sup,Sunの直列接続体と、スイッチング素子Svp,Svnの直列接続体と、スイッチング素子Swp,Swnの直列接続体とを備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ10のU,V,W相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子S¥#(¥=u,v,w;#=p,n)として、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードD¥#が逆並列に接続されている。
A
制御装置18は、中央処理装置(CPU18a)を備え、低電圧バッテリ16を電源とする制御装置である。制御装置18は、モータジェネレータ10を制御対象とし、その制御量を所望に制御すべく、インバータINVを操作する。詳しくは、インバータINVのスイッチング素子S¥#を操作すべく、操作信号g¥#をドライブユニットDUに出力する。ここで、高電位側の操作信号g¥pと、対応する低電位側の操作信号g¥nとは、互いに相補的な信号となっている。換言すれば、高電位側のスイッチング素子S¥pと、対応する低電位側のスイッチング素子S¥nとは、交互にオン状態とされる。
The
なお、スイッチング素子S¥#にはその温度を検出するための感温ダイオードSDが配置されており、感温ダイオードSDの両端子は、ドライブユニットDUに電気的に接続されている。 The switching element S ¥ # is provided with a temperature sensitive diode SD for detecting the temperature thereof, and both terminals of the temperature sensitive diode SD are electrically connected to the drive unit DU.
上記高電圧バッテリ12を備える高電圧システムと低電圧バッテリ16を備える低電圧システムとは、互いに絶縁されており、基準電位が相違する。詳しくは、たとえば高電圧バッテリ12の正極電位および負極電位の中央値を車体電位として且つ低電圧バッテリ16の負極電位を車体電位とする等されている。そして、これら両システム間での信号の授受は、例えばフォトカプラ等の絶縁通信手段を備えるインターフェース14を介して行われる。
The high voltage system including the high voltage battery 12 and the low voltage system including the low voltage battery 16 are insulated from each other and have different reference potentials. Specifically, for example, the median value of the positive electrode potential and the negative electrode potential of the high voltage battery 12 is set as the vehicle body potential, and the negative electrode potential of the low voltage battery 16 is set as the vehicle body potential. Then, transmission and reception of signals between these two systems is performed via an
図2(a)に、上記ドライブユニットDUを構成する電子部品が実装される基板(半導体基板20)を示す。 FIG. 2A shows a substrate (semiconductor substrate 20) on which electronic components constituting the drive unit DU are mounted.
図示される半導体基板20は、制御装置18の備える上記CPU18aが実装される低電圧回路領域LVCAと、ドライブユニットDUが実装される高電圧回路領域HVCAとの双方を有する。ここで、基本的には、図中、右側の領域が低電圧回路領域LVCAであり、左側の領域が高電圧回路領域HVCAである。ただし、高電圧回路領域HVCA内には、フォトカプラのように、低電圧システムと高電圧システムとの双方を構成する部品も混在している。また、インバータINVの各スイッチング素子S¥#のドライブ回路の電源となるフライバックコンバータ用のトランス22も低電圧システムおよび高電圧システムの双方を構成するものであるが、これについては図中左側に配置されている。
The illustrated
図中、コネクタ24は、低電圧システムの接地(車体のボディ)や、低電圧バッテリ16の電源線、CAN通信線等を半導体基板20上の低電圧回路領域LVCAの回路に接続するためのものである。ちなみに、CPU18aは、コネクタ24を介して外部にある上位の電子制御装置(ECU)からモータジェネレータ10のトルク指令値等を受け取ることで、これらを制御する。
In the figure, a
上記インバータINVの各スイッチング素子S¥#は、その端子が、図2(b)に示すように、半導体基板20の裏面(図中、下方の面)側から半導体基板20に差し込まれて接続されている。ここで、スイッチング素子S¥#のそれぞれは、パワーカードPC#に収納されることでパッケージ化されている。パワーカードPC#には、ダイオードD¥#や感温ダイオードSDも収容されている。
Each switching element S ¥ # of the inverter INV is connected by inserting its terminal into the
パワーカードPC#は、上側アームのスイッチング素子S¥pが収納されたものと、下側アームのスイッチング素子S¥nが収納されたものとで互いに同一構造であり、いずれも開閉制御端子(ゲートG)、ケルビンエミッタ端子KE、センス端子SE、感温ダイオードSDのアノード端子Aおよびカソード端子Kの各端子が、半導体基板20に挿入され接続されている。ここで、ケルビンエミッタ端子KEとは、スイッチング素子Sw#のエミッタと同電位の端子であり、センス端子SEとは、スイッチング素子S¥#を流れる電流と相関を有する微小電流を出力するための端子である。
The power card PC # has the same structure as that of the upper arm switching element S ¥ p and the lower arm switching element S ¥ n of the power card PC #. G), the Kelvin emitter terminal KE, the sense terminal SE, the anode terminal A and the cathode terminal K of the temperature sensitive diode SD are inserted and connected to the
上記パワーカードPC#は、図3に示すように、冷却装置40内に配置されている。ここで、冷却装置40は、流入口42から流入した冷却水が冷却通路44を介して流出口46から流出する構造を有しており、各一対の冷却通路44にはさまれるようにしてパワーカードPC#が配置されている。
The power card PC # is arranged in the
上記スイッチング素子S¥#は、高電圧システムを構成するものであるため、先の図2(a)に示すように、これら各スイッチング素子S¥#を、これとは電位の相違する回路等から絶縁すべく、半導体基板20には、絶縁領域IAが設けられている。絶縁領域IAは、回路(素子や配線)が配置されない領域である。ちなみに、図2(a)には、トランス22やCPU18a、コネクタ24を例示的に記載したのみとなっているが、実際には半導体基板20には様々な電子部品が実装されている。絶縁領域IAとは、こうした電子部品が実装されない領域である。なお、半導体基板20は、両面基板であるが、半導体基板20上の実装面の法線方向の長さが大きい電子部品(高さの大きい電子部品)は、パワーカードPC#に対向しない面側に実装される。
Since the switching element S ¥ # constitutes a high voltage system, as shown in FIG. 2A, the switching element S ¥ # is connected to a circuit having a potential different from that of the switching element S ¥ #. An insulating region IA is provided in the
図2(a)に5個の丸印によって形成される下の列は、下側アームのスイッチング素子S¥nを備えるパワーカードPCnの端子を示している。これらの間に絶縁領域IAが設けられていないのは、これら下側アームのスイッチング素子S¥nに対応するケルビンエミッタ端子KEが、いずれも同一の基準電位(高電圧バッテリ12の負極電位)であるからである。このため、これら下側アームのスイッチング素子S¥nを駆動する駆動回路は、この電位を基準にして所定の電圧幅で動作することとなる。ここで、これら駆動回路の構成部品の動作電圧自体は、必ずしも低電圧回路領域LVCA内の部品と比較して大きいわけではない。このため、これら互いに相違する下側アームのスイッチング素子S¥nの駆動回路同士の間には、半導体基板20上において必ずしも絶縁領域IAを設ける必要がない。
The lower row formed by five circles in FIG. 2A shows the terminals of the power card PCn provided with the switching element S ¥ n of the lower arm. The insulating region IA is not provided between them, because the Kelvin emitter terminals KE corresponding to the switching elements S ¥ n of these lower arms are all at the same reference potential (the negative potential of the high-voltage battery 12). Because there is. For this reason, the drive circuit that drives the switching element S ¥ n of the lower arm operates with a predetermined voltage width with reference to this potential. Here, the operating voltage itself of the components of these drive circuits is not necessarily higher than the components in the low voltage circuit area LVCA. For this reason, it is not always necessary to provide the insulating region IA on the
これに対し、図中上の列は、上側アームのスイッチング素子S¥pを備えるパワーカードPCpの端子を示しており、これらは互いに絶縁領域IAによって隔離されている。これは、各上側アームのスイッチング素子S¥pのケルビンエミッタ端子KEの電位差が、対応する下側アームのスイッチング素子S¥nがオン状態であるかオフ状態であるかに応じて、大きく変動するからである。このため、これらの駆動回路の動作電圧自体は小さいとはいえ、これら同士を絶縁する必要が生じる。 On the other hand, the upper row in the figure shows the terminals of the power card PCp provided with the switching element S ¥ p of the upper arm, which are separated from each other by the insulating region IA. This is because the potential difference at the Kelvin emitter terminal KE of the switching element S ¥ p of each upper arm varies greatly depending on whether the corresponding switching element S ¥ n of the lower arm is on or off. Because. For this reason, although the operating voltage itself of these drive circuits is small, it is necessary to insulate them from each other.
上記絶縁領域IAの幅は、法規による要請や、絶縁破壊等を回避する観点から定められる。 The width of the insulating region IA is determined from the viewpoint of avoiding legal requirements, dielectric breakdown, and the like.
図2(b)に示されるように、半導体基板20のうちパワーカードPC側には、ガイドコネクタ30が設けられている。ガイドコネクタ30は、樹脂等の絶縁材料よりなる本体30aにパワーカードPCの上記各端子が挿入される孔32を備え、上記各端子を半導体基板20の適切な位置に案内するものである。詳しくは、孔32は、一方の開口部側から他方の開口部側に移行するにつれてその口径が小さくなる形状を有する。そして口径の大きい側をパワーカードPC側とし、端子を挿入することで、端子の微妙なずれ等が孔32によって矯正され、端子を半導体基板20の適切な箇所に案内する。
As shown in FIG. 2B, a
ガイドコネクタ30は、半導体基板20を収容する筐体と半導体基板20との間隙が小さい場合等、冶具を用いてパワーカードPC#を半導体基板20に取り付けることが困難な場合等に有効なものである。
The
ガイドコネクタ30には、その短手方向に固定部材34が備えられ、これにより半導体基板20に固定されている。固定部材34は、固定部材34以外の部分である本体30aを、半導体基板20に対して離間させつつ本体30aを固定するものである。ここで、本体30aと半導体基板20との間には、電子部品を形成することができる。図では、特にMOS電界効果トランジスタ39を例示している。これは、スイッチング素子S¥#のケルビンエミッタ端子KEとゲートGとを低インピーダンスで接続することで、スイッチング素子S¥#がオフ状態にある場合に、ノイズ等にかかわらずオフ状態を保持するための保持手段である。
The
図2(a)では、上記ガイドコネクタ30の本体30aの配置領域を破線にて示している。ガイドコネクタ30は、上側アームのパワーカードPCpの端子が挿入される孔32と、下側アームのパワーカードPCの端子が挿入される孔32との間の領域が、吸着面として利用されるものである。すなわち、ガイドコネクタ30を半導体基板20に固定すべく、半導体基板20の該当する箇所に配置するに際し、上記領域が吸引手段によって吸引するための面として利用される。
In FIG. 2A, the arrangement area of the
ここで、ガイドコネクタ30を半導体基板20に固定した状態において、吸引面として利用された面は、図2(a)に示した半導体基板20の絶縁領域IAの投影面を含むものとなる。絶縁領域IAは、ガイドコネクタ30の有無にかかわらず半導体基板20において設けるべきものであるため、この設定によれば、ガイドコネクタ30が吸着面を有することで、半導体基板20自体を大型化する必要が生じない。さらに、絶縁領域IAには電子部品を実装できないため、半導体基板20にガイドコネクタ30を固定することによって部品を実装する面積が低減する事態は好適に抑制される。なお、図中、MOS電界効果トランジスタ39の実装領域のように、絶縁領域IA以外の領域においては、ガイドコネクタ30を設けることで、実装可能な部品の高さに制約が生じているのであるが、図2(b)では、MOS電界効果トランジスタ39をこの制約を満たす部品として例示している。
Here, in a state where the
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1)ガイドコネクタ30に、互いに電位が相違しうる複数のパワーカードPCの端子を挿入した。これにより、ガイドコネクタ30のうち実装時に吸着面として利用した面を、絶縁領域IAの投影面とすることができ、ひいてはガイドコネクタ30の体格によって半導体基板20が大型化する事態を回避することができる。
(1) A plurality of terminals of the power card PC whose potentials are different from each other are inserted into the
(2)ガイドコネクタ30の本体30aの短手方向に固定部材34を設けた。これにより、固定部材34から絶縁距離を確保する必要が生じる場合には、長手方向に設ける場合と比較して、半導体基板20における電子部品の実装可能な面積を拡大することができる。ここで、固定部材34からの絶縁距離を確保する必要が生じる場合とは、上記固定部材34を金属材料にて構成し、これと半導体基板20との組みつけを、半導体基板20上に設けられた導体のパターンにハンダ等で接着することで行なう場合等がある。固定部材34の固定に関しては、導体材料をパターンに接続することが簡易である。一方、この場合、組みつけ箇所となるパターンは、対応するパワーカードのケルビンエミッタ端子KEの電位と同程度の電位となる傾向がある。これは、パターンの制約からケルビンエミッタ端子KEに接続されるパターンを用いざるを得なかったり、ケルビンエミッタ端子KEに接続されるパターンとの絶縁距離を確保することが困難となったりしがちなためである。このため、固定部材34から絶縁距離を確保する必要が生じる。
(2) The fixing
(3)ガイドコネクタ30の本体30aを半導体基板20に対して離間させて配置した。これにより、パワーカードPCの端子がガイドコネクタ30に挿入されていることを、側面から確認することが可能となる。また、この間に電子部品を実装することが可能となる。さらに、固定部材34を半導体基板20にハンダ等で固定する場合にあっては、その際の熱によって本体30aが損傷することを回避することができる。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(3) The
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図4に、本実施形態にかかるインバータINVの駆動回路等が搭載される基板(半導体基板20)を示す。なお、図4において、先の図2に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 4 shows a substrate (semiconductor substrate 20) on which the drive circuit for the inverter INV and the like according to this embodiment are mounted. In FIG. 4, the same reference numerals are assigned for convenience to the members corresponding to the members shown in FIG.
図示されるように、本実施形態では、半導体基板20のうち、上側アームのパワーカードPCpの端子の挿入箇所と下側アームのパワーカードPCnの端子の挿入箇所との間に、スリットSlを設ける。この場合、上側アームのパワーカードPCpの端子の挿入箇所と下側アームのパワーカードPCnの端子の挿入箇所との間に設けるべき絶縁距離を、スリットSl部分については沿面距離ではなく空間距離として扱うことができる。したがって、上記挿入箇所同士の間の距離を縮小することができる。
As shown in the drawing, in the present embodiment, a slit S1 is provided in the
上記縮小効果は、上側アームのパワーカードPCpと下側アームのパワーカードPCnとで同一のガイドコネクタ30を用いることで十分に発揮される。これに対し、たとえば上側アームのパワーカードPCpと下側アームのパワーカードPCnとで、ガイドコネクタ30を相違させる場合、それらが対向する領域に固定部材34を設けるなら、固定部材34に起因して上記距離を十分に短縮することができない。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
The reduction effect is sufficiently exhibited by using the
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図5に、本実施形態にかかるインバータINVの駆動回路等が搭載される基板(半導体基板20)を示す。なお、図5において、先の図2に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 5 shows a substrate (semiconductor substrate 20) on which the drive circuit for the inverter INV and the like according to this embodiment are mounted. In FIG. 5, the same reference numerals are given for the sake of convenience to those corresponding to the members shown in FIG. 2.
図示されるように、本実施形態では、上側アームのパワーカードPCp3つで単一のガイドコネクタ30を用い、下側アームのパワーカードPCn3つで単一のガイドコネクタ30を用いる。この場合、上側アームのパワーカードPCpについては、電位が互いに相違しうるため、絶縁領域IAが確保される。このため、上側アームのガイドコネクタ30については、その実装工程において吸着面として利用された面を、隣接する上側アームのパワーカードPCp間に介在する絶縁領域IAの投影面を含んだ領域とすることができる。なお、この場合にも、固定部材34は、ガイドコネクタ30の本体30aの短手方向に設けることが望ましい。この場合、短手方向は、各アームのパワーカードPC#の配列方向となる。
As shown in the figure, in this embodiment, a
ちなみに、下側アームのパワーカードPCnについては、電位が互いに同一となるため、隣接するもの同士の間に絶縁領域IAが設けられない。しかし、本実施形態の場合、先の図3に示した冷却装置40への収容手法等に起因して、上側アームのパワーカードPCp同士の間隔と下側アームのパワーカードPCn同士の間隔とを同一としている。このため、下側アームのパワーカードPCnに対応するガイドコネクタ30を設けることに起因して半導体基板20が大型化することはない。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
Incidentally, since the potentials of the lower-arm power cards PCn are the same, the insulating region IA is not provided between adjacent ones. However, in the case of the present embodiment, due to the housing method in the
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.
図6に、本実施形態にかかるインバータINVの駆動回路等が搭載される基板(半導体基板20)を示す。なお、図6において、先の図2に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 6 shows a substrate (semiconductor substrate 20) on which the drive circuit for the inverter INV and the like according to this embodiment are mounted. In FIG. 6, the same reference numerals are assigned to the members corresponding to those shown in FIG.
図示されるように、本実施形態では、半導体基板20のうち、隣接する上側アームのパワーカードPCpの端子の挿入箇所によって挟まれる区間に、スリットSlを設ける。この場合、隣接する上側アームのパワーカードPCpの端子の挿入箇所の間に設けるべき絶縁距離を、スリットSl部分については沿面距離ではなく空間距離として扱うことができる。したがって、上記挟まれる区間を縮小することができる。
<第5の実施形態>
以下、第5の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
As shown in the figure, in the present embodiment, a slit S1 is provided in a section of the
<Fifth Embodiment>
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the third embodiment.
図7に、本実施形態にかかるインバータINVを示す。図示されるように、本実施形態にかかるインバータINVは、U相のレッグ、V相のレッグ、およびW相のレッグを、それぞれ2組ずつ備えている。すなわち、¥(¥=u,v,w)相のレッグは、スイッチング素子S¥p1およびスイッチング素子S¥n1の直列接続体と、スイッチング素子S¥p2およびスイッチング素子S¥n2の直列接続体とを備えている。 FIG. 7 shows an inverter INV according to the present embodiment. As illustrated, the inverter INV according to the present embodiment includes two sets of U-phase legs, V-phase legs, and W-phase legs. That is, the legs of the ¥ (¥ = u, v, w) phase are composed of a series connection body of the switching element S ¥ p1 and the switching element S ¥ n1, and a series connection body of the switching element S ¥ p2 and the switching element S ¥ n2. It has.
図8に、本実施形態にかかるインバータINVの駆動回路等が搭載される基板(半導体基板20)を示す。なお、図8において、先の図2に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 8 shows a substrate (semiconductor substrate 20) on which the drive circuit of the inverter INV and the like according to this embodiment are mounted. In FIG. 8, components corresponding to those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態では、同一相且つ同一アームのスイッチング素子S¥#1,S¥#2で同一のガイドコネクタ30を用いる。ここで、同一相且つ同一アームのスイッチング素子S¥#1,S¥#2は、互いに等しい電位を維持するものであるため、それらの間に絶縁領域IAは存在しない。しかし、先の図3に示した冷却装置40内への収容手法等に起因して、同一相且つ同一アームのスイッチング素子S¥#1,S¥#2に対応するパワーカードPC#同士の間にはある程度の間隔が生じる。このため、これらに同一のガイドコネクタ30を用いるなら、その実装時における吸着面を、上記間隔の投影面とすることができる。
As illustrated, in the present embodiment, the
ちなみに、各別のパワーカードPC#毎に各別のガイドコネクタ30を用いて且つそれらの本体30aに吸着面を形成する場合には、各ガイドコネクタ30毎に吸着面が必要となることから、ガイドコネクタ30同士の干渉を避ける要請に起因して半導体基板20の大型化を招くおそれがある。
<第6の実施形態>
以下、第6の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
By the way, when using each
<Sixth Embodiment>
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図9に、本実施形態にかかるインバータINVの駆動回路等が搭載される基板(半導体基板20)を示す。なお、図9において、先の図2に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 9 shows a substrate (semiconductor substrate 20) on which the drive circuit of the inverter INV according to the present embodiment is mounted. In FIG. 9, the same reference numerals are given for the sake of convenience for those corresponding to the members shown in FIG. 2.
図示されるように、本実施形態では、上側アームのパワーカードPCpと対応する下側アームのパワーカードPCnとを互いに平行、且つ各パワーカードPC#の端子によって結ばれる線分同士で一部のみが隣接するように配置する。 As shown in the figure, in this embodiment, the power card PCp of the upper arm and the power card PCn of the corresponding lower arm are parallel to each other and only a part of the line segments connected by the terminals of each power card PC #. Are placed adjacent to each other.
そしてこれら上側アームのパワーカードPCpと対応する下側アームのパワーカードPCnとに対し、同一のガイドコネクタ30を用いる。
<第7の実施形態>
以下、第7の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
The
<Seventh Embodiment>
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図10に、本実施形態にかかるガイドコネクタ30の構成を示す。なお、図10において、先の図2(b)に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
FIG. 10 shows a configuration of the
図示されるように、本実施形態では、ガイドコネクタ30の本体30aのうち孔32の形成されていない部分において、薄肉となる薄肉部30bを備える。こうした構成によれば、半導体基板20の裏面側(パワーカードPC#側)に実装する電子部品の高さに関する制約を低減することができる。
<第8の実施形態>
以下、第8の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
As shown in the drawing, in the present embodiment, a
<Eighth Embodiment>
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図11に、本実施形態にかかるガイドコネクタ30の構成を示す。なお、図11において、先の図2(b)に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。
FIG. 11 shows a configuration of the
図示されるように、本実施形態では、ガイドコネクタ30に位置決め用ボス36を備える。そして、半導体基板20に形成されるボス孔20aに位置決め用ボス36を挿入することで、ガイドコネクタ30を適切な位置に配置することが容易となる。ここで、位置決め用ボス36は、樹脂等の絶縁材料によって形成されている。また、位置決め用ボス36は、本体30aのうちの一対のパワーカードPCp,PCn間の領域に結合される。このため、ボス孔20aの形成部分は、本来、上下アーム間の絶縁領域IAとなる部分となるため、ボス孔20aの形成に起因して実装面積が低減することはない。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
As illustrated, in the present embodiment, the
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.
「高電圧システムおよび低電圧システムについて」
これらの間を絶縁する構成に限らない。たとえば、高電圧バッテリ12として端子電圧が70V程度のものを採用する場合、高電圧バッテリ12を備える系と、制御装置18を備える系とを非絶縁とすることもできる。ただし、この場合であっても、たとえば上側アームのスイッチング素子S¥pと下側アームのスイッチング素子S¥nとで電位が相違しうるため、ある程度の沿面距離等を確保する要求が生じる。このため、沿面距離等を確保すべく設けられるスペースのガイドコネクタ30への投影面を、ガイドコネクタ30の実装時における吸着面とする本発明の適用は有効である。また、先の図3に示すように、冷却装置40への配置からの制約によって、上側アームのパワーカードPCpと下側アームのパワーカードPCnとの間にある程度の間隔が生じることが必須の場合、ガイドコネクタ30のうち、実装時に吸着面となる面を上記間隔のガイドコネクタ30への投影面とすることで、ガイドコネクタ30を設けることによる半導体基板20の大型化を回避することができる。もっとも、冷却装置40を備えない場合であっても、たとえば、パワーカードPC#の肉厚部分の厚みに起因して、上側アームのパワーカードPCpの端子と下側アームのパワーカードPCnの端子との半導体基板20における配置箇所にある程度の間隔が生じるなら、この間隔のガイドコネクタ30への投影面を、実装時に吸着面とすることは有効である。
“About High Voltage and Low Voltage Systems”
It is not restricted to the structure which insulates between these. For example, when a high voltage battery 12 having a terminal voltage of about 70 V is adopted, the system including the high voltage battery 12 and the system including the
「同一レッグ且つ同一アームのスイッチング素子について」
上記第5の実施形態(図7)においては、同一レッグ且つ同一アームのスイッチング素子を2つとしたが、3つ以上であってもよい。なお、同一レッグ且つ同一アームのスイッチング素子が複数ある場合であっても、それらを同一のガイドコネクタ30に挿入することは必須ではなく、たとえば上記第1の実施形態のように、上側アームのパワーカードPCpと下側アームのパワーカードPCnとの1つずつに対し、同一のガイドコネクタ30を用いてもよい。
“Switching elements with the same leg and arm”
In the fifth embodiment (FIG. 7), two switching elements having the same leg and the same arm are used, but three or more switching elements may be used. Even when there are a plurality of switching elements of the same leg and the same arm, it is not essential to insert them into the
もっとも、これに限らず、たとえば同一相(レッグ)のスイッチング素子を全て同一のコネクタに挿入してもよい。 However, the present invention is not limited to this. For example, all switching elements of the same phase (leg) may be inserted into the same connector.
また、上記第5の実施形態(図8)において、同一レッグ且つ同一アームのスイッチング素子毎に、同一のガイドコネクタ30に挿入する代わりに、たとえば、U相の上側アームのスイッチング素子SupとV相の上側アームのスイッチング素子Svpとを同一のガイドコネクタ30に挿入してもよい。
In the fifth embodiment (FIG. 8), instead of inserting the same leg and the same arm for each switching element into the
「上下アームのスイッチング素子を単一のコネクタに挿入することについて」
上記第6の実施形態(図9)では、同一相のスイッチング素子S¥p,S¥nを同一のガイドコネクタ30に挿入したが、これは必須ではない。たとえばU相の上側アームのスイッチング素子SupとV相の下側アームのスイッチング素子Svnとを同一のガイドコネクタ30に挿入してもよい。
“About inserting the switching elements of the upper and lower arms into a single connector”
In the sixth embodiment (FIG. 9), the switching elements S ¥ p and S ¥ n having the same phase are inserted into the
「固定部材(34)について」
ガイドコネクタ30の短手方向に備えられることは必須ではなく、長手方向に設けてもよい。さらに、上記第8の実施形態(図11)の位置決め用ボス36の位置に、固定部材を備えるようにしてもよい。
"Fixing member (34)"
It is not essential that the
「貯蔵手段(12)について」
2次電池(高電圧バッテリ12)に限らず、たとえば燃料電池であってもよい。
"About storage means (12)"
Not only the secondary battery (high voltage battery 12) but also a fuel cell, for example.
「電力変換回路(INV)について」
インバータINVに限らない。たとえば、高電圧バッテリ12とインバータINVとの間に昇降圧チョッパ回路を介在させる構成として且つ、昇降圧チョッパ回路を構成するスイッチング素子の接続に際して本発明を適用してもよい。
"About power conversion circuit (INV)"
It is not limited to the inverter INV. For example, the present invention may be applied to a configuration in which a step-up / step-down chopper circuit is interposed between the high-voltage battery 12 and the inverter INV and at the time of connection of switching elements constituting the step-up / step-down chopper circuit.
「スイッチング素子について」
IGBTに限らず、たとえばMOS電界効果トランジスタであってもよい。この場合であっても、電流の流通経路(ソースおよびドレイン)のうちの基準となる端子(ソース)と開閉制御端子(ゲート)との電位差によって流通経路が開閉されるため、基準となる端子および開閉制御端子が半導体基板20側に接続される。このため、これらの端子をガイドコネクタを利用して半導体基板20に案内することは有効である。
"About switching elements"
For example, a MOS field effect transistor may be used instead of the IGBT. Even in this case, since the flow path is opened and closed by the potential difference between the reference terminal (source) and the open / close control terminal (gate) of the current flow paths (source and drain), the reference terminal and An open / close control terminal is connected to the
スイッチング素子としては、その状態を検出する検出手段(感温ダイオード)とともにモジュール化されるものにも限らない。 The switching element is not limited to one that is modularized together with detection means (temperature sensitive diode) for detecting the state.
INV…インバータ(電力変換回路の一実施形態)、S¥#…スイッチング素子、DU…ドライブユニット。 INV: Inverter (one embodiment of power conversion circuit), S ¥ #: Switching element, DU: Drive unit.
Claims (13)
前記スイッチング素子の端子が電気的に接続される電子部品(DU)と、
前記電子部品が実装される基板(20)と、
前記基板に設けられたコネクタ(30)と、
を備え、
単一の前記コネクタには、2個以上の前記スイッチング素子の端子が挿入されており、
前記コネクタは、該コネクタを前記基板に固定するための固定部材(34)を備え、
前記コネクタのうち前記固定部材以外の部分が前記基板から離間して配置され、前記コネクタのうち前記固定部材以外の部分と前記基板との間には電子部品が形成されていることを特徴とする電力変換装置。 A plurality of switching elements (S ¥ #; ¥ = u, v, w; # = p, n) constituting the power conversion circuit (INV);
An electronic component (DU) to which a terminal of the switching element is electrically connected;
A substrate (20) on which the electronic component is mounted;
A connector (30) provided on the substrate;
With
Two or more terminals of the switching element are inserted in the single connector ,
The connector includes a fixing member (34) for fixing the connector to the substrate,
A portion of the connector other than the fixing member is disposed away from the substrate, and an electronic component is formed between the portion of the connector other than the fixing member and the substrate. Power conversion device.
単一のコネクタに前記端子が挿入される前記2個以上のスイッチング素子は、電位が相違しうるものであることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 The power conversion circuit is interposed between a rotating machine (10) as a vehicle-mounted main machine and storage means (12) for storing energy supplied to the rotating machine,
The power converter according to claim 1, wherein the two or more switching elements into which the terminals are inserted into a single connector can have different potentials.
単一のコネクタに前記端子が挿入される前記2個以上のスイッチング素子は、前記上側アームのスイッチング素子と前記下側アームのスイッチング素子とを備えることを特徴とする請求項2記載の電力変換装置。 The power conversion circuit includes an upper arm switching element and a lower arm switching element,
The power converter according to claim 2, wherein the two or more switching elements into which the terminals are inserted into a single connector include a switching element of the upper arm and a switching element of the lower arm. .
単一のコネクタに前記端子が挿入される前記2個以上のスイッチング素子は、前記上側アームのスイッチング素子と前記下側アームのスイッチング素子とのいずれかについての互いに相違するレッグのものを備えることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 The power conversion circuit is interposed between a rotating machine as an in-vehicle main machine and a storage unit that stores energy supplied to the rotating machine, and includes an upper arm switching element and a lower arm switching element. With multiple legs
The two or more switching elements into which the terminals are inserted into a single connector are provided with different legs for either the switching element of the upper arm or the switching element of the lower arm. The power converter according to claim 1, wherein
前記単一のコネクタに前記端子が挿入される前記2個以上のスイッチング素子は、同一の操作信号で開閉操作されるものであることを特徴とする請求項5記載の電力変換装置。 The power conversion circuit includes a plurality of switching elements that are opened and closed by the same operation signal,
6. The power converter according to claim 5, wherein the two or more switching elements into which the terminals are inserted into the single connector are opened / closed by the same operation signal.
前記コネクタに挿入される端子は、前記検出手段の端子を備えることを特徴とする請求項12記載の電力変換装置。 The switching element is modularized with detection means for detecting the state of the switching element,
The power converter according to claim 12 , wherein a terminal inserted into the connector includes a terminal of the detection unit.
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