JP6258543B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は直流電力を交流電力に変換しあるいは交流電力を直流電力に変換するために使用する電力変換装置に関し、特にハイブリッド自動車や電気自動車に用いられる電力変換装置である。 The present invention relates to a power converter used for converting DC power into AC power or converting AC power into DC power, and more particularly to a power converter used in a hybrid vehicle or an electric vehicle.
一般に電力変換装置は、直流電力を受けて交流電力を発生するインバータ回路とインバータ回路を制御するための制御回路を備えている。近年は、電力変換装置の小型化が求められている。特にハイブリッド自動車や電気自動車の分野においては、車室外のとりわけエンジンルームのできるだけ小さなスペースに搭載されることが望まれており、車両への搭載性を向上させるため、更なる小型化が要求されている。 In general, a power conversion apparatus includes an inverter circuit that receives DC power and generates AC power, and a control circuit for controlling the inverter circuit. In recent years, miniaturization of power conversion devices has been demanded. Especially in the field of hybrid vehicles and electric vehicles, it is desired to be installed outside the passenger compartment, especially in the engine compartment as small as possible, and further downsizing is required in order to improve the ease of installation in vehicles. Yes.
また、駆動源として用いるモータの運転時間や運転条件(高出力トルク条件)が拡大する傾向にあり、電力変換装置の信頼性の向上も同時に求められている。 In addition, the driving time and operating conditions (high output torque conditions) of a motor used as a drive source tend to increase, and the improvement of the reliability of the power converter is also required at the same time.
電力変換装置、とりわけ溶接部の信頼性を向上させる一例が、特許文献1(特開2011−134813号公報)及び特許文献2(特開2011−172401号公報)に開示されている。 An example of improving the reliability of a power conversion device, particularly a welded portion, is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-13481) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-172401).
しかしながら、車両に搭載される電力変換装置の振動条件は厳しく、電力変換装置の内部部品の接続信頼性の更なる向上が求められている。 However, the vibration conditions of the power conversion device mounted on the vehicle are severe, and further improvement in connection reliability of internal components of the power conversion device is required.
本発明の課題は、電力変換装置の内部部品の接続信頼性の更なる向上を図ることである。 The subject of this invention is aiming at the further improvement of the connection reliability of the internal components of a power converter device.
本発明に係る電力変換装置は、直流電流を交流電流に変換するパワー半導体モジュールと、前記パワー半導体モジュールを収納する収納空間を形成する筐体と、前記パワー半導体モジュールの交流端子と溶融接続により接続される交流リレーバスバーと、モータの交流端子と接続される交流端子ブロックと、を備え、前記交流リレーバスバーは、絶縁部材を介して前記筐体に支持され、前記交流端子ブロックは、前記交流リレーバスバーと接続されるとともに前記筐体に支持される。 A power conversion device according to the present invention is connected to a power semiconductor module that converts a direct current into an alternating current, a housing that forms a storage space for storing the power semiconductor module, and an AC terminal of the power semiconductor module by fusion connection. An AC relay bus bar and an AC terminal block connected to the AC terminal of the motor, the AC relay bus bar being supported by the casing via an insulating member, and the AC terminal block being the AC relay It is connected to the bus bar and supported by the housing.
本発明によれば、電力変換装置の内部部品の接続信頼性の更なる向上を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the further improvement of the connection reliability of the internal components of a power converter device can be aimed at.
次に図面を使用して本発明に係る実施の形態を説明する。本実施形態に係る電力変換装置200は、主にハイブリッド自動車や電気自動車に用いられるものである。その車両システムの一例は、特開2011−217550号公報に記載されている。なお、本実施形態に係る電力変換装置100は、その効果を達成するために他の用途に用いられてもよい。例えば生産性向上や冷却性能向上を目的とした冷蔵庫やエアコンの家電用インバータに用いられてもよい。また使用環境が車両用インバータと類似した産業機器用インバータに用いられてもよい。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The
図1は、本発明に係る実施の形態としての電力変換装置200の分解斜視図を示す。図2は、電力変換装置200の流路形成体12の内部に収納される構成の理解を助けるために分解した全体斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a
電力変換装置200は、後述するパワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cとコンデンサモジュール500を収納するケースとして機能するとともに流路を形成する流路形成体12と、蓋8とを有する。なお、本実施形態の流路形成体12とは別にケース体を設けて、この流路形成体12をケースに収納する構成にしてもよい。
The
蓋8は、電力変換装置200を構成する回路部品を収納し、流路形成体12に固定される。蓋8の内側の上部には、制御回路を実装した制御回路基板20が配置されている。蓋8の上面には、第1開口202と第3開口204aと第4開口204bと第5開口205が設けられる。さらに蓋8の側壁には、第2開口203が設けられる。
The
コネクタ21は、制御回路基板20に設けられるとともに第1開口202を介して外部に突出する。負極側電力線510と正極側電力線512は、直流コネクタ138とコンデンサモジュール500などを電気的に接続するとともに第3開口203を介して外部に突出する。
The
交流端子ブロック760は、交流リレーバスバー750を介してパワー半導体モジュール300a〜300cと接続されるとともに第3開口204aを介して外部に突出する。交流端子ブロック761は、交流リレーバスバー751を介してパワー半導体モジュール301a〜301cと接続されるとともに第4開口204bを介して外部に突出する。補機用パワーモジュール350の交流出力端子352は、第5開口205を介して外部に突出する。
The
コネクタ21等の端子の勘合面の向きは、車種により種々の方向となるが、特に小型車両に搭載しようとした場合、エンジンルーム内の大きさの制約や組立性の観点から勘合面を上向きにして出すことが好ましい。例えば、電力変換装置200が、トランスミッションTMの上方に配置される場合には、トランスミッションTMの配置側とは反対側に向かって突出させることにより、作業性が向上する。
The direction of the mating surface of the terminal of the
なお蓋8は、金属製であり、パワー半導体モジュール300a〜300c及び301a〜301cとドライバ回路基板22と制御回路基板20と金属製のベース板11を収納するケースとして機能する。
The
またコネクタ21は、第1開口202を介して、蓋8の収納空間から蓋8の外部に突出する。これによりコネクタ21が実装された制御回路基板20は、ベース板11の上に取付けられているため、コネクタ21に外部から物理的な力が加わっても、制御回路基板20への負荷が抑えられるため、耐久性を含めた信頼性の向上が望める。
The
流路形成体12は、冷却冷媒が流れる流路と繋がる開口部400a〜400c及び開口部402a〜402cを形成する。開口部400a〜400cは、挿入されたパワー半導体モジュール300a〜300cによって塞がれ、また開口部402d〜402fは挿入されたパワー半導体モジュール301a〜301cによって塞がれる。
The flow
流路形成体12は、パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cが収納される空間の側部に、コンデンサモジュール500を収納するための収納空間405が形成される。
In the flow
コンデンサモジュール500は、パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cとの距離が略一定となるので、平滑コンデンサとパワー半導体モジュール回路との回路定数が3相の各相においてバランスし易くなり、スパイク電圧を低減し易い回路構成となる。
In the
流路形成体12の流路の主構造を流路形成体12と一体にアルミ材の鋳造で作ることにより、流路は冷却効果に加え機械的強度を強くすることができる。またアルミ鋳造で作ることで流路形成体12と流路とが一体構造となり、熱伝導が良くなり冷却効率が向上する。なお、パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cを流路に固定することで流路を完成させ、水路の水漏れ試験を行う。水漏れ試験に合格した場合に、次にコンデンサモジュール500や補機用パワーモジュール350や基板を取り付ける作業を行うことができる。このように、電力変換装置200の底部に流路形成体12を配置し、次にコンデンサモジュール500、補機用パワーモジュール350、基板等の必要な部品を固定する作業を上から順次行えるように構成されており、生産性と信頼性が向上する。
By making the main structure of the flow path of the flow
ドライバ回路基板22は、パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cやコンデンサモジュール500の上方に配置される。またドライバ回路基板22と制御回路基板20の間にはベース板11が配置される。金属ベース板11は、ドライバ回路基板22及び制御回路基板20に搭載される回路群の電磁シールドの機能を奏すると共にドライバ回路基板22と制御回路基板20とが発生する熱を逃がし、冷却する作用を有している。
The
さらに制御回路基板20の機械的な共振周波数を高める作用をする。すなわちベース板11に制御回路基板20を固定するためのねじ止め部を短い間隔で配置することが可能となり、機械的な振動が発生した場合の支持点間の距離を短くでき、共振周波数を高くできる。例えばトランスミッションから伝わる振動周波数に対して制御回路基板20の共振周波数を高くできるので、振動の影響を受け難く、信頼性が向上する。
Further, it acts to increase the mechanical resonance frequency of the
図3は流路形成体12を説明するための説明図で、図2に示す流路形成体12を下から見た図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the flow
流路形成体12には、一つの側壁12aに、入口配管13と出口配管14が設けられる。冷却冷媒は、点線で示す流れ方向417の方向に流入するとともに、入口配管13を通って流路形成体12の一方の辺に沿って形成された第1流路部19aを流れる。第2流路部19bは、折り返し流路部を介して第1流路部19aと接続され、かつ第1流路部19aと平行に形成される。第3流路部19cは、折り返し流路部を介して第2流路部19bと接続され、かつ第2流路部19bと平行に形成される。第4流路部19dは、折り返し流路部を介して第3流路部19cと接続され、かつ第3流路部19cと平行に形成される。第5流路部19eは、折り返し流路部を介して第4流路部19dと接続され、かつ第4流路部19dと平行に形成される。第6流路部19fは、折り返し流路部を介して第5流路部19eと接続され、かつ第5流路部19eと平行に形成される。つまり、第1流路部19aないし第6流路部19fは、一つに繋がった蛇行する流路を形成する。
The flow
第1流路形成体441は、第1流路部19aと第2流路部19bと第3流路部19cと第4流路部19dと第5流路部19eと第6流路部19fを形成する。第1流路部19a、第2流路部19b、第3流路部19c、第4流路部19d、第5流路部19e及び第6流路部19fは、いずれも幅方向より深さ方向が大きく形成される。
The first flow
第7流路部19gは、第6流路部19fと繋がっており、かつ図4で示されたコンデンサモジュール500の収納空間405と対向する位置に形成される。第2流路形成体442は、この第7流路部19gと後述する第9流路部19iを形成する。第7流路部19gは、深さ方向よりも幅方向が大きく形成される。
The seventh
第8流路部19hは、第7流路部19gと繋がっており、かつ後述する補機用パワーモジュール350と対向する位置に形成される。また第8流路部19hは、第9流路部19iと接続される。第3流路形成体444は、この第8流路部19hを形成する。この第8流路部19hは、幅方向より深さ方向が大きく形成される。第9流路部19iは、第7流路部19gと同様に、コンデンサモジュール500の収納空間405と対向する位置に形成される。また第9流路部19iは、出口配管14と接続される。
The eighth
流路形成体12の下面には、1つに繋がった開口部404が形成される。該開口部404は、下カバー420によって塞がれる。シール部材409が、下カバー420と流路形成体12の間に設けられ、気密性を保っている。
An
また下カバー420には、流路形成体12から遠ざかる方向に向かって突出する凸部406aないし406fが形成される。凸部406aないし406fは、パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cに対応して設けられている。つまり、凸部406aは、第1流路部19aと対向して形成される。凸部406bは、第2流路部19bと対向して形成される。凸部406cは、第3流路部19cと対向して形成される。凸部406dは、第4流路部19dと対向して形成される。凸部406eは、第5流路部19eと対向して形成される。凸部406fは、第6流路部19fと対向して形成される。
Further, the
第7流路部19gの深さ及び幅は、第6流路部19fの深さ及び幅から大きく変化する。また、第9流路部19iは、第8流路部19hの深さ及び幅から大きく変化する。この大きな流路形状の変更による冷却媒体の整流および流速の管理を行うことができるように、第2流路形成体442は第7流路部19g及び第9流路部19iに突出するストレートフィン(不図示)を設けることが好ましい。
The depth and width of the seventh
同様に、第8流路部19hの深さ及び幅は、第7流路部19gの深さ及び幅から大きく変化する。この大きな流路形状の変更による冷却媒体の整流および流速の管理を行うことができるように、第3流路形成体444は第8流路部19hに突出するストレートフィン(不図示)を設けることが好ましい。但し、冷却冷媒の整流及び流速の管理に支障がない場合は、その限りではない。
Similarly, the depth and width of the eighth
図4乃至図8を用いてインバータ回路に使用されるパワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cの詳細構成を説明する。上記パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cはいずれも同じ構造であり、代表してパワー半導体モジュール300aの構造を説明する。
Detailed configurations of the
図4(a)は、本実施形態のパワー半導体モジュール300aの斜視図である。図4(b)は、本実施形態のパワー半導体モジュール300aを断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。
図5は、理解を助けるために、図4に示す状態からネジ309および第2封止樹脂351を取り除いたパワー半導体モジュール300aを示す図である。図5(a)は斜視図であり、図5(b)は図4(b)と同様に断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。また、図5(c)はフィン305が加圧されて薄肉部304Aが変形される前の断面図を示している。
FIG. 4A is a perspective view of the
FIG. 5 is a diagram showing a
図6は、図5に示す状態からさらにモジュールケース304を取り除いたパワー半導体モジュール300aを示す図である。図6(a)は斜視図であり、図6(b)は図4(b)、図5(b)と同様に断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。
6 is a diagram showing a
図7は、図6に示す状態からさらに第1封止樹脂348および配線絶縁部608を取り除いたパワー半導体モジュール300aの斜視図である。図8は、モジュール一次封止体302の組立工程を説明するための図である。
FIG. 7 is a perspective view of the
上下アームの直列回路を構成するパワー半導体素子(IGBT328、IGBT330、ダイオード156、ダイオード166)が、図6および図7に示す如く、導体板315や導体板318によって、あるいは導体板320や導体板319によって、両面から挟んで固着される。導体板315等は、その放熱面が露出した状態で第1封止樹脂348によって封止され、当該放熱面に絶縁部材333が熱圧着される。第1封止樹脂348は図6に示すように、多面体形状(ここでは略直方体形状)を有している。
As shown in FIGS. 6 and 7, the power semiconductor elements (
第1封止樹脂348により封止されたモジュール一次封止体302は、モジュールケース304の中に挿入して絶縁部材333を挟んで、CAN型冷却器であるモジュールケース304の内面に熱圧着される。ここで、CAN型冷却器とは、一面に挿入口306と他面に底を有する筒形状をした冷却器である。モジュールケース304の内部に残存する空隙には、第2封止樹脂351が充填される。
The module
モジュールケース304は、電気伝導性を有する部材、例えばアルミ合金材料(Al,AlSi,AlSiC,Al−C等)で構成される。挿入口306は、フランジ304Bよって、その外周を囲まれている。また、図4(a)に示されるように、他の面より広い面を有する第1放熱面307A及び第2放熱面307Bがそれぞれ対向した状態で配置され、これらの放熱面に対向するようにして、各パワー半導体素子(IGBT328、IGBT330、ダイオード156、ダイオード166)が配置されている。
The
当該対向する第1放熱面307Aと第2放熱面307Bと繋ぐ3つの面は、当該第1放熱面307A及び第2放熱面307Bより狭い幅で密閉された面を構成し、残りの一辺の面に挿入口306が形成される。モジュールケース304の形状は、正確な直方体である必要が無く、角が図4(a)に示す如く曲面を成していても良い。
このような形状の金属製のケースを用いることで、モジュールケース304を水や油などの冷媒が流れる流路内に挿入しても、冷媒に対するシールをフランジ304Bにて確保できるため、冷却媒体がモジュールケース304の内部に侵入するのを簡易な構成で防ぐことができる。また、対向した第1放熱面307Aと第2放熱面307Bに、フィン305がそれぞれ均一に形成される。さらに、第1放熱面307A及び第2放熱面307Bの外周には、厚みが極端に薄くなっている薄肉部304Aが形成されている。薄肉部304Aは、フィン305を加圧することで簡単に変形する程度まで厚みを極端に薄くしてあるため、モジュール一次封止体302が挿入された後の生産性が向上する。
The three surfaces that connect the first
By using the metal case having such a shape, even when the
上述のように導体板315等を絶縁部材333を介してモジュールケース304の内壁に熱圧着することにより、導体板315等とモジュールケース304の内壁の間の空隙を少なくすることができ、パワー半導体素子の発生熱を効率良くフィン305へ伝達できる。さらに絶縁部材333にある程度の厚みと柔軟性を持たせることにより、熱応力の発生を絶縁部材333で吸収することができ、温度変化の激しい車両用の電力変換装置に使用するのに良好となる。
As described above, the gap between the
モジュールケース304の外には、コンデンサモジュール500と電気的に接続するための金属製の直流正極配線315Aおよび直流負極配線319Aが設けられており、その先端部に直流正極端子315Bと直流負極端子319Bがそれぞれ形成されている。また、モータジェネレータに交流電力を供給するための金属製の交流配線320Aが設けられており、その先端に交流端子320Bが形成されている。本実施形態では、図7に示す如く、直流正極配線315Aは導体板315と接続され、直流負極配線319Aは導体板319と接続され、交流配線320Aは導体板320と接続される。
Outside the
モジュールケース304の外にはさらに、ドライバ回路と電気的に接続するための金属製の信号配線324Uおよび324Lが設けられており、その先端部に信号端子325Uと信号端子325Lがそれぞれ形成されている。本実施形態では、図7に示す如く、信号配線324UはIGBT328と接続され、信号配線324LはIGBT328と接続される。
In addition to the
直流正極配線315A、直流負極配線319A、交流配線320A、信号配線324Uおよび信号配線324Lは、樹脂材料で成形された配線絶縁部608によって相互に絶縁された状態で、補助モールド体600として一体に成型される。配線絶縁部608は、各配線を支持するための支持部材としても作用し、これに用いる樹脂材料は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂かあるいは熱可塑性樹脂が適している。これにより、直流正極配線315A、直流負極配線319A、交流配線320A、信号配線324Uおよび信号配線324Lの間の絶縁性を確保でき、高密度配線が可能となる。
補助モールド体600は、モジュール一次封止体302と接続部370において金属接合された後に、配線絶縁部608に設けられたネジ穴を貫通するネジ309によってモジュールケース304に固定される。接続部370におけるモジュール一次封止体302と補助モールド体600との金属接合には、たとえばTIG溶接などを用いることができる。
The DC
The
直流正極配線315Aと直流負極配線319Aは、配線絶縁部608を間に挟んで対向した状態で互いに積層され、略平行に延びる形状を成している。こうした配置および形状とすることで、パワー半導体素子のスイッチング動作時に瞬間的に流れる電流が、対向してかつ逆方向に流れる。これにより、電流が作る磁界が互いに相殺する作用をなし、この作用により低インダクタンス化が可能となる。なお、交流配線320Aや信号端子325U,325Lも、直流正極配線315A及び直流負極配線319Aと同様の方向に向かって延びている。
The direct current
モジュール一次封止体302と補助モールド体600が金属接合により接続されている接続部370は、第2封止樹脂351によりモジュールケース304内で封止される。これにより、接続部370とモジュールケース304との間で必要な絶縁距離を安定的に確保することができるため、封止しない場合と比較してパワー半導体モジュール300aの小型化が実現できる。
The
図7に示されるように、接続部370の補助モジュール600側には、補助モジュール側直流正極接続端子315C、補助モジュール側直流負極接続端子319C、補助モジュール側交流接続端子320C、補助モジュール側信号接続端子326Uおよび補助モジュール側信号接続端子326Lが一列に並べて配置される。一方、接続部370のモジュール一次封止体302側には、多面体形状を有する第1封止樹脂348の一つの面に沿って、素子側直流正極接続端子315D、素子側直流負極接続端子319D、素子側交流接続端子320D、素子側信号接続端子327Uおよび素子側信号接続端子327Lが一列に並べて配置される。こうして接続部370において各端子が一列に並ぶような構造とすることで、トランスファーモールドによるモジュール一次封止体302の製造が容易となる。
As shown in FIG. 7, on the
ここで、モジュール一次封止体302の第1封止樹脂348から外側に延出している部分をその種類ごとに一つの端子として見た時の各端子の位置関係について述べる。以下の説明では、直流正極配線315A(直流正極端子315Bと補助モジュール側直流正極接続端子315Cを含む)および素子側直流正極接続端子315Dにより構成される端子を正極側端子と称し、直流負極配線319A(直流負極端子319Bと補助モジュール側直流負極接続端子319Cを含む)および素子側直流負極接続端子315Dにより構成される端子を負極側端子と称し、交流配線320A(交流端子320Bと補助モジュール側交流接続端子320Cを含む)および素子側交流接続端子320Dにより構成される端子を出力端子と称し、信号配線324U(信号端子325Uと補助モジュール側信号接続端子326Uを含む)および素子側信号接続端子327Uにより構成される端子を上アーム用信号端子と称し、信号配線324L(信号端子325Lと補助モジュール側信号接続端子326Lを含む)および素子側信号接続端子327Lにより構成される端子を下アーム用信号端子と称する。
Here, the positional relationship of each terminal when the part extending outward from the
上記の各端子は、いずれも第1封止樹脂348および第2封止樹脂351から接続部370を通して突出しており、その第1封止樹脂348からの各突出部分(素子側直流正極接続端子315D、素子側直流負極接続端子319D、素子側交流接続端子320D、素子側信号接続端子327Uおよび素子側信号接続端子327L)は、上記のように多面体形状を有する第1封止樹脂348の一つの面に沿って一列に並べられている。また、正極側端子と負極側端子は、第2封止樹脂351から積層状態で突出しており、モジュールケース304の外に延出している。このような構成としたことで、第1封止樹脂348でパワー半導体素子を封止してモジュール一次封止体302を製造する時の型締めの際に、パワー半導体素子と当該端子との接続部分への過大な応力や金型の隙間が生じるのを防ぐことができる。また、積層された正極側端子と負極側端子の各々を流れる反対方向の電流により、互いに打ち消しあう方向の磁束が発生されるため、低インダクタンス化を図ることができる。
Each of the terminals protrudes from the
補助モジュール600側において、補助モジュール側直流正極接続端子315C、補助モジュール側直流負極接続端子319Cは、直流正極端子315B、直流負極端子319Bとは反対側の直流正極配線315A、直流負極配線319Aの先端部にそれぞれ形成されている。また、補助モジュール側交流接続端子320Cは、交流配線320Aにおいて交流端子320Bとは反対側の先端部に形成されている。補助モジュール側信号接続端子326U、326Lは、信号配線324U、324Lにおいて信号端子325U、325Lとは反対側の先端部にそれぞれ形成されている。
On the
一方、モジュール一次封止体302側において、素子側直流正極接続端子315D、素子側直流負極接続端子319D、素子側交流接続端子320Dは、導体板315、319、320にそれぞれ形成されている。また、素子側信号接続端子327U、327Lは、ボンディングワイヤ371によりIGBT328、330とそれぞれ接続されている。
On the other hand, on the module
図8に示すように、直流正極側の導体板315および交流出力側の導体板320と、素子側信号接続端子327Uおよび327Lとは、共通のタイバー372に繋がれた状態で、これらが略同一平面状の配置となるように一体的に加工される。導体板315には、上アーム側のIGBT328のコレクタ電極と上アーム側のダイオード156のカソード電極が固着される。導体板320には、下アーム側のIGBT330のコレクタ電極と下アーム側のダイオード166のカソード電極が固着される。IGBT328,330およびダイオード155,166の上には、導体板318と導体板319が略同一平面状に配置される。導体板318には、上アーム側のIGBT328のエミッタ電極と上アーム側のダイオード156のアノード電極が固着される。導体板319には、下アーム側のIGBT330のエミッタ電極と下アーム側のダイオード166のアノード電極が固着される。各パワー半導体素子は、各導体板に設けられた素子固着部322に、金属接合材160を介してそれぞれ固着される。金属接合材160は、例えばはんだ材や銀シート及び微細金属粒子を含んだ低温焼結接合材、等である。
As shown in FIG. 8, the
各パワー半導体素子は板状の扁平構造であり、当該パワー半導体素子の各電極は表裏面に形成されている。図8に示されるように、パワー半導体素子の各電極は、導体板315と導体板318、または導体板320と導体板319によって挟まれる。つまり、導体板315と導体板318は、IGBT328及びダイオード156を介して略平行に対向した積層配置となる。同様に、導体板320と導体板319は、IGBT330及びダイオード166を介して略平行に対向した積層配置となる。また、導体板320と導体板318は中間電極329を介して接続されている。この接続により上アーム回路と下アーム回路が電気的に接続され、上下アーム直列回路が形成される。上述したように、導体板315と導体板318の間にIGBT328及びダイオード156を挟み込むと共に、導体板320と導体板319の間にIGBT330及びダイオード166を挟み込み、導体板320と導体板318を中間電極329を介して接続する。その後、IGBT328の制御電極328Aと素子側信号接続端子327Uとをボンディングワイヤ371により接続すると共に、IGBT330の制御電極330Aと素子側信号接続端子327Lとをボンディングワイヤ371により接続する。
Each power semiconductor element has a flat plate-like structure, and each electrode of the power semiconductor element is formed on the front and back surfaces. As shown in FIG. 8, each electrode of the power semiconductor element is sandwiched between the
図9(a)は、コンデンサモジュール500の斜視図である。図9(b)は、コンデンサモジュール500の内部構造を説明するための分解斜視図である。積層導体板501は、板状の幅広導体で形成された負極導体板505及び正極導体板507、さらに負極導体板505と正極導体板507に挟まれた絶縁シート550により構成されている。積層導体板501は、各相の上下アームの直列回路を流れる電流に対して磁束を互いに相殺しあうので、上下アームの直列回路を流れる電流に関して低インダクタンス化が図られる。
FIG. 9A is a perspective view of the
負極側の電源端子508及び正極側の電源端子509は、積層導体板501の長手方向の一方の辺から立ち上げられた状態で形成され、それぞれ正極導体板507と負極導体板505に接続されている。補機用コンデンサ端子516及び517は、積層導体板501の長手方向の一方の辺から立ち上げられた状態で形成され、それぞれ正極導体板507と負極導体板505に接続されている。
The negative
中継導体部530は、積層導体板501の長手方向の一方の辺から立ち上げられた状態で形成される。コンデンサ端子503a〜503cは、中継導体部530の端部から突出しており、各パワー半導体モジュール300a〜300cに対応して形成される。また、コンデンサ端子503d〜503fも、中継導体部530の端部から突出しており、各パワー半導体モジュール301a〜301cに対応して形成される。中継導体部530及びコンデンサ端子503a〜503cのいずれも、絶縁シート550を挟んだ積層状態により構成され、上下アームの直列回路150を流れる電流に関して低インダクタンス化が図られる。また、中継導体部530は、電流の流れを妨げるような貫通孔等が全く形成されないか、できるだけ少なくなるように構成される。
The
このような構成により、相毎に設けられたパワー半導体モジュール300a〜300c間にスイッチング時に生じる還流電流が中継導体部530に流れ易くなり、積層導体板501側に流れにくくなる。よって、還流電流による積層導体板501の発熱を低減することができる。
With such a configuration, a reflux current generated during switching between the
なお、本実施形態では、負極導体板505、正極導体板507、バッテリ負極側端子508、バッテリ負極側端子509、中継導体部530及びコンデンサ端子503a〜503fは、一体に成形された金属製の板で構成され、上下アームの直列回路を流れる電流に対してインダクタンス低減の効果を有する。
In the present embodiment, the negative
コンデンサセル514は、積層導体板501の下方に複数個設けられる。本実施の形態では、3つのコンデンサセル514が積層導体板501の長手方向の一方の辺に沿って一列に並べられ、かつさらに別の3つのコンデンサセル514が積層導体板501の長手方向の他方の辺に沿って一列に並べられ、合計6個のコンデンサセルが設けられる。
A plurality of
積層導体板501の長手方向のそれぞれの辺に沿って並べられたコンデンサセル514は、図9(a)に示される点線AAを境にて対称に並べられる。これにより、コンデンサセル514によって平滑化された直流電流をパワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cに供給する場合に、コンデンサ端子503a〜503cとコンデンサ端子503d〜503fとの間の電流バランスが均一化され、積層導体板501のインダクタンス低減を図ることができる。また、電流が積層導体板501にて局所的に流れることを防止できるので、熱バランスが均一化されて耐熱性も向上させることができる。
The
コンデンサセル514は、コンデンサモジュール500の蓄電部の単位構造体であり、片面にアルミなどの金属を蒸着したフィルムを2枚積層し巻回して、2枚の金属の各々を正極、負極としたフィルムコンデンサを用いる。コンデンサセル514の電極は、巻回した軸面がそれぞれ、正極、負極電極となり、スズなどの導電体を吹き付けて製造される。
コンデンサケース502は、コンデンサセル514を収納するための収納部511を備え、収納部511は上面及び下面が略長方形状を成す。コンデンサケース502は、コンデンサモジュール500を流路形成体12に固定するための固定手段例えば螺子を貫通させるための孔520a〜520hを設けられる。本実施形態のコンデンサケース502は、熱伝導性を向上させるために、高熱伝導性の樹脂により構成されるが、金属等で構成されていてもよい。
The
また、積層導体板501とコンデンサセル514がコンデンサケース502に収納された後に、コンデンサ端子503a〜503fと負極側の電源端子508及び正極側の電源端子509を除いて、積層導体板501が覆われるようにコンデンサケース502内に充填材551が充填される。
After the
本実施形態では、コンデンサモジュール500の収納部511の長手方向に沿って第7流路部19gと第9流路部19iが設けられており(図3参照)、冷却効率が向上する。
また、コンデンサセル514は、当該コンデンサセル514の電極面の一方が収納部511の長手方向の辺を形成する内壁と対向するように配置されている。収納部511の長手方向の辺を形成する内壁は、第2流路部19b、第3流路部19c、第4流路部19d、第5流路部19e、第6流路部19fと対向して形成される。これにより、フィルムの巻回軸の方向に熱が伝達し易いので、熱がコンデンサセル514の電極面を介してコンデンサケース502に逃げやすくなっている。
In the present embodiment, the seventh
In addition, the
また、ノイズフィルタ用コンデンサセル515aは、正極導体板507と接続され、正極とグランドと間に発生する所定ノイズを除去する。ノイズフィルタ用コンデンサセル515bは、負極導体板505と接続され、負極とグランドと間に発生する所定ノイズを除去する。ノイズフィルタ用コンデンサセル515a及び515bは、コンデンサセル514よりも容量が小さくなるように設定される。またノイズフィルタ用コンデンサセル515a及び515bは、コンデンサ端子503a〜503fよりも負極側の電源端子508及び正極側の電源端子509に近づけて配置される。これにより、負極側の電源端子508及び正極側の電源端子509に混入する所定ノイズを早期に除去することができ、パワー半導体モジュールに対するノイズの影響を小さくできる。
The noise filter capacitor cell 515a is connected to the positive
図10は、図1のA−A面で切った電力変換装置200の断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the
パワー半導体モジュール300bは図3にて示された第2流路部19b内に収納される。モジュールケース304の外壁は、第2流路部19b内に流れる冷却冷媒と直接接触する。他のパワー半導体モジュール300aと300c及びパワー半導体モジュール301aないし301cも、パワー半導体モジュール300bと同様に、各流路部の内部に収納される。
The
パワー半導体モジュール300bはコンデンサモジュール500の側部に配置される。コンデンサモジュールの高さ540は、パワー半導体モジュールの高さ360よりも小さく形成される。ここでコンデンサモジュールの高さ540は、コンデンサケース502の底面部からコンデンサ端子503bまでの高さであり、パワー半導体モジュールの高さ360はモジュールケース304の底面部から信号端子325Uの先端までの高さである。
The
そして第2流路形成体442は、コンデンサモジュール500の下部に配置される第7流路部19gと第9流路部19iを設ける。つまり第7流路部19gと第9流路部19iは、パワー半導体モジュール300bの高さ方向に沿って、コンデンサモジュール500と並べて配置される。この第7流路部の高さ443は、パワー半導体モジュールの高さ360とコンデンサモジュールの高さ540との差分よりも小さくなる。なお、第7流路部の高さ443は、パワー半導体モジュールの高さ360とコンデンサモジュールの高さ540との差分と同じであってもよく、第7流路部19gと第9流路部19iの高さは同じとする。
The second flow
また一方で、パワー半導体モジュール300bとコンデンサモジュール500とが、同一面での固定、接続作業が可能となるため、組立性の向上が可能となる。
On the other hand, since the
また一方で、コンデンサモジュールの高さ540を、パワー半導体モジュールの高さ360よりも低く抑えることにより、第7流路部19gをコンデンサモジュール500の下部に配置することができるため、コンデンサモジュール500の冷却も可能となる。また、コンデンサモジュール500の上部とパワー半導体モジュール300bの上部の高さが近距離となるので、コンデンサ端子503bがコンデンサモジュール500の高さ方向に長くなることを抑制することができる。
On the other hand, since the height of the
また一方で、第7流路部19gと第9流路部19iをコンデンサモジュール500の下部に配置することで、コンデンサモジュール500の側部に冷却流路を配置することを避けて、コンデンサモジュール500とパワー半導体モジュール300bを近づけて、コンデンサモジュール500とパワー半導体モジュール300bとの配線距離を長くなることを抑制することができる。
On the other hand, by disposing the seventh
またドライバ回路基板22は、ドライバ回路の駆動電源を生成するトランス24を搭載する。このトランス24の高さは、ドライバ回路基板22に搭載された回路部品の高さよりも大きく形成される。ドライバ回路基板22とパワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cとの間の空間は、信号端子325Uや直流正極端子315Bが配置される。一方、ドライバ回路基板22とコンデンサモジュール500との間の空間には、トランス24を配置する。これにより、ドライバ回路基板22とコンデンサモジュール500との間のスペースを有効利用が可能となる。またドライバ回路基板22のトランス24が配置された面とは反対側の面には、高さを揃えた回路部品を実装することで、ドライバ回路基板22と金属ベース板11との距離を抑えることが出来る。
The
図11は、蓋8と制御回路基板20を取り除き、ドライバ回路基板22とベース板11と交流端子ブロック760及び761を分解した全体斜視図である。
FIG. 11 is an overall perspective view in which the
ドライバ回路基板22は、パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cの上部に配置される。金属ベース板11は、ドライバ回路基板22を挟んでパワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cとは反対側に配置される。
The
ドライバ回路基板22は、交流バスバー763が貫通する貫通孔22aないし22cを形成する。ドライバ回路基板22は、交流バスバー763が貫通する貫通孔22dないし22fを形成する。
The
本実施形態では電流センサ180aは貫通孔22aに嵌め合わされており、電流センサ180bは貫通孔22bに嵌め合わされており、電流センサ180cは貫通孔22cに嵌め合わされており、電流センサ180dが貫通孔22dに嵌め合わされており、電流センサ180eが貫通孔22eに嵌め合わされており、電流センサ180fは貫通孔22fに嵌め合わされている。
In the present embodiment, the
ドライバ回路基板22に貫通孔22a〜22fを設けることにより、電流センサをドライバ回路基板22に直接配置することができ、交流端子ブロック760及び761を形成する交流バスバー763の配線を簡素にでき、小型化に寄与する。
By providing the through holes 22a to 22f in the
また電流センサ180a等は、ドライバ回路基板22とパワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cとの間の空間に配置される。パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cは直流正極端子315B等を有し、これら直流正極端子315B等はドライバ回路基板22との間に十分な絶縁距離を確保する必要がある。
The
その絶縁距離を確保するための空間内に電流センサ180a等を配置することにより、電力変換装置内の空間を絶縁空間及び電流センサの配置空間を共用することができる。よって電力変換装置の小型化に繋がる。
By arranging the
ベース板11は、貫通孔22a〜22cと対向する位置に貫通孔11aが形成され、貫通孔22d〜22fと対向する位置に貫通孔11bが形成される。また図1に示されるように蓋8は、貫通孔11aと対向する位置に第3開口204aを形成して、交流コネクタ188を形成する。また蓋8は、貫通孔11bと対向する位置に第4開口204bを形成して、交流コネクタ188を形成する。
In the
これにより、交流コネクタ188とパワー半導体モジュール301a〜301cとの間にドライバ回路基板22を配置する場合であっても、交流端子ブロック760及び761を形成する交流バスバー763の配線の複雑化を抑制し、電力変換装置200の小型化を図ることができる。
Accordingly, even when the
また、貫通孔22a〜22cは、交流バスバー763の配列方向に沿って、ドライバ回路基板22に設けられる。またドライバ回路基板22は、コンデンサモジュール500の長手方向の辺を一辺とし、コンデンサモジュール500の短手方向の辺とパワー半導体モジュール300a〜300c及び301a〜301cの長手方向の辺を合わせた長さをもう一辺とした、長方形状を有している。
The through holes 22 a to 22 c are provided in the
これにより、貫通孔22a〜22cは、ドライバ回路基板22の一辺に沿って配置されるため、貫通孔を複数有していても、広い範囲の回路配線面積を確保することが可能となる。
Thereby, since the through holes 22a to 22c are arranged along one side of the
図1に示すように、制御回路基板20は、第1開口202を形成する蓋8の一面と対向して配置される。そしてコネクタ21は、制御回路基板20に直接実装され、かつ蓋8に形成された第1開口202を介して外部に突出する。これにより、電力変換装置200内部の空間を有効的に利用することが可能となる。
As shown in FIG. 1, the
また、コネクタ21が実装された制御回路基板20は、ベース板11に固定されているため、コネクタ21に外部から物理的な力が加わっても、制御回路基板20への負荷が抑えられるため、耐久性を含めた信頼性の向上が望める。
In addition, since the
図12は、図11の面Bで切った断面斜視図である。接続部23aは、パワー半導体モジュール300aの信号端子325Uとドライバ回路基板22との接続部である。接続部23bは、パワー半導体モジュール300aの信号端子325Lとドライバ回路基板22との接続部である。接続部23a及び23bは、半田材により形成される。
12 is a cross-sectional perspective view taken along plane B of FIG. The connection portion 23a is a connection portion between the
ベース板11の貫通孔11aは、接続部23a及び23bと対向する位置まで形成される。これにより、ドライバ回路基板22がベース板11に固定された状態で、金属ベース板11の貫通孔11aを介して接続部23a及び23bの接続作業を行うことができる。
The through
また制御回路基板20は、電力変換装置200の上面から投影した場合に、制御回路基板20の射影部が貫通孔11aの射影部と重ならないように配置される。これにより制御回路基板20が接続部23a及び23bの接続作業に干渉しないとともに制御回路基板20は、接続部23a及び23bからの電磁ノイズの影響を小さくすることができる。
The
本実施形態においては、ドライバ回路基板22が、パワー半導体モジュール300a等及びコンデンサモジュール500と対向するように大きく形成される。このような場合でも、交流端子320Bは、コンデンサモジュール500に対して直流正極端子315Bよりも遠くに配置される。また制御端子325Lは、直流正極端子315Bと交流端子320Bとの間に配置される。また接続部23bは、制御端子325Lと対向する位置に配置される。
In the present embodiment, the
これにより、貫通孔22bはドライバ回路基板22上においてドライバ回路25よりもドライバ回路基板22の縁辺に近い側に配置されることになる。よって、貫通孔22bが形成されることによるドライバ回路基板22の強度の低下を抑制することができ、耐振動性能を向上させることができる。
Thus, the through
図13は、図1のF−F面で切った電力変換装置200の断面図である。交流リレーバスバー751と交流端子ブロック761は、いずれも筐体として機能を有する流路形成体12に支持されている。このため、モータの交流コネクタ188の取付け時に加わった荷重は、交流端子ブロック761を介して点線で示す矢印方向755の方向に流路形成体12へ応力分散される。また、交流端子ブロック761で分散仕切れなかった荷重は、交流バスバー763から交流リレーバスバー751を介して2点鎖線で示す矢印方向756の方向に流路形成体12へ応力分散される。
FIG. 13 is a cross-sectional view of the
これによって、モータの交流コネクタ188の取付け時に加わった荷重が交流溶接接続部751aに至るまでに、2段階で応力分散され、溶接部へ発生する応力を極力排除することが可能となる。
As a result, the load applied when the
また、交流リレーバスバー751は、パワー半導体モジュール301aの交流端子320Bと溶接接続される。また、交流端子ブロック761は、モータの交流コネクタ188と接続されるとともに、交流リレーバスバー751と接続される。これによって、交流端子ブロック761を形成している交流バスバー763の形状のみの変更によって、溶接部へ発生する応力を低減する効果を維持し、モータの交流コネクタ188の出力方向をパワー半導体モジュール301aの上面方向と側面方向のいずれも可能な構造を容易に採用することができる。
AC
金属製の支持部材803は、流路形成体12から突出するとともに流路形成体12と接続される。金属ベース板11は、支持部材803の先端部に支持される。流路形成体12は、電気的なグランドに接続される。漏洩電流の流れ804は、ドライバ回路基板22から金属ベース板11、支持部材803、さらに流路形成体12の順に流れる漏洩電流の流れ方向を示す。また、漏洩電流の流れ805は、制御回路基板20から金属ベース板11、支持部材803、さらに流路形成体12の順に流れる漏洩電流の流れ方向を示す。これにより、効率よく制御回路基板20とドライバ回路基板22の漏洩電流をグランドに流すことができる。
The
図14(a)は、交流端子ブロック760と交流リレーバスバー750とにより構成される交流側中継導体802の斜視図である。図14(b)は、交流端子ブロック760の斜視図である。図14(c)は、交流リレーバスバー750の斜視図である。
FIG. 14A is a perspective view of an AC-
交流端子ブロック760と交流端子ブロック761は同じ構造であるため、代表して交流端子ブロック760を用いて説明する。また、交流リレーバスバー750と交流リレーバスバー751についても同じ構造であるため、代表して交流端子ブロック750を用いて説明する。
Since the
図14(b)に示されるように、交流端子ブロック760は、交流バスバー763と樹脂製ブロック762が一体に形成される。図14(a)に示されるように、交流バスバー763は、その下部において交流リレーバスバー750と、ネジ等により機械的に接続される。
As shown in FIG. 14B, the
また、交流バスバー763の上部763aは、交流コネクタ188が取付けられて、機械的に接続される。このように、交流バスバー763は両端を、ネジ等により機械的に接続されるため、溶接性を有していない安価な材料を選定することが可能となる。
An
図14(c)に示されるように、交流リレーバスバー750は、リレーバスバー753と絶縁部材752が一体に形成される。後述する図15に示されるように、リレーバスバー753の一端は、パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cと溶接接続される。そのため、リレーバスバー753は、溶接性を有した材料を用いられる必要がある。また、リレーバスバー753と交流バスバー763は、リレーバスバー753に形成された貫通孔755を通る第1締結部材771によって接続される。
As shown in FIG. 14C, the
この時、貫通孔755は、交流端子ブロック760と交流リレーバスバー750の配置方向に沿って長径が形成される楕円形状となる。これにより、交流端子ブロック760と交流リレーバスバー750の組立てによる公差ばらつきを許容することが可能となる。これによって、モータの交流コネクタ188の取付け面の公差ばらつきを最小に保つことができるとともに、溶接部へ発生する応力を最小限に低減することが可能となる。
At this time, the through-
さらに、交流リレーバスバー750は、リレーバスバー753と絶縁部材752が一体に形成されている。また、交流端子ブロック760及び761は、交流バスバー763と樹脂製ブロック762が一体に形成されている。
Further, in the AC
図15は、パワー半導体モジュール300a〜300c及び301a〜301cの溶接接続部を説明するために、蓋8と制御回路基板20と金属ベース板11とドライバ回路基板22と交流端子ブロック760及び761を取り除いた斜視図である。
FIG. 15 shows the
リレーバスバー753は、パワー半導体モジュール301aの交流端子320Bと溶接接続により接続され、交流溶接接続部750aや751aを形成する。すなわち、リレーバスバー753は溶接接続するため、溶接性を有した材料を選定する必要がある。一方、図14(a)に示されたように交流バスバー763は、リレーバスバー753と機械的接続のみである。そのため交流バスバー763は、溶接性を有していない材料を選定することが可能となる。
これにより、交流バスバー763は、リレーバスバー753に対して材料選定の自由度が高いため、より安価な材料を選定することで、材料コストを抑えることが可能となる。また、リレーバスバー753の体積を交流バスバー763の体積よりも小さくすることで、一層コストを抑えることが可能となる。
As a result, the
さらに、交流溶接接続部750aや751aには、振動や衝撃に対する強度を含めた信頼性を確保することが必要となる。そのため、リレーバスバー753と交流端子320Bの厚さは、極力同じとなることが望ましい。すなわち、リレーバスバー753は材料、及び厚さの選定が制限されてしまうが、交流バスバー763は溶接接続による材料及び厚さ選定の制限がなく、設計的自由度の向上が望める。
Furthermore, it is necessary for the AC
コンデンサ端子503aと直流正極端子315B及び直流負極端子319Bの合わせ部が溶接接続され、直流溶接接続部780aを形成する。
The joining portions of the
コンデンサ端子503bと直流正極端子315B及び直流負極端子319Bの合わせ部が溶接接続され、直流溶接接続部780bを形成する。
The joining portions of the
コンデンサ端子503cと直流正極端子315B及び直流負極端子319Bの合わせ部が溶接接続され、直流溶接接続部780cを形成する。
The joining portions of the
コンデンサ端子503dと直流正極端子315B及び直流負極端子319Bの合わせ部が溶接接続され、直流溶接接続部780dを形成する。
The joining portion of the
コンデンサ端子503eと直流正極端子315B及び直流負極端子319Bの合わせ部が溶接接続され、直流溶接接続部780eを形成する。
The combined portion of the
コンデンサ端子503fと直流正極端子315B及び直流負極端子319Bの合わせ部が溶接接続され、直流溶接接続部780fを形成する。
The joint portions of the
このとき、直流溶接接続部780aないし780fを形成するコンデンサモジュール500と、パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cはいずれも流路形成体12へ取付けられている。つまりコンデンサモジュール500とパワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cは一体に形成された土台(流路形成体12)に固定されることになる。これにより、直流溶接接続部780aないし780fの振動時の共振点周波数を高く保つことが望めるため、溶接部の信頼性を向上することが可能となる。
At this time, the
また、リレーバスバー753とパワー半導体モジュール300aの合わせ部が溶接接続され、交流溶接接続部750aを形成する。
In addition, the mating portion of
リレーバスバー753とパワー半導体モジュール300bの合わせ部が溶接接続され、交流溶接接続部750bを形成する。
The mating portion of
リレーバスバー753とパワー半導体モジュール300cの合わせ部が溶接接続され、交流溶接接続部750cを形成する。
The mating portion of
リレーバスバー753とパワー半導体モジュール301aの合わせ部が溶接接続され、交流溶接接続部751aを形成する。
The mating portion of
リレーバスバー753とパワー半導体モジュール301bの合わせ部が溶接接続され、交流溶接接続部751bを形成する。
The mating portion of
リレーバスバー753とパワー半導体モジュール301cの合わせ部が溶接接続され、交流溶接接続部751cを形成する。
The mating portion of
このとき、交流溶接接続部750a〜750c及び751a〜751cを形成する交流リレーバスバー750及び751は流路形成体12へ取付けられており、前述の通りパワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cはいずれも流路形成体12へ取付けられている。つまり交流リレーバスバー750及び751とパワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cは一体に形成された土台(流路形成体12)に固定されることになる。これにより、交流溶接接続部750a〜750c及び751a〜751cは、直流溶接接続部780aないし780fと同様に振動時の共振点周波数を高く保つことが望めるため、溶接部の信頼性を向上することが可能となる。
At this time, the AC relay bus bars 750 and 751 forming the AC
さらに、流路形成体12はパワー半導体モジュール300a〜300c及び301a〜301cを冷却するための第1流路形成体441(図3参照)を有する。交流リレーバスバー750及び751は、パワー半導体モジュール300a〜300c及びパワー半導体モジュール301a〜301cの近くに取付けられる。すなわち、流路形成体441と交流リレーバスバー750及び751は、極近くに設置されている。これにより、交流コネクタ188からの熱は、図13に示されるように、点線で示す矢印方向755の方向に交流バスバー763からリレーバスバー753へと伝達される。さらに交流コネクタ188からの熱は、絶縁部材752を介して、流路形成体12の流路形成体441によって冷却される。
Furthermore, the flow
このとき、リレーバスバー753の厚さを、交流端子320Bの厚さよりも大きく形成することによって、交流コネクタ188からの熱を積極的に放熱することが可能となるため、パワー半導体モジュール300a〜300c及び301a〜301cの耐熱性を含めた耐久性の向上が望める。しかし、溶接接続されるバスバー同士の厚さが著しく異なると、溶接接続後の振動や衝撃による強度を含めた耐久性の悪化や溶接性の悪化が懸念されるため、本実施形態では溶接接続される互いのバスバーの厚さの差は30%以下に抑えることとする。但し、前記懸念事項が解決される場合はその限りではない。
At this time, it is possible to actively dissipate heat from the
8 蓋
11 ベース板
11a〜11b 貫通孔
12 流路形成体
12a〜12d 側壁
13 入口配管
14 出口配管
19a 第1流路部
19b 第2流路部
19c 第3流路部
19d 第4流路部
19e 第5流路部
19f 第6流路部
19g 第7流路部
19h 第8流路部
19i 第9流路部
20 制御回路基板
21 コネクタ
22 ドライバ回路基板
22a〜22f 貫通孔
23a 接続部
23b 接続部
24 トランス
138 直流コネクタ
156、166 ダイオード
200 電力変換装置
202 第1開口
203 第2開口
204a 第3開口
204b 第4開口
205 第5開口
300a〜300c、301a〜301c パワー半導体モジュール
302 モジュール一次封止体
304 モジュールケース
304A 薄肉部
304B フランジ
305 フィン
306 挿入口
307A 第1放熱面
307B 第2放熱面
309 ネジ
315 導体板
315A 直流正極配線
315B 直流正極端子
315C 補助モジュール側直流正極接続端子
315D 素子側直流正極接続端子
318、319、320 導体板
319A 直流負極配線
319B 直流負極端子
319C 補助モジュール側直流負極接続端子
319D 素子側直流負極接続端子
320A 交流配線
320B 交流端子
320C 補助モジュール側交流接続端子
320D 素子側交流接続端子
322 素子固着部
324U、324L 信号配線
325L、325U 信号端子
326L、326U 補助モジュール側信号接続端子
327L、327U 素子側信号接続端子
328、330 IGBT
328A、330A 制御電極
329 中間電極
333 絶縁部材
348 第1封止樹脂
350 補機用パワーモジュール
351 第2封止樹脂
360 パワー半導体モジュールの高さ
370 接続部
371 ボンディングワイヤ
372 タイバー
400a〜400c 開口部
402a〜402c 開口部
404 開口部
405 収納空間
406a〜406f 凸部
409 シール部材
417 流れ方向
420 下カバー
441 第1流路形成体
442 第2流路形成体
444 第3流路形成体
500 コンデンサモジュール
501 積層導体板
502 コンデンサケース
503a〜503f コンデンサ端子
505 負極導体板
507 正極導体板
508 負極側の電源端子
509 正極側の電源端子
510 負極側電力線
511 収納部
512 正極側電力線
514 コンデンサセル
515a、515b ノイズフィルタ用コンデンサセル
516、517 補機用コンデンサ端子
520a〜520h 孔
530 中継導体部
540 コンデンサモジュールの高さ
550 絶縁シート
551 充填材
600 補助モールド体
608 配線絶縁部
750 交流リレーバスバー
751 交流リレーバスバー
750a〜750c 交流溶接接続部
751a〜751c 交流溶接接続部
752 絶縁部材
753 リレーバスバー
755 貫通孔
760、761 交流端子ブロック
762 樹脂製ブロック
763 交流バスバー
8 Lid 11 Base plates 11a to 11b Through hole 12 Flow path forming bodies 12a to 12d Side wall 13 Inlet pipe 14 Outlet pipe 19a First flow path part 19b Second flow path part 19c Third flow path part 19d Fourth flow path part 19e 5th flow path part 19f 6th flow path part 19g 7th flow path part 19h 8th flow path part 19i 9th flow path part 20 Control circuit board 21 Connector 22 Driver circuit boards 22a-22f Through-hole 23a Connection part 23b Connection part 24 Transformer 138 DC connector 156, 166 Diode 200 Power converter 202 First opening 203 Second opening 204a Third opening 204b Fourth opening 205 Fifth opening 300a-300c, 301a-301c Power semiconductor module 302 Module primary sealing body 304 Module case 304A Thin portion 304B Flange 305 Fin 306 Insertion slot 30 A First heat dissipation surface 307B Second heat dissipation surface 309 Screw 315 Conductor plate 315A DC positive electrode wiring 315B DC positive electrode terminal 315C Auxiliary module side DC positive electrode connection terminal 315D Element side DC positive electrode connection terminal 318, 319, 320 Conductor plate 319A DC negative electrode wiring 319B DC negative terminal 319C Auxiliary module side DC negative connection terminal 319D Element side DC negative connection terminal 320A AC wiring 320B AC terminal 320C Auxiliary module side AC connection terminal 320D Element side AC connection terminal 322 Element fixing part 324U, 324L Signal wiring 325L, 325U Signal Terminals 326L, 326U Auxiliary module side signal connection terminals 327L, 327U Element side signal connection terminals 328, 330 IGBT
328A,
Claims (4)
前記パワー半導体モジュールを収納する収納空間を形成する筐体と、
前記パワー半導体モジュールの交流端子と溶融接続により接続される交流リレーバスバーと、
モータの交流端子と接続される交流端子ブロックと、を備え、
前記交流リレーバスバーは、絶縁部材を介して前記筐体に支持され、
前記交流端子ブロックは、前記交流リレーバスバーと接続されるとともに前記筐体に支持され、
前記交流端子ブロックは、前記交流リレーバスバーと機械的接続により接続する交流バスバーと、当該交流バスバーを支持する樹脂製ブロックと、を有し、
前記交流リレーバスバーを支持する前記筐体の取付け面は、前記交流バスバーの延在方向と直交する電力変換装置。 A power semiconductor module that converts direct current to alternating current;
A housing forming a storage space for storing the power semiconductor module;
An AC relay busbar connected by fusion connection with an AC terminal of the power semiconductor module;
An AC terminal block connected to the AC terminal of the motor,
The AC relay bus bar is supported by the housing via an insulating member,
The AC terminal block is connected to the AC relay busbar and supported by the housing,
The AC terminal block has an AC bus bar connected by mechanical connection with the AC relay bus bar, and a resin block that supports the AC bus bar,
The power conversion device in which an attachment surface of the casing that supports the AC relay bus bar is orthogonal to an extending direction of the AC bus bar.
前記絶縁部材は、複数の前記交流リレーバスバーを一体に保持する電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The insulating member is a power conversion device that integrally holds a plurality of the AC relay bus bars.
前記交流リレーバスバーは、第1貫通孔を形成し、
前記第1貫通孔は、前記交流端子ブロックと前記交流リレーバスバーの配置方向に沿って長径が形成される楕円形状であり、
前記交流端子ブロックは、前記第1貫通孔を通る第1締結部材によって、前記交流リレーバスバーと接続される電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1 or 2,
The AC relay bus bar forms a first through hole,
The first through hole has an elliptical shape in which a long diameter is formed along an arrangement direction of the AC terminal block and the AC relay bus bar,
The AC terminal block is a power converter connected to the AC relay busbar by a first fastening member passing through the first through hole.
前記筐体は、冷却冷媒が流れる流路形成体を有し、
前記パワー半導体モジュールおよび前記交流リレーバスバーは、前記流路形成体に固定される電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 3,
The housing has a flow path forming body through which a cooling refrigerant flows,
The power semiconductor device and the AC relay bus bar are power converters fixed to the flow path forming body.
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