JP5975675B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は、ハイブリッド自動車(以下「HEV」と記述する)の制御ブロックを示す図である。エンジンEGNおよびモータジェネレータMG1、モータジェネレータMG2は車両の走行用トルクを発生する。また、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2は回転トルクを発生するだけでなく、モータジェネレータMG1あるいはモータジェネレータMG2に外部から加えられる機械エネルギーを電力に変換する機能を有する。
から保護する。
図12は、図11(d)で示した研磨プロセスを全体でなく、第1凸部26dの一部のみを部分的にフライス加工した場合の体の実施形態を示す斜視図であり、図13は図12をC−C′で切断した断面図である。
図14は、図12に示した実施形態2における部分加工の際、突起部の加工も同時に実施する構造の例を示す斜視図であり、図15は図14をD−D′で切断した断面図を示す。
図16は、図3〜図7に示した実装構造のパワーモジュール並列方向を変えた他の実施例であり、図17は図16の分解斜視図を示す。パワーモジュール20は複数個設けられる。複数のパワーモジュール20のそれぞれは、実施形態1にて説示した構成と同様であり、第1凸部26dが形成された面と第2凸部26eが形成された面が側面よりも大きくなるように形成される。さらに複数のパワーモジュールは、当該複数のパワーモジュールのそれぞれの第1凸部26dが仮想同一面に重なるように一列に配置される。
図18は、図16、図17に示した本発明の第4実施形態に係る他の実装形態であり、図19は図18の分解斜視図を示す。本実施形態では、ゲート回路/制御回路基板5は、当該ゲート回路/制御回路基板5の回路の搭載面が複数のパワーモジュール20の第1凸部26dまたは第2凸部26eと対向するように配置される。また、ゲート回路/制御回路基板5は、当該ゲート回路/制御回路基板5とチャンバ4の外壁と間に、凝縮用フィン1aへ流れる対流を生じさせる空間を形成するように配置される。また、コンデンサモジュール7は、ゲート回路/制御回路基板5とチャンバ4の外壁と間の空間に配置される。
図20は、ポンプや圧縮機を用いて冷媒を強制的に循環させる強制循環沸騰冷却にした場合の実施例であり、図21は図20の分解斜視図を示す。本実施例では図示していない、ポンプや凝縮器が配管されており閉ループを構成する。よって冷媒が絶縁性であれば、相変化を用いない単相液冷としても使用可能である。冷媒を強制的に循環させることによって、流量を調整可能になり、また装置全体を傾けてもドライアウトしにくくなるため、安定した冷却性能を得ることができる。また、比較的大きな面積を有する凝縮器の配置自由度が高まるため、自動車など高密度実装を要求される製品に適した構造である。本実施例では、チャンバ4に冷媒入口管31と冷媒出口管32が接続される。
23a パワーモジュール側正極端子
23b パワーモジュール側負極端子
25 耐薬品性絶縁材料
26a 第1放熱板
26c 第2放熱板
26d 第1凸部
26e 第2凸部
28 樹脂
156 ダイオード
328 IGBT
Claims (13)
- 直流電流を交流電流に変換するパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子と対向するとともに当該パワー半導体素子と電気的に接続される金属製の第1放熱板と、前記パワー半導体素子を挟んで前記第1放熱板と対向するとともに当該パワー半導体素子と電気的に接続される金属製の第2放熱板と、前記パワー半導体素子と前記第1放熱板と前記第2放熱板を封止する第1絶縁樹脂材と、前記第1絶縁樹脂材を覆って形成される第2絶縁樹脂材と、を有するパワー半導体モジュールと、
絶縁性の冷却冷媒を収納する空間を形成するチャンバと、
気化された前記冷却冷媒を凝縮する凝縮器と、を備え、
前記パワー半導体モジュールは、前記チャンバの前記冷却冷媒の収納空間内に配置され、
前記第1放熱板は、前記パワー半導体素子が配置された側の面とは反対側の面に、第1凸部を有し、
前記第2放熱板は、前記パワー半導体素子が配置された側の面とは反対側の面に、第2凸部を有し、
前記第2絶縁樹脂材は、前記第1凸部を形成する側面部と前記第2凸部を形成する側面部に接触しており、
前記第1凸部及び前記第2凸部は、前記冷却冷媒と直接接触するとともに当該第1凸部及び当該第2凸部に沸騰冷却面を有する電力変換装置。 - 請求項1に記載された電力変換装置であって、
前記冷却冷媒は、不活性冷媒であり、
前記第2絶縁樹脂材は、前記不活性冷媒に対する抵抗性を有する樹脂材である電力変換装置。 - 請求項1または2に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記冷却冷媒は、水素化合物もしくはフッ素化合物もしくは炭素化合物を有する気液2相の熱媒体であり、
前記第2絶縁樹脂材は、前記熱媒体に対する抵抗性を有する樹脂材である電力変換装置。 - 請求項1ないし3に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記第2絶縁樹脂材のSP値と前記冷却冷媒分子のSP値の差が有限である電力変換装置。 - 請求項1ないし4に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記第1凸部は、前記パワー半導体素子が配置された側に向かって形成される第1凹部を有し、
前記第1凹部の底面部は、前記パワー半導体素子と対向する電力変換装置。 - 請求項5に記載された電力変換装置であって、
前記第2凸部は、前記パワー半導体素子が配置された側に向かって形成される第2凹部を有し、
前記第2凹部の底面部は、前記パワー半導体素子と対向する電力変換装置。 - 請求項5に記載された電力変換装置であって、
前記第1凹部の底面部は、前記冷却冷媒の沸騰を促進する複数の突起部を有する電力変換装置。 - 請求項7に記載された電力変換装置であって、
前記複数の突起部のそれぞれは、前記第1凹部の底面部から立ち上がる本体部と、前記本体部の立ち上がり方向に対して角度を有するように屈曲させた先端部と、を有し、
前記本体部と前記先端部との間の空間には、前記冷却冷媒を保持する電力変換装置。 - 請求項1ないし8に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記電力変換装置は、車両を駆動するエンジン用のラジエータの側部に配置され、
前記パワー半導体モジュールは、複数個設けられ、
前記複数のパワー半導体モジュールのそれぞれは、前記第1凸部が形成された面と前記第2凸部が形成された面が側面よりも大きくなるように形成され、
さらに前記複数のパワー半導体モジュールは、それぞれの前記第1凸部及び前記第2凸部が対向するように配置される電力変換装置。 - 請求項1ないし8に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記パワー半導体モジュールは、複数個設けられ、
前記複数のパワー半導体モジュールのそれぞれは、前記第1凸部が形成された面と前記第2凸部が形成された面が側面よりも大きくなるように形成され、
さらに前記複数のパワー半導体モジュールは、当該複数のパワー半導体モジュールのそれぞれの前記第1凸部が仮想同一面に重なるように一列に配置される電力変換装置。 - 請求項10に記載された電力変換装置であって、
前記パワー半導体素子を駆動する駆動回路を搭載した駆動回路基板を備え、
前記駆動回路基板は、当該駆動回路基板の前記駆動回路の搭載面が前記複数のパワー半導体モジュールの前記第1凸部と対向するように配置され、
さらに前記駆動回路基板は、当該駆動回路基板と前記チャンバの外壁と間に、前記凝縮器へ流れる対流を生じさせる空間を形成するように配置される電力変換装置。 - 請求項11に記載された電力変換装置であって、
前記直流電流を平滑化する平滑コンデンサを備え、
前記平滑コンデンサは、当該駆動回路基板と前記チャンバの外壁と間の空間に配置される、
前記凝縮器へ流れる対流は、前記平滑コンデンサの外面に接する電力変換装置。 - 直流電流を交流電流に変換するパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子と対向するとともに当該パワー半導体素子と電気的に接続される金属製の第1放熱板と、前記パワー半導体素子を挟んで前記第1放熱板と対向するとともに当該パワー半導体素子と電気的に接続される金属製の第2放熱板と、前記パワー半導体素子と前記第1放熱板と前記第2放熱板を封止する第1絶縁樹脂材と、前記第1絶縁樹脂材を覆って形成される第2絶縁樹脂材と、を有するパワー半導体モジュールと、
絶縁性の冷却冷媒を収納する空間を形成するチャンバと、を備え、
前記パワー半導体モジュールは、前記チャンバの前記冷却冷媒の収納空間内に配置され、
前記第1放熱板は、前記パワー半導体素子が配置された側の面とは反対側の面に、第1凸部を有し、
前記第2放熱板は、前記パワー半導体素子が配置された側の面とは反対側の面に、第2凸部を有し、
前記第2絶縁樹脂材は、前記第1凸部を形成する側面部と前記第2凸部を形成する側面部に接触しており、
前記第1凸部及び前記第2凸部は、前記冷却冷媒と直接接触するとともに当該第1凸部及び当該第2凸部に沸騰冷却面を有し、
前記パワー半導体モジュールは、複数個設けられ、
前記複数のパワー半導体モジュールのそれぞれは、前記第1凸部が形成された面と前記第2凸部が形成された面が側面よりも大きくなるように形成され、
さらに前記複数のパワー半導体モジュールは、当該複数のパワー半導体モジュールのそれぞれの前記第1凸部が仮想同一面に重なるように一列に配置され、
前記チャンバは、前記複数のパワー半導体モジュールを挟むとともに互いに対向する第1側面と第2側面を有し、
前記チャンバの前記第1側面は、前記冷却冷媒を流入する入口部を有し、
前記チャンバの前記第2側面は、前記冷却冷媒を流出する出口部を有する電力変換装置。
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