JP6693348B2 - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP6693348B2 JP6693348B2 JP2016172813A JP2016172813A JP6693348B2 JP 6693348 B2 JP6693348 B2 JP 6693348B2 JP 2016172813 A JP2016172813 A JP 2016172813A JP 2016172813 A JP2016172813 A JP 2016172813A JP 6693348 B2 JP6693348 B2 JP 6693348B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bus bar
- terminals
- terminal
- positive electrode
- holes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本明細書が開示する技術は、電力変換装置に関する。特に、複数の冷却器が平行に配置されており、隣り合う冷却器の間に半導体モジュールが挟まれている積層ユニットを有する電力変換装置に関する。 The technique disclosed in the present specification relates to a power conversion device. In particular, the present invention relates to a power converter having a stacked unit in which a plurality of coolers are arranged in parallel and a semiconductor module is sandwiched between adjacent coolers.
上記した積層ユニットを備えた電力変換装置が例えば特許文献1に開示されている。各半導体モジュールは、1個乃至数個のスイッチング素子を収容している。半導体モジュールの本体からは、内部でスイッチング素子と導通している複数の端子(例えば第1端子と第2端子)が延びている。複数の半導体モジュールの夫々の端子は、半導体モジュールと冷却器の積層方向に一例に並ぶことになる。第1端子群と第2端子群が2列に並ぶことになる。積層ユニットの隣には、コンデンサ素子を収容したコンデンサユニットが位置している。夫々の半導体モジュールの第1端子とコンデンサ素子の一方の電極が第1バスバで接続されており、夫々の半導体モジュールの第2端子とコンデンサ素子の他方の電極が第2バスバで接続されている。第1バスバと第2バスバは、夫々、板状の基部を有しており、その基部から、夫々の端子と接合される複数の枝部が延びている。通常、端子と枝部は溶接で接合される。第1バスバの板状の基部と第2バスバの板状の基部は近接して対向配置される。2枚の基部を近接して対向配置することで、バスバのインダクタンスが低減される。 For example, Patent Document 1 discloses a power conversion device including the above-described laminated unit. Each semiconductor module contains one to several switching elements. From the main body of the semiconductor module, a plurality of terminals (for example, a first terminal and a second terminal) internally connected to the switching element extend. The terminals of the plurality of semiconductor modules are arranged in the stacking direction of the semiconductor module and the cooler as an example. The first terminal group and the second terminal group are arranged in two rows. A capacitor unit containing a capacitor element is located next to the laminated unit. The first terminal of each semiconductor module and one electrode of the capacitor element are connected by a first bus bar, and the second terminal of each semiconductor module and the other electrode of the capacitor element are connected by a second bus bar. Each of the first bus bar and the second bus bar has a plate-shaped base portion, and a plurality of branch portions joined to the respective terminals extend from the base portion. Usually, the terminal and the branch are joined by welding. The plate-shaped base portion of the first bus bar and the plate-shaped base portion of the second bus bar are closely arranged to face each other. The inductance of the bus bar is reduced by arranging the two bases close to each other and facing each other.
第1バスバの夫々の枝部と夫々の第1端子が溶接で接合され、第2バスバの夫々の枝部と夫々の第2端子が溶接で接合される。第1端子群と第2端子群が二列に並んでいるため、溶接の際に、溶接箇所を周囲から隔離する保護シートなどは使い難い。一方、第1バスバと第2バスバの基部同士が近接対向配置されている。それゆえ、溶接時に飛散する溶接粉によって、2個のバスバが短絡するおそれがある。溶接粉による短絡を防止する構造が望まれている。 Each branch of the first bus bar and each first terminal are joined by welding, and each branch of the second bus bar and each second terminal are joined by welding. Since the first terminal group and the second terminal group are arranged in two rows, it is difficult to use a protective sheet or the like for separating the welded portion from the surroundings during welding. On the other hand, the base portions of the first bus bar and the second bus bar are arranged in close proximity to each other. Therefore, the two bus bars may be short-circuited by the welding powder scattered during welding. A structure that prevents a short circuit due to welding powder is desired.
本明細書が開示する電力変換装置は、積層ユニットと、コンデンサユニットと、板状の第1バスバと、板状の第2バスバと、絶縁板と、保護カバーを備える。積層ユニットは、複数の冷却器が並んで配置されており、隣り合う冷却器の間に、スイッチング素子を収容している半導体モジュールが挟まれている。コンデンサユニットは、積層ユニットの隣りに配置されている。コンデンサユニットの中にコンデンサ素子が収容されており、コンデンサ素子の周囲に充填材が充填されている。第1バスバは、複数の半導体モジュールの夫々の側面から延びている第1端子と接合しているとともに、コンデンサ素子の一方の電極と接続している。第2バスバは、板状の第1バスバと対向配置されている。第2バスバは、夫々の半導体モジュールの側面から延びている第2端子と接合しているとともに、コンデンサ素子の他方の電極と接続している。絶縁板は、第1バスバと第2バスバの間に挟まれており、第1バスバを第2バスバから絶縁する。 The power conversion device disclosed in this specification includes a laminated unit, a capacitor unit, a plate-shaped first bus bar, a plate-shaped second bus bar, an insulating plate, and a protective cover. In the laminated unit, a plurality of coolers are arranged side by side, and a semiconductor module containing a switching element is sandwiched between adjacent coolers. The capacitor unit is arranged next to the laminated unit. A capacitor element is housed in the capacitor unit, and a filler is filled around the capacitor element. The first bus bar is joined to the first terminal extending from each side surface of the plurality of semiconductor modules, and is also connected to one electrode of the capacitor element. The second bus bar is arranged opposite to the plate-shaped first bus bar. The second bus bar is joined to the second terminal extending from the side surface of each semiconductor module and is also connected to the other electrode of the capacitor element. The insulating plate is sandwiched between the first bus bar and the second bus bar and insulates the first bus bar from the second bus bar.
複数の半導体モジュールの第1端子は、冷却器と半導体モジュールの積層方向に沿って一列に並んでおり、複数の第2端子は、第1端子の列と平行に一列に並んでいる。板状の第1バスバは、複数の第1端子の夫々が通る複数の第1孔を有しているとともに、夫々の第1孔の縁から夫々の第1端子と接合される第1枝部が延びている。板状の第2バスバは、第1バスバの積層ユニットとは反対側に位置しており、複数の第2端子の夫々が通る複数の第2孔を有しているとともに、夫々の第2孔の縁から夫々の第2端子と接合される第2枝部が延びている。第2バスバは、第1端子の夫々と第1枝部の夫々が通る複数の第3孔を備えている。絶縁板は、夫々の第1端子と第1枝部が貫通する複数の筒部を備えているとともに、夫々の筒部が第2バスバの夫々の第3孔を通過している。保護カバーは、絶縁板の反対側で第2バスバと重なっており、夫々の第1端子と第1枝部が通る複数の第4孔が設けられており、夫々の第4孔の縁に絶縁板の夫々の筒部の先端が当接している。夫々の第1端子と第1枝部は、筒部から突き出た箇所で溶接されている。保護カバーの一部がコンデンサユニットの充填材に埋設されている。 The first terminals of the plurality of semiconductor modules are arranged in a row along the stacking direction of the cooler and the semiconductor module, and the second terminals are arranged in a row in parallel with the row of the first terminals. The plate-shaped first bus bar has a plurality of first holes through which the plurality of first terminals pass, and a first branch portion joined to the respective first terminals from the edge of each of the first holes. Is extended. The plate-shaped second bus bar is located on the side opposite to the laminated unit of the first bus bar, has a plurality of second holes through which the plurality of second terminals pass, and also has a plurality of second holes. A second branch portion that is joined to each second terminal extends from the edge of the. The second bus bar has a plurality of third holes through which the first terminals and the first branch portions pass. The insulating plate is provided with a plurality of tubular portions through which the respective first terminals and the first branch portions pass, and the respective tubular portions pass through the respective third holes of the second bus bar. The protective cover overlaps with the second bus bar on the opposite side of the insulating plate, is provided with a plurality of fourth holes through which the respective first terminals and the first branch portions pass, and insulates the edges of the respective fourth holes. The tips of the respective cylinders of the plates are in contact. The respective first terminals and the first branch portions are welded at the portions protruding from the tubular portion. A part of the protective cover is embedded in the filling material of the capacitor unit.
上記した電力変換装置によると、まず、第1バスバと第2バスバの間に配置される絶縁板が、第1バスバと第2バスバの短絡を防止する。特に、第1バスバの第1枝部と第1端子が第2バスバの第3孔を通るが、第1端子と第1枝部は絶縁板の筒部で囲まれており、第1端子及び第1枝部が第2バスバに接触することが防止される。第2バスバに保護カバーが重ねられる。保護カバーには複数の第4孔が設けられている。夫々の第4孔を、夫々の第1端子と第1枝部が通る。夫々の第4孔の縁に、絶縁板の夫々の筒部の先端が当接している。そして、第1端子と第1枝部は、筒部から突出した箇所で溶接されている。溶接粉は、筒部の中に落ちても、筒部の内側は第2バスバから隔離されているので短絡を起こさない。また、筒部の外側は保護カバーで覆われることになるので、筒部の外側に落ちた溶接粉が第2バスバに付着することもない。こうして、第1バスバと第2バスバの短絡が防止される。なお、保護カバーは、その一部がコンデンサユニットの充填材に埋設されるため、しっかりと固定される。 According to the above-described power converter, first, the insulating plate arranged between the first bus bar and the second bus bar prevents the short circuit between the first bus bar and the second bus bar. In particular, the first branch portion and the first terminal of the first bus bar pass through the third hole of the second bus bar, but the first terminal and the first branch portion are surrounded by the tubular portion of the insulating plate, and the first terminal and The first branch portion is prevented from coming into contact with the second bus bar. A protective cover is overlaid on the second bus bar. The protective cover has a plurality of fourth holes. The respective first terminals and the first branch portions pass through the respective fourth holes. The tips of the cylindrical portions of the insulating plates are in contact with the edges of the respective fourth holes. And the 1st terminal and the 1st branch are welded in the part projected from the cylinder. Even if the welding powder falls into the tubular portion, a short circuit does not occur because the inside of the tubular portion is isolated from the second bus bar. Moreover, since the outer side of the tubular portion is covered with the protective cover, the welding powder that has fallen outside the tubular portion does not adhere to the second bus bar. In this way, a short circuit between the first bus bar and the second bus bar is prevented. A part of the protective cover is embedded in the filling material of the capacitor unit, so that it is firmly fixed.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details of the technology disclosed in the present specification and further improvements will be described in “Mode for Carrying Out the Invention” below.
図面を参照して実施例の電力変換装置を説明する。実施例の電力変換装置は電気自動車に搭載され、バッテリの電力を走行用モータの駆動電力に変換するデバイスである。図1に、電力変換装置2を含む電気自動車100の電力系のブロック図を示す。電気自動車100は、2個の走行用モータ83a、83bを備える。それゆえ、電力変換装置2は、2セットのインバータ回路13a、13bを備える。なお、2個のモータ83a、83bの出力は、ギアボックス85で合成/分配されて車軸86(即ち駆動輪)へと伝達される。
A power converter according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The power converter of the embodiment is a device that is mounted on an electric vehicle and that converts the power of a battery into the drive power of a traveling motor. FIG. 1 shows a block diagram of a power system of an
電力変換装置2は、システムメインリレー82を介してバッテリ81と接続されている。電力変換装置2は、バッテリ81の電圧を昇圧する電圧コンバータ回路12と、昇圧後の直流電力を交流に変換する2セットのインバータ回路13a、13bを備えている。
The
電圧コンバータ回路12は、バッテリ側の端子に印加された電圧を昇圧してインバータ側の端子に出力する昇圧動作と、インバータ側の端子に印加された電圧を降圧してバッテリ側の端子に出力する降圧動作の双方を行うことが可能な双方向DC−DCコンバータである。説明の便宜上、以下では、バッテリ側(低電圧側)の端子を入力端18と称し、インバータ側(高電圧側)の端子を出力端19と称する。また、入力端18の正極と負極を夫々、入力正極端18aと入力負極端18bと称する。出力端19の正極と負極を夫々、出力正極端19aと出力負極端19bと称する。「入力端18」、「出力端19」との表記は説明の便宜を図るためのものであり、先に述べたように、電圧コンバータ回路12は双方向DC−DCコンバータであるので、出力端19から入力端18へ電力が流れる場合がある。
The
電圧コンバータ回路12は、2個のスイッチング素子9a、9bの直列回路、リアクトル7、フィルタコンデンサ5、各スイッチング素子に逆並列に接続されているダイオードで構成されている。リアクトル7は、一端が入力正極端18aに接続されており、他端は直列回路の中点に接続されている。フィルタコンデンサ5は、入力正極端18aと入力負極端18bの間に接続されている。入力負極端18bは、出力負極端19bと直接に接続されている。スイッチング素子9bが主に昇圧動作に関与し、スイッチング素子9aが主に降圧動作に関与する。図1の電圧コンバータ回路12はよく知られているので詳細な説明は省略する。なお、符号8aが示す破線矩形の範囲の回路が、後述する半導体モジュール8aに対応する。符号25a、25bは、半導体モジュール8aから延出している端子を示している。符号25aは、スイッチング素子9a、9bの直列回路の高電位側と導通している端子(正極端子25a)を示している。符号25bは、スイッチング素子9a、9bの直列回路の低電位側と導通している端子(負極端子25b)を表している。次に説明するように、正極端子25a、負極端子25bという表記は、他の半導体モジュールでも用いる。
The
インバータ回路13aは、2個のスイッチング素子の直列回路が3セット並列に接続された構成を有している。スイッチング素子9cと9d、スイッチング素子9eと9f、スイッチング素子9gと9hがそれぞれ直列回路を構成している。各スイッチング素子にはダイオードが逆並列に接続されている。3セットの直列回路の高電位側の端子(正極端子25a)が電圧コンバータ回路12の出力正極端19aに接続されており、3セットの直列回路の低電位側の端子(負極端子25b)が電圧コンバータ回路12の出力負極端19bに接続されている。3セットの直列回路の中点から3相交流(U相、V相、W相)が出力される。3セットの直列回路の夫々が、後述する半導体モジュール8b、8c、8dに対応する。
The
インバータ回路13bの構成はインバータ回路13aと同じであるため、図1では具体的な回路の図示を省略している。インバータ回路13bもインバータ回路13aと同様に、2個のスイッチング素子の直列回路が3セット並列に接続された構成を有している。3セットの直列回路の高電位側の端子が電圧コンバータ回路12の出力正極端19aに接続されており、3セットの直列回路の低電位側の端子が電圧コンバータ回路12の出力負極端19bに接続されている。各直列回路に対応するハードウエアを半導体モジュール8e、8f、8gと称する。
Since the configuration of the
インバータ回路13a、13bの入力端に平滑コンデンサ6が並列に接続されている。平滑コンデンサ6は、別言すれば、電圧コンバータ回路12の出力端19に並列に接続されている。平滑コンデンサ6は、電圧コンバータ回路12の出力電流の脈動を除去する。
The smoothing capacitor 6 is connected in parallel to the input terminals of the
スイッチング素子9a−9hは、トランジスタであり、典型的にはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であるが、他のトランジスタ、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であってもよい。また、ここでいうスイッチング素子は、電力変換に用いられるものであり、パワー半導体素子と呼ばれることもある。
The
図1において、破線8a−8gの夫々が半導体モジュールに相当する。電力変換装置2は、2個のスイッチング素子の直列回路を7セット備えている。ハードウエアとしては、直列回路を構成する2個のスイッチング素子、および各スイッチング素子に逆並列に接続されているダイオードが一つのパッケージに収容されている。以下では、半導体モジュール8a−8gのいずれか一つを区別なく示すときには半導体モジュール8と表記する。
In FIG. 1, each of broken lines 8a-8g corresponds to a semiconductor module. The
7個の半導体モジュール(7セットの直列回路)の高電位側の端子(正極端子25a)が平滑コンデンサ6の正極電極に接続され、低電位側の端子(負極端子25b)が平滑コンデンサ6の負極電極に接続される。図1において、符号30が示す破線内の導電経路は、複数の半導体モジュール8の正極端子25aと平滑コンデンサ6の正極電極を相互に接続するバスバ(正極バスバ)に対応する。符号40が示す破線内の導電経路は、複数の負極端子25bと平滑コンデンサ6の負極電極を相互に接続するバスバ(負極バスバ)に対応する。次に、複数の半導体モジュール8と正極バスバ30、負極バスバ40の構造について説明する。
The high potential side terminal (
図2に電力変換装置2のハードウエアの斜視図を示す。なお、図2では、電力変換装置2のハウジングと一部の部品の図示を省略している。複数の半導体モジュール8(8a−8g)は、複数の冷却器22とともに積層ユニット20を構成している。半導体モジュール8a−8gは全て同じ形状であるので、図2と後述する図3では、代表して左端の半導体モジュールにのみ、符号8を付し、他の半導体モジュールには符号を省略した。また、図2と後述する図3では、左端の2個の冷却器にのみ、符号22を付し、他の冷却器には符号を省略した。
FIG. 2 shows a perspective view of the hardware of the
図2は、電力変換装置2の斜視図であるが、積層ユニット20、正極バスバ30、負極バスバ40、及び、コンデンサユニット60のアセンブリのみを描いてあり、他の部品は図示を省略した。積層ユニット20は、複数のカードタイプの冷却器22が平行に配置されているとともに、隣り合う冷却器22の間にカードタイプの半導体モジュール8が挟まれているデバイスである。カードタイプの半導体モジュール8は、その幅広面を冷却器22に対向させて積層されている。各半導体モジュール8の一つの側面80aから3個の端子(正極端子25a、負極端子25b、中点端子25c)が延びている。図2と後述する図3では、積層ユニット20の左端に位置する半導体モジュール8の端子にのみ符号25a、25b、25cを付し、残りの半導体モジュール8には端子を示す符号を省略した。
FIG. 2 is a perspective view of the
正極端子25aと負極端子25bは、先に述べたように、半導体モジュール8に収容されている直列回路の高電位側の端子と低電位側の端子である。中点端子25cは、直列回路の中点と導通している端子である。別言すれば、3個の端子25a−25cは、いずれも、半導体モジュール8の内部でスイッチング素子と導通している。3個の端子25a−25cは、半導体モジュール8の幅広面と交差する一側面80aから図中のZ軸正方向に延びている。一側面80aの反対側の側面から複数の制御端子が図中のZ軸負方向に延びている。制御端子は、半導体モジュール8に内蔵されているスイッチング素子のゲート電極と導通しているゲート端子、及び、半導体モジュール8に内蔵されている温度センサや電流センサと導通している信号端子などである。
As described above, the
以下、説明の便宜上、積層ユニット20における冷却器22と半導体モジュール8の積層方向を単純に「積層方向」と称する。図中のX方向が積層方向に相当する。
Hereinafter, for convenience of description, the stacking direction of the cooler 22 and the
図中の右端の冷却器22には、冷媒供給口28と冷媒排出口29が設けられている。隣接する冷却器22同士は、2個の連結管で接続されている。一方の連結管は、積層方向からみて冷媒供給口28と重なるように位置している。他方の連結管は、積層方向からみて冷媒排出口29と重なるように位置している。冷媒供給口28と冷媒排出口29には、不図示の冷媒循環装置が接続される。冷媒供給口28から供給される冷媒は、一方の連結管を通じて全ての冷却器22に分配される。冷媒は冷却器22を通る間に隣接する半導体モジュール8から熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は、他方の連結管と冷媒排出口29を通じて積層ユニット20から排出される。各半導体モジュール8は、その両側から冷却されるので、積層ユニット20は冷却性能が高い。
A
各半導体モジュール8の3個の端子25a−25cはいずれも平板状である。複数の半導体モジュール8の正極端子25aは、隣接する半導体モジュール8の正極端子25aの平坦面と対向するように、積層方向に一列に並んでいる。複数の半導体モジュール8の負極端子25bも、隣接する半導体モジュール8の負極端子25bの平坦面と対向するように、積層方向に一列に並んでいる。複数の半導体モジュール8の中点端子25cも同様である。複数の半導体モジュール8の正極端子25a、負極端子25b、中点端子25cは、3列に並んでいる。
Each of the three
図3に、正極バスバ30と負極バスバ40と積層ユニット20とコンデンサユニット60(コンデンサ素子61)のアセンブリの分解斜視図を示す。なお、図2のコンデンサユニット60には、2個のコンデンサ素子61が収容されている。図3では、コンデンサユニット60のケースを省略し、内部のコンデンサ素子61を描いてある。詳しくは後述するが、コンデンサユニット60のケースの中でコンデンサ素子61の周囲は充填材で満たされている。コンデンサ素子61は、図1の平滑コンデンサ6に相当する。
FIG. 3 shows an exploded perspective view of an assembly of the positive
複数の半導体モジュール8の正極端子25aとコンデンサ素子61の正極電極61aが正極バスバ30で接続され、複数の負極端子25bとコンデンサ素子61の負極電極61bが負極バスバ40で接続される。
The
正極バスバ30は、板状の電極部39、板状の基部31、及び、複数の枝部33を備えている。電極部39が、コンデンサ素子61の正極電極61aに接続される。正極バスバ30の基部31には、複数の第1孔32が設けられており、各第1孔32の縁から枝部33がZ方向に延びている。各第1孔32を各半導体モジュール8の正極端子25aが通り、その正極端子25aと枝部33が接合される。
The positive
負極バスバ40は、板状の電極部49、板状の基部41、及び、複数の枝部43を備えている。電極部49が、コンデンサ素子61の負極電極61bに接続される。負極バスバ40の基部41には、複数の第2孔42が設けられており、各第2孔42の縁から枝部43がZ方向に延びている。各第2孔42を各半導体モジュール8の負極端子25bが通り、その負極端子25bと枝部43が接合される。
The negative
負極バスバ40は、正極バスバ30の積層ユニット20とは反対側に位置している。負極バスバ40には、複数の第3孔45が設けられており、各第3孔45を、半導体モジュール8の正極端子25aが通過する。正極バスバ30の板状の基部31と、負極バスバ40の板状の基部41が近接対向する。
The negative
正極バスバ30と負極バスバ40の間に絶縁板50が挟まれている。絶縁板50は、正極バスバ30と負極バスバ40の間を絶縁する。絶縁板50には、複数の筒部53と、複数の第5孔54が設けられている。絶縁板50の積層方向(X方向)の両側には、Y方向に延びているリブ51が設けられており、各リブ51から突起52が延びている。一対のリブ51の間に、負極バスバ40の基部41が収まる。
The insulating
絶縁板50の反対側で負極バスバ40と重なるように、保護カバー70が配置されている。保護カバー70には、複数の第4孔73が設けられており、各第4孔73を、正極端子25aと正極バスバ30の枝部33が通過する。保護カバー70は、絶縁材で作られている絶縁部72と、銅で作られている金属部71を有している。金属部71に、第4孔73が設けられている。保護カバー70には、絶縁板50の突起52に対応する箇所に貫通孔74が設けられている。絶縁板50と負極バスバ40と保護カバー70が重ね合わさると、絶縁板50の突起52が保護カバー70の貫通孔74に嵌合し、絶縁板50と保護カバー70がしっかりと連結される。図3において符号72aが示す箇所は、保護カバー70のうち、コンデンサユニット60に埋設される箇所を示している。この点については後述する。
A
図4を参照して正極バスバ30、負極バスバ40、絶縁板50、保護カバー70の関係を説明する。図4は、図2のIV−IV線に沿った断面図であり、正極端子25aを横断する断面である。なお、図4は、積層ユニット20と正極バスバ30と負極バスバ40と絶縁板50と保護カバー70のアセンブリの一部の断面のみ示した。
The relationship among the positive
正極バスバ30、負極バスバ40、絶縁板50、保護カバー70は、重なっている。先に述べたように、絶縁板50は、正極バスバ30と負極バスバ40に挟まれており、両者の間を絶縁する。正極バスバ30、負極バスバ40、絶縁板50、保護カバー70のうち、正極バスバ30が最も半導体モジュール8の近くに位置する。その正極バスバ30に、絶縁板50が重なり、その上に負極バスバ40が重なり、その上に保護カバー70が重なる。正極バスバ30の枝部33は、正極バスバ30の基部31の半導体モジュール側に溶接されている。枝部33は、基部31の第1孔32の縁から延びている。
The positive
正極バスバ30に設けられた第1孔32と、絶縁板50に設けられた筒部53と、負極バスバ40に設けられた第3孔45と、保護カバー70に設けられた第4孔73は、正極バスバ30と負極バスバ40の積層方向(図中のZ方向)からみて重複する。それらの孔を半導体モジュール8の正極端子25aと、正極バスバ30の枝部33が通っている。絶縁板50の筒部53の内側を、正極端子25aと正極バスバ30の枝部33が通っており、筒部53そのものは、負極バスバ40の第3孔45を通過している。筒部53の先端は、保護カバー70の第4孔73の縁に当接している。
The
上記の構造により、正極端子25aの近傍では、負極バスバ40が、正極バスバ30の枝部33と正極端子25aから隔離される。まず、絶縁板50の筒部53が負極バスバ40の第3孔45を通り、その筒部53の内側を正極端子25aと枝部33が通ることで、第3孔45の周囲が正極端子25aと枝部33から隔離される。また、筒部53の先端が保護カバー70の第4孔73の縁に当接することで、負極バスバ40の基部41の表面に対向する空間Spを保護カバー70の金属部71が覆い、基部41の表面を正極端子25aと枝部33から隔離する。正極端子25aと正極バスバ30の枝部33は、筒部53と第4孔73から突き出た箇所で溶接されている。図4における矢印Aが、溶接のためのレーザ光を模式的に表している。即ち、矢印Aが指す箇所が、正極端子25aと枝部33の溶接箇所になる。溶接の際、正極端子25aあるいは枝部33から溶接粉が飛散する場合がある。図4において、符号Qが示す点線が、溶接粉を模式的に表している。先に述べたように、正極端子25aの周辺において、負極バスバ40は、正極端子25aと枝部33から隔離されているので、溶接粉が負極バスバ40に付着することがない。よって、溶接粉を介して負極バスバ40と正極バスバ30が短絡することが防止される。なお、保護カバー70の第4孔73は金属部71に設けられており、溶接粉は金属部71に付着する。溶接粉は金属部71に付着するので、他へ散乱することが防止される。
With the above structure, the negative
図5に、図2のV−V線に沿った断面を示す。図5は、筒部53を横断する断面を示している。図5においても、負極バスバ40の第3孔45の縁と、正極端子25a及び枝部33の間を絶縁板50の筒部53が隔離しているとともに、正極端子25aの周囲では、保護カバー70が負極バスバ40を覆っていることが理解される。
FIG. 5 shows a cross section taken along line VV of FIG. FIG. 5 shows a cross section that crosses the
図5を参照して、コンデンサユニット60の内部構造を説明する。コンデンサ素子61は、コンデンサユニット60のケース68の中に収容されている。ケース68は、絶縁性の樹脂で作られている。ケース68の内部でコンデンサ素子61の周囲には充填材69が充填されている。充填材69は、例えば、シリコーン含有のポッティング材である。ケース68の内部で、正極バスバ30の電極部39がコンデンサ素子61の正極電極61aに接続されており、負極バスバ40の電極部49がコンデンサ素子61の負極電極61bに接続されている。
The internal structure of the
また、保護カバー70の一部72aは、コンデンサユニット60の内部に入り込んでおり、充填材69に埋設されている。保護カバー70の一部72aが充填材69に埋設されているので、保護カバー70は、コンデンサユニット60にしっかりと固定される。
Further, a
電力変換装置2は、正極バスバ30と負極バスバ40と絶縁板50と保護カバー70を備えることで、正極バスバ30と負極バスバ40の短絡が防止される。特に、正極バスバ30の枝部33と半導体モジュール8の正極端子25aを溶接する際の溶接粉による短絡が防止される。
The
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の正極バスバ30が請求項の第1バスバの一例に相当し、負極バスバ40が実施例の第2バスバの一例に相当する。実施例の正極端子25aが請求項の第1端子の一例に相当し、実施例の負極端子25bが請求項の第2端子の一例に相当する。実施例の正極バスバ30の枝部33が請求項の「第1枝部」の一例に相当し、負極バスバ40の枝部43が請求項の「第2枝部」の一例に相当する。実施例の「正極」と「負極」が逆転していてもよい。
Points to be noted regarding the technique described in the embodiment will be described. The positive
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described above in detail, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or the drawings exert technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technique illustrated in the present specification or the drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes has technical utility.
2:電力変換装置
5:フィルタコンデンサ
6:平滑コンデンサ
7:リアクトル
8、8a−8g:半導体モジュール
9a−9h:スイッチング素子
12:電圧コンバータ回路
13a、13b:インバータ回路
20:積層ユニット
22:冷却器
25a:正極端子
25b:負極端子
25c:中点端子
30:正極バスバ
31、41:基部
32:第1孔
33、43:枝部
39、49:電極部
40:負極バスバ
42:第2孔
45:第3孔
50:絶縁板
51:リブ
52:突起
53:筒部
54:第5孔
60:コンデンサユニット
61:コンデンサ素子
61a:正極電極
61b:負極電極
68:ケース
69:充填材
70:保護カバー
71:金属部
72:絶縁部
81:バッテリ
82:システムメインリレー
83a、83b:モータ
85:ギアボックス
100:電気自動車
2: Power converter 5: Filter capacitor 6: Smoothing capacitor 7:
Claims (1)
前記積層ユニットの隣りに配置されており、コンデンサ素子を収容しているとともに前記コンデンサ素子の周囲に充填材が充填されているコンデンサユニットと、
複数の前記半導体モジュールの夫々の側面から延びている第1端子と接合しているとともに、前記コンデンサ素子の一方の電極と接続している板状の第1バスバと、
板状の前記第1バスバと対向配置されており、夫々の前記半導体モジュールの前記側面から延びている第2端子と接合しているとともに、前記コンデンサ素子の他方の電極と接続している板状の第2バスバと、
前記第1バスバと前記第2バスバの間に挟まれている絶縁板と、
保護カバーと、
を備えており、
複数の前記半導体モジュールの前記第1端子は、前記冷却器と前記半導体モジュールの積層方向に沿って一列に並んでおり、複数の前記第2端子は、前記第1端子の列と平行に一列に並んでおり、
前記第1バスバは、複数の前記第1端子の夫々が通る複数の第1孔を有しているとともに、夫々の第1孔の縁から夫々の前記第1端子と接合される第1枝部が延びており、
前記第2バスバは、前記第1バスバの前記積層ユニットとは反対側に位置しており、複数の前記第2端子の夫々が通る複数の第2孔を有しているとともに、夫々の第2孔の縁から夫々の前記第2端子と接合される第2枝部が延びており、前記第1端子の夫々と前記第1枝部の夫々が通る複数の第3孔を備えており、
前記絶縁板は、夫々の前記第1端子と前記第1枝部が貫通する複数の筒部を備えているとともに、夫々の筒部が前記第2バスバの夫々の前記第3孔を通過しており、
前記保護カバーは、前記絶縁板の反対側で前記第2バスバと重なっており、夫々の前記第1端子と前記第1枝部が通る複数の第4孔が設けられており、夫々の第4孔の縁に前記絶縁板の夫々の筒部の先端が当接しており、
夫々の前記第1端子と前記第1枝部は、前記筒部から突き出た箇所で溶接されており、
前記保護カバーの一部が前記コンデンサユニットの前記充填材に埋設されている、電力変換装置。 A plurality of coolers are arranged side by side, between the adjacent coolers, a stacked unit in which a semiconductor module containing a switching element is sandwiched,
A capacitor unit which is arranged next to the laminated unit, contains a capacitor element, and is filled with a filler around the capacitor element;
A plate-shaped first bus bar that is joined to the first terminals extending from the respective side surfaces of the plurality of semiconductor modules and that is connected to one electrode of the capacitor element;
A plate-shaped member that is arranged to face the plate-shaped first bus bar, is joined to the second terminal extending from the side surface of each semiconductor module, and is connected to the other electrode of the capacitor element. Second bus bar of
An insulating plate sandwiched between the first bus bar and the second bus bar;
With a protective cover,
Is equipped with
The first terminals of the plurality of semiconductor modules are arranged in a row along the stacking direction of the cooler and the semiconductor module, and the plurality of second terminals are arranged in a row in parallel with the row of the first terminals. Are lined up,
The first bus bar has a plurality of first holes through which each of the plurality of first terminals passes, and a first branch portion that is joined to each of the first terminals from an edge of each of the first holes. Is extended,
The second bus bar is located on the opposite side of the first bus bar from the laminated unit, has a plurality of second holes through which the plurality of second terminals pass, and has a plurality of second holes. A second branch portion that is joined to each of the second terminals extends from the edge of the hole, and includes a plurality of third holes through which each of the first terminals and each of the first branch portions pass.
The insulating plate includes a plurality of tubular portions through which the respective first terminals and the first branch portions pass, and the respective tubular portions pass through the respective third holes of the second bus bars. Cage,
The protective cover overlaps with the second bus bar on the side opposite to the insulating plate, and is provided with a plurality of fourth holes through which the first terminals and the first branch portions pass, respectively. The tip of each cylinder of the insulating plate is in contact with the edge of the hole,
Each of the first terminal and the first branch portion is welded at a location protruding from the tubular portion,
A power converter in which a part of the protective cover is embedded in the filling material of the capacitor unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016172813A JP6693348B2 (en) | 2016-09-05 | 2016-09-05 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016172813A JP6693348B2 (en) | 2016-09-05 | 2016-09-05 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018042309A JP2018042309A (en) | 2018-03-15 |
JP6693348B2 true JP6693348B2 (en) | 2020-05-13 |
Family
ID=61624120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016172813A Active JP6693348B2 (en) | 2016-09-05 | 2016-09-05 | Power converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6693348B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7095609B2 (en) | 2019-01-24 | 2022-07-05 | 株式会社デンソー | Power converter and its manufacturing method |
WO2021014512A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-28 | 株式会社デンソー | Power converter |
JP7118939B2 (en) * | 2019-10-02 | 2022-08-16 | 株式会社デンソー | capacitor |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4285435B2 (en) * | 2005-04-05 | 2009-06-24 | 株式会社デンソー | Power converter |
JP5960824B2 (en) * | 2012-07-25 | 2016-08-02 | トヨタ自動車株式会社 | Power converter |
JP5655846B2 (en) * | 2012-12-04 | 2015-01-21 | 株式会社デンソー | Power converter |
-
2016
- 2016-09-05 JP JP2016172813A patent/JP6693348B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018042309A (en) | 2018-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5747963B2 (en) | Power converter | |
JP5700022B2 (en) | Power converter | |
JP6690478B2 (en) | Power converter | |
JP2014090629A (en) | Power conversion device | |
JP6232315B2 (en) | Power converter | |
JP2015139299A (en) | power converter | |
CN109873567B (en) | Power conversion device | |
JP6161550B2 (en) | Power converter | |
JP2015136223A (en) | power converter | |
JP2015136224A (en) | power converter | |
JP6693348B2 (en) | Power converter | |
JP6758571B2 (en) | Power converter | |
CN111478606B (en) | Power converter and method for manufacturing same | |
JP2019187207A (en) | Electric power converter | |
JP2019103380A (en) | Electric power conversion device | |
JP6693349B2 (en) | Power converter | |
JP6458529B2 (en) | Power converter | |
JP2015213406A (en) | Power converter | |
JP2009295633A (en) | Power control unit and hybrid vehicle having the same | |
JP2010199473A (en) | Power conversion unit | |
JP6758570B2 (en) | Power converter | |
JP6432381B2 (en) | Power converter | |
JP2018073915A (en) | Manufacturing method for power converter | |
JP7074028B2 (en) | Power converter | |
JP2015136225A (en) | power converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190517 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200306 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200317 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200330 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6693348 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |