JP7133519B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7133519B2 JP7133519B2 JP2019122830A JP2019122830A JP7133519B2 JP 7133519 B2 JP7133519 B2 JP 7133519B2 JP 2019122830 A JP2019122830 A JP 2019122830A JP 2019122830 A JP2019122830 A JP 2019122830A JP 7133519 B2 JP7133519 B2 JP 7133519B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- extending
- extension
- conductor
- negative
- positive
- 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
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 81
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 76
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 58
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 44
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 37
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 34
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 20
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 15
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 9
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
- H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
- H05K7/1427—Housings
- H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
- H05K7/14329—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
- H01G2/02—Mountings
- H01G2/06—Mountings specially adapted for mounting on a printed-circuit support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/228—Terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0038—Circuits or arrangements for suppressing, e.g. by masking incorrect turn-on or turn-off signals, e.g. due to current spikes in current mode control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
Description
(1)本発明の一態様に係る電力変換装置(例えば、実施形態での電力変換装置1)は、半導体モジュール(例えば、実施形態でのパワーモジュール21)と、前記半導体モジュールと電気的に接続されるコンデンサ(例えば、実施形態でのコンデンサユニット23)と、前記半導体モジュールと前記コンデンサとを接続する、相互に異なる極性の第1導電体(例えば、実施形態での各正極バスバーPI,PV,50p、正極バスバー湾曲部81、各正極バスバー延伸部83,93、各正極バスバー延出部85,95及び正極バスバー引出部91)及び第2導電体(例えば、実施形態での各負極バスバーNI,NV,50n、負極バスバー湾曲部82、各負極バスバー延伸部84,94、各負極バスバー延出部86,96及び負極バスバー引出部92)と、を備え、前記第1導電体は、第1の方向(例えば、実施形態でのX軸方向又はY軸方向)に延びる第1部位(例えば、実施形態での第1正極バスバー延伸部83)と、第2の方向(例えば、実施形態でのX軸方向又はY軸方向)に延びる第2部位(例えば、実施形態での第2正極バスバー延伸部93)と、前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第1部位から離れる方向(例えば、実施形態でのZ軸方向正方向)に延びる第1延出部(例えば、実施形態での第1正極バスバー延出部85)と、前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第1延出部から前記第2部位に近付く方向(例えば、実施形態でのZ軸方向負方向)に延びて前記第2部位に接続される第2延出部(例えば、実施形態での第2正極バスバー延出部95)と、を備え、前記第2導電体は、前記第1部位と向かい合った状態で前記第1の方向に相対的に前記第1部位よりも短く延びる第3部位(例えば、実施形態での第1負極バスバー延伸部84)と、前記第1部位又は前記第2部位と向かい合った状態で前記第2の方向に延びる第4部位(例えば、実施形態での第2負極バスバー延伸部94)と、前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第3部位から離れる方向(例えば、実施形態でのZ軸方向正方向)に延びる第3延出部(例えば、実施形態での第1負極バスバー延出部86)と、前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第3延出部から前記第4部位に近付く方向(例えば、実施形態でのZ軸方向負方向)に延びて前記第4部位に接続される第4延出部(例えば、実施形態での第2負極バスバー延出部96)と、を備える。
本実施形態による電力変換装置は、例えば、電動車両等に搭載されている。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車両、及び燃料電池車両等である。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド車両は、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池車両は、燃料電池を動力源として駆動する。
図1は、本発明の実施形態の電力変換装置1の構成を模式的に示す斜視図である。図2は、本発明の実施形態に係る電力変換装置1を搭載する車両10の一部の構成を示す図である。図3は、本発明の実施形態の電力変換装置1におけるパワーモジュール21の第1電力変換回路部31の構成を模式的に示すZ軸方向から見た図である。
図2に示すように、車両10は、電力変換装置1に加えて、バッテリ11(BATT)と、走行駆動用の第1モータ12(MOT)、発電用の第2モータ13(GEN)と、を備える。
バッテリ11は、例えば、車両10の動力源である高圧のバッテリである。バッテリ11は、バッテリケースと、バッテリケース内に収容される複数のバッテリモジュールと、を備える。バッテリモジュールは、直列に接続される複数のバッテリセルを備える。バッテリ11は、直流コネクタ15に接続される正極端子PB及び負極端子NBを備える。正極端子PB及び負極端子NBは、バッテリケース内において直列に接続される複数のバッテリモジュールの正極端及び負極端に接続されている。バッテリ11は、直流コネクタ15を介して電力変換装置1に接続されている。
第1モータ12及び第2モータ13の各々は、インナーロータ型である。各モータ12,13は、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させるための3相のステータ巻線を有する固定子と、をそれぞれ備える。
第2モータ13の3相のステータ巻線は、第2の3相コネクタ17に接続されている。 第2の3相コネクタ17は、電力変換装置1に接続される第2の装置側コネクタ17aと、第2モータ13のステータ巻線の入出力部R2に接続される第2のモータ側コネクタ17bと、を備える。第2モータ13の3相のステータ巻線は、第2の3相コネクタ17を介して電力変換装置1に接続されている。
電力変換装置1は、パワーモジュール21と、リアクトル22と、コンデンサユニット23と、抵抗器24と、第1電流センサ25と、第2電流センサ26と、第3電流センサ27と、電子制御ユニット28(MOT GEN ECU)と、ゲートドライブユニット29(G/D VCU ECU)と、を備える。
ブリッジ回路は、各トランジスタUH,UL,VH,VL,WH,WLのコレクタ-エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードを備える。
ローサイドアームの各トランジスタUL,VL,WLは、エミッタが負極バスバーNIに接続されてローサイドアームを構成している。各相においてローサイドアームの各負極バスバーNIは、コンデンサユニット23の負極バスバー50nに接続されている。
なお、各正極バスバーPI,50p同士の接続及び各負極バスバーNI,50n同士の接続には、後述するように、ボルト締結よりも小型であるとともに、絶縁部位の熱損傷を抑制するように、レーザ溶接による接続が採用されている。
第1電力変換回路部31の各相において接続点TIを形成する第1バスバー51の第1入出力端子Q1は、第1の3相コネクタ16に接続されている。第1電力変換回路部31の各相の接続点TIは、第1バスバー51、第1入出力端子Q1、及び第1の3相コネクタ16を介して第1モータ12の各相のステータ巻線に接続されている。
第2電力変換回路部32の各相において接続点TIを形成する第2バスバー52の第2入出力端子Q2は、第2の3相コネクタ17に接続されている。第2電力変換回路部32の各相の接続点TIは、第2バスバー52、第2入出力端子Q2、及び第2の3相コネクタ17を介して第2モータ13の各相のステータ巻線に接続されている。
第1電力変換回路部31は、バッテリ11から第3電力変換回路部33を介して入力される直流電力を3相交流電力に変換し、第1モータ12の3相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、3相のステータ巻線に交流のU相電流、V相電流、及びW相電流を通電する。
第2電力変換回路部32は、第2モータ13の回転に同期がとられた各相のトランジスタ対のオン(導通)/オフ(遮断)駆動によって、第2モータ13の3相のステータ巻線から出力される3相交流電力を直流電力に変換する。第2電力変換回路部32によって3相交流電力から変換された直流電力は、第3電力変換回路部33を介してバッテリ11に供給することが可能である。
第2トランジスタS2は、エミッタが負極バスバーNVに接続されてローサイドアームを構成している。ローサイドアームの負極バスバーNVは、コンデンサユニット23の負極バスバー50nに接続されている。コンデンサユニット23の負極バスバー50nは、バッテリ11の負極端子NBに接続されている。
なお、各正極バスバーPV,50p同士の接続及び各負極バスバーNV,50n同士の接続には、ボルト締結よりも小型であるとともに、絶縁部位の熱損傷を抑制するように、レーザ溶接による接続などが採用されている。
リアクトル22の両端は、第1トランジスタS1及び第2トランジスタS2の接続点を成す第3バスバー53と、バッテリ11の正極端子PBとに接続されている。リアクトル22は、コイルと、コイルの温度を検出する温度センサとを備えている。温度センサは、信号線によって電子制御ユニット28に接続されている。
第1状態では、順次、バッテリ11の正極端子PB、リアクトル22、第2トランジスタS2、バッテリ11の負極端子NBへと電流が流れ、リアクトル22が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
第2状態では、リアクトル22に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル22の両端間に起電圧(誘導電圧)が発生する。リアクトル22に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧はバッテリ電圧に重畳されて、バッテリ11の端子間電圧よりも高い昇圧電圧が第3電力変換回路部33の正極バスバーPVと負極バスバーNVとの間に印加される。
第2状態では、順次、第3電力変換回路部33の正極バスバーPV、第1トランジスタS1、リアクトル22、バッテリ11の正極端子PBへと電流が流れ、リアクトル22が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
第1状態では、リアクトル22に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル22の両端間に起電圧(誘導電圧)が発生する。リアクトル22に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧は降圧されて、第3電力変換回路部33の正極バスバーPV及び負極バスバーNV間の電圧よりも低い降圧電圧がバッテリ11の正極端子PBと負極端子NBとの間に印加される。
第1平滑コンデンサ41は、バッテリ11の正極端子PBと負極端子NBとの間に接続されている。第1平滑コンデンサ41は、第3電力変換回路部33の回生時における第1トランジスタS1及び第2トランジスタS2のオン/オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
抵抗器24は、第1電力変換回路部31及び第2電力変換回路部32の各々の正極バスバーPI及び負極バスバーNI間、並びに第3電力変換回路部33の正極バスバーPV及び負極バスバーNV間に接続されている。
第2電流センサ26は、第2電力変換回路部32の各相の接続点TIを成すとともに第2入出力端子Q2を有する第2バスバー52に配置され、U相、V相、及びW相の各々の電流を検出する。
第3電流センサ27は、第1トランジスタS1及び第2トランジスタS2の接続点を成すとともにリアクトル22と接続される第3バスバー53に配置され、リアクトル22に流れる電流を検出する。
第1電流センサ25、第2電流センサ26、及び第3電流センサ27の各々は、信号線によって電子制御ユニット28に接続されている。
例えば、電子制御ユニット28は、第2電流センサ26の電流検出値と第2モータ13に対する回生指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット29に入力する制御信号を生成する。
制御信号は、第1電力変換回路部31及び第2電力変換回路部32の各々の各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLをオン(導通)/オフ(遮断)駆動するタイミングを示す信号である。例えば、制御信号は、パルス幅変調された信号等である。
ゲートドライブユニット29は、第3電力変換回路部33の第1トランジスタS1及び第2トランジスタS2の各々をオン(導通)/オフ(遮断)駆動するためのゲート信号を生成する。
例えば、ゲートドライブユニット29は、第3電力変換回路部33の昇圧時における昇圧電圧指令又は第3電力変換回路部33の回生時における降圧電圧指令に応じたデューティー比のゲート信号を生成する。デューティー比は、例えば、第1トランジスタS1及び第2トランジスタS2の各々のオン時間の比率である。
第1電力変換回路部31の第1モジュールケース61内において、ハイサイドアーム及びローサイドアームU相トランジスタUH,ULは素子モジュールMU1を形成し、ハイサイドアーム及びローサイドアームV相トランジスタVH,VLは素子モジュールMV1を形成し、ハイサイドアーム及びローサイドアームW相トランジスタWH,WLは素子モジュールMW1を形成している。
第2電力変換回路部32の第2モジュールケース62内において、ハイサイドアーム及びローサイドアームU相トランジスタUH,ULは素子モジュールMU2を形成し、ハイサイドアーム及びローサイドアームV相トランジスタVH,VLは素子モジュールMV2を形成し、ハイサイドアーム及びローサイドアームW相トランジスタWH,WLは素子モジュールMW2を形成している。
第3電力変換回路部33の第3モジュールケース63内において、ハイサイドアームの第1トランジスタS1及びローサイドアームの第2トランジスタS2は素子モジュールMSを形成している。
第1及び第2モジュールケース61,62内において、各素子モジュールMU1,MV1,MW1及び各素子モジュールMU2,MV2,MW2は、X軸方向に並んで配置されている。第3モジュールケース63内において、一対の素子モジュールMSは、Y軸方向に並んで配置されている。
例えば、ハイサイドアーム及びローサイドアームU相トランジスタUH,ULは、絶縁基板71に搭載されるとともに、電気的絶縁性の樹脂材料を用いたモールド成型により形成される樹脂モールド体(図示略)に固定されている。樹脂モールド体は、素子モジュールMU1の全ての構成部品を、樹脂材料によって固定している。
ハイサイドアームU相トランジスタUHのコレクタ側の表面は、導電性の接合材によって、絶縁基板71の第2銅板71cの搭載面71Cと電気的に接合されている。例えば、接合材は、はんだなどである。正極バスバーPIは、導電性の接合材によって、第2銅板71cの搭載面71Cと電気的に接合されている。つまり、ハイサイドアームU相トランジスタUHのコレクタと正極バスバーPIとは、第2銅板71cを介して電気的に接続されている。
ハイサイドアームU相トランジスタUHのエミッタ側の表面は、導電スペーサー72を介して、第1バスバー51と電気的に接合されている。導電スペーサー72は、例えば、銅板などのように、板状に形成された導電体である。導電スペーサー72は、Z軸方向における第1バスバー51とハイサイドアームU相トランジスタUHとの間に配置され、導電性の接合材によって第1バスバー51及びハイサイドアームU相トランジスタUHのエミッタ側の表面と電気的に接合されている。
ローサイドアームU相トランジスタULのエミッタ側の表面は、導電スペーサー72を介して、負極バスバーNIと電気的に接合されている。導電スペーサー72は、Z軸方向における負極バスバーNIとローサイドアームU相トランジスタULとの間に配置され、導電性の接合材によって負極バスバーNI及びローサイドアームU相トランジスタULのエミッタ側の表面と電気的に接合されている。
第1信号端子73及び第2信号端子74の各々の外形は、例えば、Z軸方向の正方向に延びるピン状に形成されている。第1信号端子73及び第2信号端子74は、絶縁基板71の表面上から突出するように設けられ、ゲートドライブユニット29に接続されている。
第1バスバー51は、例えば、Y軸方向の正方向側に向かって第1モジュールケース61の外部に引き出され、第1入出力端子Q1及び第1の3相コネクタ16を介して第1モータ12のU相のステータ巻線に接続されている。
また、第3電力変換回路部33の素子モジュールMSは、第1電力変換回路部31のU相の素子モジュールMU1に比べて、各U相トランジスタUH,ULの代わりに、第1及び第2トランジスタS1,S2を備え、正極バスバーPI及び負極バスバーNIの代わりに、正極バスバーPV及び負極バスバーNVを備え、第1バスバー51の代わりに、第3バスバー53を備える。
正極バスバー湾曲部81は、U相、V相、及びW相の正極バスバーPIと一体的に電気的に接続される導電性の湾曲本体部81aと、湾曲本体部81aの表面を被覆する電気的絶縁性の絶縁被膜81bと、を備える。
負極バスバー湾曲部82は、U相、V相、及びW相の負極バスバーNIと一体的に電気的に接続される導電性の湾曲本体部82aと、湾曲本体部82aの表面を被覆する電気的絶縁性の絶縁被膜82bと、を備える。
正極バスバー湾曲部81及び負極バスバー湾曲部82は、相互にほぼ平行となるように配置され、相互の厚さ方向に積層されている。
また、正極バスバー湾曲部81及び負極バスバー湾曲部82の各々において、第1モジュールケース61の内部において側壁部61aに沿ってZ軸方向正方向側に延びる部位と、第1モジュールケース61の外部において側壁部61aに沿ってZ軸方向負方向側に延びる部位とにおける相互の電流の流れる向きが逆方向となる。このような正極バスバーPI及び負極バスバーNIの各々における第1モジュールケース61の内部及び外部での配置状態に応じて、磁気的な相互作用、つまり相互の磁束の弱め合う作用が生じ、浮遊インダクタンスが低減されている。
第1正極バスバー延伸部83及び第1負極バスバー延伸部84の各々の主面は、各素子モジュールMU1,MV1,MW1,MU2,MV2,MW2,MSの各搭載面71C,71Dに直交する方向(Z軸方向)と平行に配置されている。各延伸部83,84の主面は、最も表面積の広い面であって、例えば、第1正極バスバー延伸部83のY軸方向正方向側及び負方向側の各表面83A,83Bと、第1負極バスバー延伸部84のY軸方向正方向側及び負方向側の各表面84A,84Bとである。
第1負極バスバー延伸部84は、負極バスバー湾曲部82の湾曲本体部82aと一体的に電気的に接続される導電性の延伸本体部84aと、延伸本体部84aの表面を被覆する電気的絶縁性の絶縁被膜84bと、を備える。
第1負極バスバー延伸部84の先端部(つまりX軸方向正方向の端部)は、例えば、厚さ方向(つまりY軸方向)において、第1正極バスバー延伸部83との間に、後述するコンデンサユニット23側の第2負極バスバー延伸部94を配置するための間隔を設けるように湾曲している。
第1正極バスバー延伸部83及び第1負極バスバー延伸部84は、相互にほぼ平行となるように配置され、相互の厚さ方向に積層されている。第1正極バスバー延伸部83のX軸方向の長さは、例えば、第1負極バスバー延伸部84のX軸方向の長さよりも、相対的に長く形成されている。
第1正極バスバー露出部85aのZ軸方向の長さは、例えば、第1正極バスバー露出部85aの先端部と第1正極バスバー延伸部83の絶縁被膜83bとの間の距離が所定距離L以上となるように形成されている。所定距離Lは、例えば、第1正極バスバー露出部85aにおけるレーザ溶接などの溶接作業の発熱による絶縁被膜83bの熱損傷を抑制するために必要な距離などである。
第1負極バスバー露出部86aのZ軸方向の長さは、例えば、第1負極バスバー露出部86aの先端部と第1負極バスバー延伸部84の絶縁被膜84bとの間の距離が所定距離L以上となるように形成されている。所定距離Lは、例えば、第1負極バスバー露出部86aにおけるレーザ溶接などの溶接作業の発熱による絶縁被膜84bの熱損傷を抑制するために必要な距離などである。
第1負極バスバー延出部86は、例えば、厚さ方向(つまりY軸方向)において、第1正極バスバー延伸部83との間に、後述するコンデンサユニット23側の第2負極バスバー延出部96を配置するための間隔を置いて設けられている。
正極バスバー引出部91は、コンデンサユニット23の正極バスバー50pと一体的に電気的に接続される導電性の引出本体部91aと、引出本体部91aの表面を被覆する電気的絶縁性の絶縁被膜91bと、を備える。
負極バスバー引出部92は、コンデンサユニット23の負極バスバー50nと一体的に電気的に接続される導電性の引出本体部92aと、引出本体部92aの表面を被覆する電気的絶縁性の絶縁被膜92bと、を備える。
正極バスバー引出部91及び負極バスバー引出部92は、相互の積層部分(重なり部分)において相互の電流の流れる向きが逆方向となるように配置されている。このような正極バスバー50p及び負極バスバー50nの相対的な配置状態に応じて、磁気的な相互作用、つまり相互の磁束の弱め合う作用が生じ、浮遊インダクタンスが低減されている。
第2負極バスバー延伸部94は、負極バスバー引出部92の引出本体部92aと一体的に電気的に接続される導電性の延伸本体部94aと、延伸本体部94aの表面を被覆する電気的絶縁性の絶縁被膜94bと、を備える。
第2正極バスバー延伸部93及び第2負極バスバー延伸部94は、相互にほぼ平行となるように配置され、相互の厚さ方向に積層されている。第2正極バスバー延伸部93のX軸方向の長さは、例えば、第2負極バスバー延伸部94のX軸方向の長さよりも、相対的に短く形成されている。
第2正極バスバー延伸部93の先端部(つまりX軸方向負方向の端部)は、コンデンサユニット23側の第1正極バスバー延伸部83の先端部(つまりX軸方向正方向の端部)とY軸方向に積層されるように接している。
第2負極バスバー延伸部94の先端部(つまりX軸方向負方向の端部)は、コンデンサユニット23側の第1負極バスバー延伸部84の先端部(つまりX軸方向正方向の端部)とY軸方向に積層されるように接している。
第2正極バスバー延出部95は、第2正極バスバー延伸部93の導電性の延伸本体部93a及び電気的絶縁性の絶縁被膜93bの各々に一体的に接続される導電性の本体部(図示略)及び電気的絶縁性の絶縁被膜(図示略)を備える。第2正極バスバー延出部95は、延びる方向(つまりZ軸方向正方向)の先端部から所定範囲(例えば、第2正極バスバー延伸部93の先端部に至る全域など)において絶縁被膜から露出する導電性の第2正極バスバー露出部95aを備える。
第2正極バスバー露出部95aは、厚さ方向(つまりY軸方向)においてパワーモジュール21側の第1正極バスバー露出部85aに積層されるとともに、レーザ溶接などによって電気的に接合されている。これにより、第2正極バスバー露出部95aは、パワーモジュール21側の第1正極バスバー露出部85aから第1正極バスバー延伸部83の先端部に近付くように延びている。
第2負極バスバー露出部96aは、厚さ方向(つまりY軸方向)においてパワーモジュール21側の第1負極バスバー露出部86aに積層されるとともに、レーザ溶接などによって電気的に接合されている。これにより、第2負極バスバー露出部96aは、パワーモジュール21側の第1負極バスバー露出部86aから第1負極バスバー延伸部84の先端部に近付くように延びている。
また、第3電力変換回路部33とコンデンサユニット23との第3接続部80cは、第1モジュールケース61の側壁部61aの代わりに、第3モジュールケース63の側壁部63aの周辺に設けられている。第3接続部80cは、第1接続部80aに比べて、正極バスバーPI及び負極バスバーNIの代わりに、正極バスバーPV及び負極バスバーNVを備える。
第3接続部80cにおいて、正極バスバー引出部91及び負極バスバー引出部92の外形は、例えば、コンデンサユニット23のZ軸方向負方向側の端部からY軸方向負方向側の端面23C及びX軸方向正方向側の端面23Bに沿ってL字型に湾曲して、Y軸方向正方向に延びる板状に形成されている。
次に、図12に示すように、コンデンサユニット23は、パワーモジュール21に対する所定の相対位置に実装される。
次に、図13及び図14に示すように、パワーモジュール21側の第1正極バスバー露出部85a及びコンデンサユニット23側の第2正極バスバー露出部95aと、パワーモジュール21側の第1負極バスバー露出部86a及びコンデンサユニット23側の第2負極バスバー露出部96aとの各々は、例えば各バスバー対を積層方向の両側から挟み込むチャックなどの治具97によって固定される。治具97は、例えば銅などの熱伝導性が高い材料によって形成されている。
次に、パワーモジュール21側の第1正極バスバー露出部85a及びコンデンサユニット23側の第2正極バスバー露出部95aと、パワーモジュール21側の第1負極バスバー露出部86a及びコンデンサユニット23側の第2負極バスバー露出部96aとの各々は、例えば、レーザ溶接などによって接合され、治具97が取り外される。
以上により、一連の工程は終了される。
また、各正極バスバー延出部85,95の表面85A,95Aは各搭載面71C,71Dに直交するZ軸方向と平行に配置されているので、各搭載面71C,71Dに平行な方向において電気的接続に要するスペースの増大を抑制することができる。
また、各負極バスバー延出部86,96の表面86A,96Aは各搭載面71C,71Dに直交するZ軸方向と平行に配置されているので、各搭載面71C,71Dに平行な方向において電気的接続に要するスペースの増大を抑制することができる。
また、溶接などによって接合される各負極バスバー露出部86a,96aを備えることによって、各絶縁被膜84b,94bが熱によって劣化又は損傷することを抑制することができる。
上述した実施形態において、各接続部80a,80b,80cにおける正極側の各部材と負極側の各部材との相対的な配置の関係は入れ替えられてもよい。
上述した実施形態において、電力変換装置1は車両10に搭載されるとしたが、これに限定されず、他の機器に搭載されてもよい。
Claims (9)
- 半導体モジュールと、
前記半導体モジュールと電気的に接続されるコンデンサと、
前記半導体モジュールと前記コンデンサとを接続する、相互に異なる極性の第1導電体及び第2導電体と、
を備え、
前記第1導電体は、
第1の方向に延びる第1部位と、
第2の方向に延びる第2部位と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第1部位から離れる方向に延びる第1延出部と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第1延出部から前記第2部位に近付く方向に延びて前記第2部位に接続される第2延出部と、を備え、
前記第2導電体は、
前記第1部位と向かい合った状態で前記第1の方向に相対的に前記第1部位よりも短く延びる第3部位と、
前記第1部位又は前記第2部位と向かい合った状態で前記第2の方向に延びる第4部位と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第3部位から離れる方向に延びる第3延出部と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第3延出部から前記第4部位に近付く方向に延びて前記第4部位に接続される第4延出部と、を備え、
前記第1導電体及び前記第2導電体の各々は、表面を覆う絶縁材を備え、
前記第1延出部及び前記第2延出部の各々は、前記絶縁材から露出する露出部を備える
ことを特徴とする電力変換装置。 - 半導体モジュールと、
前記半導体モジュールと電気的に接続されるコンデンサと、
前記半導体モジュールと前記コンデンサとを接続する、相互に異なる極性の第1導電体及び第2導電体と、
を備え、
前記第1導電体は、
第1の方向に延びる第1部位と、
第2の方向に延びる第2部位と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第1部位から離れる方向に延びる第1延出部と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第1延出部から前記第2部位に近付く方向に延びて前記第2部位に接続される第2延出部と、を備え、
前記第2導電体は、
前記第1部位と向かい合った状態で前記第1の方向に相対的に前記第1部位よりも短く延びる第3部位と、
前記第1部位又は前記第2部位と向かい合った状態で前記第2の方向に延びる第4部位と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第3部位から離れる方向に延びる第3延出部と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第3延出部から前記第4部位に近付く方向に延びて前記第4部位に接続される第4延出部と、を備え、
前記第1導電体及び前記第2導電体の各々は、表面を覆う絶縁材を備え、
前記第3延出部及び前記第4延出部の各々は、前記絶縁材から露出する露出部を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 半導体モジュールと、
前記半導体モジュールと電気的に接続されるコンデンサと、
前記半導体モジュールと前記コンデンサとを接続する、相互に異なる極性の第1導電体及び第2導電体と、
を備え、
前記第1導電体は、
第1の方向に延びる第1部位と、
第2の方向に延びる第2部位と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第1部位から離れる方向に延びる第1延出部と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第1延出部から前記第2部位に近付く方向に延びて前記第2部位に接続される第2延出部と、を備え、
前記第2導電体は、
前記第1部位と向かい合った状態で前記第1の方向に相対的に前記第1部位よりも短く延びる第3部位と、
前記第1部位又は前記第2部位と向かい合った状態で前記第2の方向に延びる第4部位と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第3部位から離れる方向に延びる第3延出部と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第3延出部から前記第4部位に近付く方向に延びて前記第4部位に接続される第4延出部と、を備え、
前記半導体モジュールと前記コンデンサとは、前記第1の方向に直交する方向に離れて配置され、
前記第1部位、前記第2部位、前記第3部位及び前記第4部位は、前記半導体モジュールと前記コンデンサとの間に配置され、
前記第1部位、前記第2部位、前記第3部位及び前記第4部位の各々の外形は板状であり、
前記第1部位、前記第2部位、前記第3部位及び前記第4部位の各々の主面は、前記半導体モジュールの配置面に交差する方向と平行に配置されていることを特徴とする電力変換装置。 - 半導体モジュールと、
前記半導体モジュールと電気的に接続されるコンデンサと、
前記半導体モジュールと前記コンデンサとを接続する、相互に異なる極性の第1導電体及び第2導電体と、
を備え、
前記第1導電体は、
第1の方向に延びる第1部位と、
第2の方向に延びる第2部位と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第1部位から離れる方向に延びる第1延出部と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第1延出部から前記第2部位に近付く方向に延びて前記第2部位に接続される第2延出部と、を備え、
前記第2導電体は、
前記第1部位と向かい合った状態で前記第1の方向に相対的に前記第1部位よりも短く延びる第3部位と、
前記第1部位又は前記第2部位と向かい合った状態で前記第2の方向に延びる第4部位と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第3部位から離れる方向に延びる第3延出部と、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する方向で、前記第3延出部から前記第4部位に近付く方向に延びて前記第4部位に接続される第4延出部と、を備え、
前記第1部位と前記第3部位との間には、前記第4部位が配置され、
前記第3延出部と前記第4延出部とは、前記第1部位と前記第3部位との間で接続され、
前記第2部位と前記第4部位との間には、前記第1部位が配置され、
前記第1延出部と前記第2延出部とは、前記第2部位と前記第4部位との間で接続されている電力変換装置。 - 前記第1の方向及び前記第2の方向は、同一平面内に含まれることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の電力変換装置。
- 前記第1延出部及び前記第2延出部の各々の外形は板状であり、
前記第1延出部の主面と前記第2延出部の主面とは互いに向かい合っていることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1延出部及び前記第2延出部の各々の前記主面は、前記半導体モジュールの配置面に交差する方向と平行に配置されている
ことを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。 - 前記第3延出部及び前記第4延出部の各々の外形は板状であり、
前記第3延出部の主面と前記第4延出部の主面とは互いに向かい合っていることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第3延出部及び前記第4延出部の各々の前記主面は、前記半導体モジュールの配置面に交差する方向と平行に配置されている
ことを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019122830A JP7133519B2 (ja) | 2019-07-01 | 2019-07-01 | 電力変換装置 |
CN202010600692.9A CN112187066B (zh) | 2019-07-01 | 2020-06-28 | 电力转换装置 |
US16/914,665 US11394311B2 (en) | 2019-07-01 | 2020-06-29 | Power conversion apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019122830A JP7133519B2 (ja) | 2019-07-01 | 2019-07-01 | 電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021010236A JP2021010236A (ja) | 2021-01-28 |
JP7133519B2 true JP7133519B2 (ja) | 2022-09-08 |
Family
ID=73918810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019122830A Active JP7133519B2 (ja) | 2019-07-01 | 2019-07-01 | 電力変換装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11394311B2 (ja) |
JP (1) | JP7133519B2 (ja) |
CN (1) | CN112187066B (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2024034959A (ja) * | 2022-09-01 | 2024-03-13 | 日立Astemo株式会社 | 電力変換装置 |
US11961670B1 (en) * | 2022-10-06 | 2024-04-16 | Delphi Technologies Ip Limited | System including a bent capacitor bus bar |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002034135A (ja) | 2000-07-13 | 2002-01-31 | Nissan Motor Co Ltd | 配線の接続部構造 |
JP2004194382A (ja) | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Hitachi Ltd | 半導体装置及び電力変換装置 |
JP2007242860A (ja) | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Toyota Motor Corp | コンデンサモジュール |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3793407B2 (ja) * | 2000-09-19 | 2006-07-05 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
JP4436843B2 (ja) * | 2007-02-07 | 2010-03-24 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
JP5469932B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2014-04-16 | 株式会社 日立パワーデバイス | パワーモジュール及びそれを用いた車両用インバータ |
JP5289348B2 (ja) * | 2010-01-22 | 2013-09-11 | 三菱電機株式会社 | 車載用電力変換装置 |
JP5947537B2 (ja) | 2011-04-19 | 2016-07-06 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
JP5633475B2 (ja) * | 2011-05-30 | 2014-12-03 | トヨタ自動車株式会社 | 電力変換装置 |
JP6631463B2 (ja) * | 2016-10-17 | 2020-01-15 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
US10103534B2 (en) * | 2016-10-27 | 2018-10-16 | General Electric Company | Low inductance busbar systems and methods |
JP6638173B2 (ja) * | 2018-03-30 | 2020-01-29 | 本田技研工業株式会社 | 電力変換装置 |
-
2019
- 2019-07-01 JP JP2019122830A patent/JP7133519B2/ja active Active
-
2020
- 2020-06-28 CN CN202010600692.9A patent/CN112187066B/zh active Active
- 2020-06-29 US US16/914,665 patent/US11394311B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002034135A (ja) | 2000-07-13 | 2002-01-31 | Nissan Motor Co Ltd | 配線の接続部構造 |
JP2004194382A (ja) | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Hitachi Ltd | 半導体装置及び電力変換装置 |
JP2007242860A (ja) | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Toyota Motor Corp | コンデンサモジュール |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11394311B2 (en) | 2022-07-19 |
CN112187066A (zh) | 2021-01-05 |
CN112187066B (zh) | 2024-04-02 |
US20210006177A1 (en) | 2021-01-07 |
JP2021010236A (ja) | 2021-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7079625B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2010119299A (ja) | 電力変換装置 | |
JP7133519B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US10790730B2 (en) | Power conversion device | |
CN110323952B (zh) | 电力转换装置 | |
CN110137167B (zh) | 元件单元 | |
JP4385883B2 (ja) | 半導体モジュール | |
JP2019122137A (ja) | 電力変換装置 | |
JP6786463B2 (ja) | 電力変換装置 | |
CN110336481B (zh) | 电力转换装置和电力转换装置用电容器 | |
JP6782809B2 (ja) | 半導体モジュール及びこれを備えた電力変換装置 | |
CN110798076B (zh) | 元件模块 | |
JP2020039242A (ja) | 駆動ユニット | |
JP6754387B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2021061650A (ja) | 素子モジュール | |
CN110323951B (zh) | 电力转换装置 | |
JP2019175925A (ja) | 電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法 | |
JP2021040416A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2019180116A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2019160968A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2020202211A (ja) | 素子ユニット及び素子ユニットの製造方法 | |
JP2019146377A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2020089034A (ja) | スイッチング素子ユニット |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210329 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220315 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220510 |
|
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: 20220809 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220829 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7133519 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |