JP7233510B1 - power converter - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の半導体素子のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却すると共に、部品点数を増やさずに製造が容易で、生産性を向上させた電力変換装置を得ること。【解決手段】ベース板と、ベース板の第1方向の一方側に、第2方向に並べて設けられた複数の第1半導体素子と、ベース板の第1方向の他方側に、第2方向に並べて設けられた複数の第2半導体素子と、ベース板の他方の面と間隔を空けて対向した壁を有し、間隔を冷媒が流れる冷媒流路を形成する流路形成部材とを備え、壁は、第1半導体素子と第2半導体素子との間に、第2方向に延びたスリットと、スリットよりも第2方向の一方側で壁を貫通した貫通孔とを有し、冷媒流路に、スリットと貫通孔との間を、第1方向の一方側の隙間と第1方向の他方側の隙間とを設けた状態で、仕切る仕切り部を有し、スリット及び貫通孔の一方が冷媒の供給口であり、他方が冷媒の排出口である。【選択図】図3An object of the present invention is to provide a power conversion device that cools each of a plurality of semiconductor elements with a coolant having a uniform temperature, is easy to manufacture without increasing the number of parts, and has improved productivity. A base plate, a plurality of first semiconductor elements arranged side by side in a second direction on one side of the base plate in a first direction, and a plurality of first semiconductor elements arranged in a second direction on the other side of the base plate in the first direction. a plurality of second semiconductor elements arranged side by side; has a slit extending in the second direction between the first semiconductor element and the second semiconductor element, and a through hole penetrating the wall on one side of the slit in the second direction, and in the coolant flow path and a partition portion that partitions the space between the slit and the through-hole with a gap on one side in the first direction and a gap on the other side in the first direction, and one of the slit and the through-hole is a coolant flow path. One is a supply port and the other is a refrigerant discharge port. [Selection drawing] Fig. 3

Description

本願は、電力変換装置に関するものである。 The present application relates to a power converter.

電気自動車またはハイブリッド自動車のように、駆動源にモータが用いられている電動車両には、複数の電力変換装置が搭載されている。電力変換装置は、入力電流を直流から交流、交流から直流、または入力電圧を異なる電圧に変換する装置である。具体的には、商用の交流電源から直流電源に変換して高圧バッテリに充電する充電器、高圧バッテリの直流電源から補助機器用のバッテリの電圧(例えば12V)に変換するDC/DCコンバータ、バッテリからの直流電力をモータへの交流電力に変換するインバータ等が挙げられる。 2. Description of the Related Art An electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle that uses a motor as a drive source is equipped with a plurality of power converters. A power converter is a device that converts an input current from DC to AC, AC to DC, or an input voltage to a different voltage. Specifically, a charger that converts a commercial AC power source into a DC power source to charge a high-voltage battery, a DC/DC converter that converts the DC power source of the high-voltage battery into a battery voltage (for example, 12 V) for auxiliary equipment, and a battery and an inverter for converting DC power from the motor into AC power for the motor.

電気自動車またはハイブリッド自動車に搭載される電力変換装置は、小型化及び高出力化が求められている。電力変換装置の高出力化に伴って電力変換装置に収容された複数の半導体素子及びコンデンサは大電流を扱うことになり、複数の半導体素子及びコンデンサの発熱量は増大している。そのため、電力変換装置には複数の半導体素子及びコンデンサを冷媒で冷却する冷却構造が設けられる。 Power converters installed in electric vehicles or hybrid vehicles are required to be smaller and have higher output. 2. Description of the Related Art As the output of a power converter increases, a plurality of semiconductor elements and capacitors accommodated in the power converter handle large currents, and the amount of heat generated by the plurality of semiconductor elements and capacitors is increasing. Therefore, the power conversion device is provided with a cooling structure for cooling a plurality of semiconductor elements and capacitors with a coolant.

発熱する複数の半導体素子を冷媒で冷却する場合、特定の半導体素子が高温になることを回避し、複数の半導体素子における温度のばらつきを小さくすることが好ましい。しかしながら、長手方向に並べられた複数の半導体素子の直下に、長手方向に冷媒が流れる冷却用通路が配置された場合、ある半導体素子の冷却に用いた冷媒を別の半導体素子の冷却に用いるため、先に冷却される半導体素子は十分冷却されるが後に冷却される半導体素子は十分冷却されない。そのため、複数の半導体素子における温度ばらつきが大きくなるという問題があった。このような問題を回避するための構造が開示されている(例えば特許文献1参照)。開示された構造では、セパレータと呼ばれる部品を冷却ジャケットと共に設置することで、流路の途中で冷媒を分割し、複数の半導体素子のそれぞれを均等な温度の冷媒により冷却している。 When cooling a plurality of heat-generating semiconductor elements with a coolant, it is preferable to avoid a specific semiconductor element from becoming hot and reduce temperature variations among the plurality of semiconductor elements. However, when a cooling passage through which a coolant flows in the longitudinal direction is arranged directly under a plurality of semiconductor devices arranged in the longitudinal direction, the coolant used for cooling one semiconductor device is used for cooling another semiconductor device. , the semiconductor device that is cooled first is sufficiently cooled, but the semiconductor device that is cooled later is not sufficiently cooled. As a result, there is a problem that temperature variations among the plurality of semiconductor elements increase. A structure for avoiding such problems has been disclosed (see, for example, Patent Document 1). In the disclosed structure, a part called a separator is installed together with a cooling jacket to divide the coolant in the middle of the flow path and cool each of the plurality of semiconductor elements with the coolant at a uniform temperature.

国際公開第2016/117094号WO2016/117094

上記特許文献1においては、セパレータにより流路の途中で冷媒を分割しているため、複数の半導体素子のそれぞれを均等な温度の冷媒により冷却することができる。しかしながら、密閉性が要求されるセパレータを流路の部分に設置しているため、部品点数及び取り付け工数が増えるという課題があった。部品点数及び取り付け工数が増えると、電力変換装置の重量及びコストの増加につながるおそれがある。また、冷却ジャケットの内部において上流側と下流側の流路の密閉性を確保してセパレータを組み付けているため、通常冷却ジャケットは電力変換装置の小型軽量化の観点からスペースが十分にないので、セパレータの冷却ジャケット内の流出入口と当接している面における冷媒を封止する加工が難しいという課題があった。 In Patent Literature 1, since the coolant is divided in the middle of the flow path by the separator, each of the plurality of semiconductor elements can be cooled by the coolant with a uniform temperature. However, since the separator, which requires airtightness, is installed in the portion of the flow path, there is a problem that the number of parts and the number of man-hours for installation are increased. An increase in the number of parts and the number of man-hours required for installation may lead to an increase in the weight and cost of the power converter. In addition, since the separator is installed inside the cooling jacket while ensuring the airtightness of the flow paths on the upstream and downstream sides, the cooling jacket usually does not have enough space from the viewpoint of reducing the size and weight of the power converter. There is a problem that it is difficult to seal the coolant on the surface of the separator that is in contact with the inlet/outlet in the cooling jacket.

そこで、本願は、複数の半導体素子のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却すると共に、部品点数を増やさずに製造が容易で、生産性を向上させた電力変換装置を得ることを目的としている。 Accordingly, an object of the present application is to obtain a power converter that cools each of a plurality of semiconductor elements with a coolant having a uniform temperature, is easy to manufacture without increasing the number of parts, and improves productivity.

本願に開示される電力変換装置は、板状に形成されたベース板と、ベース板の一方の面に平行な特定の方向を第1方向とし、ベース板の一方の面に平行な第1方向に直交する方向を第2方向とし、ベース板の一方の面における第1方向の一方側に、第2方向に並べて設けられた複数の第1半導体素子と、ベース板の一方の面における第1方向の他方側に、第2方向に並べて設けられた複数の第2半導体素子と、ベース板の他方の面と間隔を空けて対向した壁を有し、間隔を冷媒が流れる冷媒流路を形成した流路形成部材とを備え、壁は、ベース板の一方の面に垂直な方向に見て、複数の第1半導体素子と複数の第2半導体素子との間に、壁を貫通し、第2方向に延びた1つまたは複数に分割されたスリットと、壁におけるスリットよりも第2方向の一方側の部分において壁を貫通した貫通孔とを有し、冷媒流路に、スリットと貫通孔との間を、第1方向の一方側の隙間と第1方向の他方側の隙間とを設けた状態で、第1方向に延出し、仕切る仕切り部を有し、スリット及び貫通孔の一方が、冷媒流路に冷媒を供給する供給口であり、スリット及び貫通孔の他方が、冷媒流路から冷媒を排出する排出口である。 A power conversion device disclosed in the present application includes a base plate formed in a plate shape, a specific direction parallel to one surface of the base plate as a first direction, and a first direction parallel to one surface of the base plate and a plurality of first semiconductor elements arranged side by side in the second direction on one side of the first direction on one surface of the base plate; On the other side of the direction, a plurality of second semiconductor elements arranged side by side in the second direction and a wall facing the other surface of the base plate with a gap therebetween are provided to form a coolant channel through which the coolant flows. and a flow path forming member, the wall penetrating the wall between the plurality of first semiconductor elements and the plurality of second semiconductor elements when viewed in a direction perpendicular to the one surface of the base plate. It has one or more divided slits extending in two directions, and a through hole penetrating the wall at a portion on one side of the wall in the second direction from the slit, and the slit and the through hole are provided in the coolant channel. and a partition extending in the first direction with a gap on one side in the first direction and a gap on the other side in the first direction between and the other of the slit and the through-hole is a discharge port for discharging the coolant from the coolant channel.

本願に開示される電力変換装置によれば、流路形成部材の有した壁が、壁を貫通したスリットと、壁を貫通した貫通孔とを有し、壁と複数の半導体素子及び複数の第2半導体素子を設けたベース板との間隔の部分である冷媒流路にスリットと貫通孔との間を仕切る仕切り部を有し、スリット及び貫通孔の一方が冷媒流路に冷媒を供給する供給口であり、スリット及び貫通孔の他方が冷媒流路から冷媒を排出する排出口であるため、冷媒流路に流入した冷媒は分割され、一度半導体素子の冷却に使用した冷媒が他の半導体素子の側を通過することを防ぐことができるので、複数の第1半導体素子及び複数の第2半導体素子のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却することができる。また、スリット及び貫通孔は流路形成部材に形成され、仕切り部は冷媒流路内に設けられるため、部品点数を増やさずに製造が容易であり、生産性を向上させた電力変換装置を得ることができる。 According to the power converter disclosed in the present application, the wall of the flow path forming member has a slit penetrating through the wall and a through hole penetrating through the wall, and the wall, the plurality of semiconductor elements, and the plurality of second 2. The cooling medium flow channel, which is the space between the base plate on which the semiconductor element is provided, has a partitioning part that separates the slit and the through hole, and one of the slit and the through hole supplies the cooling medium to the cooling medium flow channel. Since the other of the slit and the through hole is an outlet for discharging the coolant from the coolant channel, the coolant that has flowed into the coolant channel is divided, and the coolant once used to cool the semiconductor element is discharged to other semiconductor elements. Therefore, it is possible to cool each of the plurality of first semiconductor elements and the plurality of second semiconductor elements with a coolant having a uniform temperature. In addition, since the slit and the through hole are formed in the flow path forming member and the partition part is provided in the coolant flow path, the power conversion device can be easily manufactured without increasing the number of parts and has improved productivity. be able to.

実施の形態1に係る電力変換装置の上面図である。1 is a top view of a power converter according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る電力変換装置の上面図である。1 is a top view of a power converter according to Embodiment 1; FIG. 図1のA-A断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the power conversion device taken along line AA in FIG. 1; 図1のB-B断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the power conversion device cut at the BB cross-sectional position of FIG. 1; 実施の形態1に係る別の電力変換装置の上面図である。4 is a top view of another power conversion device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る電力変換装置の要部の斜視図である。1 is a perspective view of a main part of a power converter according to Embodiment 1; FIG. 比較例の電力変換装置を説明する断面図である。It is a sectional view explaining a power converter of a comparative example. 実施の形態2に係る電力変換装置の上面図である。FIG. 10 is a top view of a power conversion device according to Embodiment 2; 実施の形態2に係る別の電力変換装置の上面図である。FIG. 11 is a top view of another power conversion device according to Embodiment 2; 実施の形態3に係る電力変換装置の上面図である。FIG. 11 is a top view of a power conversion device according to Embodiment 3; 図10のC-C断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of the power converter taken along line CC of FIG. 10; 実施の形態3に係る電力変換装置の下面図である。FIG. 11 is a bottom view of a power conversion device according to Embodiment 3; 実施の形態3に係る別の電力変換装置の下面図である。FIG. 11 is a bottom view of another power converter according to Embodiment 3;

以下、本願の実施の形態による電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。 Power converters according to embodiments of the present application will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding members and parts are denoted by the same reference numerals.

実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る電力変換装置100の上面図、図2は電力変換装置100の上面図で、図1からベース板2と半導体モジュール3を取り除いて示した図、図3は図1のA-A断面位置で切断した電力変換装置100の断面図、図4は図1のB-B断面位置で切断した電力変換装置100の断面図、図5は実施の形態1に係る別の電力変換装置の上面図で、図1からベース板2と半導体モジュール3を取り除いて示した図、図6は電力変換装置100の要部である冷媒流路11の斜視図である。電力変換装置100は電力を制御するためのスイッチング回路を有する装置で、入力電流を直流から交流、交流から直流、または入力電圧を異なる電圧に変換する。
Embodiment 1.
1 is a top view of the power conversion device 100 according to Embodiment 1, FIG. 2 is a top view of the power conversion device 100, and is a view with the base plate 2 and the semiconductor module 3 removed from FIG. 1, and FIG. 1, FIG. 4 is a cross-sectional view of the power converter 100 cut along the line BB in FIG. 1, and FIG. 6 is a top view of the power conversion device, with the base plate 2 and the semiconductor module 3 removed from FIG. 1, and FIG. The power conversion device 100 is a device having a switching circuit for controlling power, and converts an input current from DC to AC, vice versa, or an input voltage to a different voltage.

<電力変換装置100>
電力変換装置100は、板状に形成されたベース板2と、複数の第1半導体素子14と、複数の第2半導体素子15と、流路形成部材1aとを備える。ベース板2の一方の面に平行な特定の方向を第1方向とし、ベース板2の一方の面に平行な第1方向に直交する方向を第2方向とする。図1において、第1方向を矢印Aで示し、第2方向を矢印Bで示す。ベース板2は、例えば矩形板状に形成され、ベース板2の一方の面の各辺が、第1方向または第2方向に平行に配置されている。ベース板2を矩形板状に形成した場合、第1半導体素子14及び第2半導体素子15をベース板2の一方の面に効率よく並べて配置できるため、電力変換装置100を小型化することができる。ベース板2は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属で形成される。
<Power conversion device 100>
The power conversion device 100 includes a plate-shaped base plate 2, a plurality of first semiconductor elements 14, a plurality of second semiconductor elements 15, and a flow path forming member 1a. A specific direction parallel to one surface of the base plate 2 is defined as a first direction, and a direction orthogonal to the first direction parallel to one surface of the base plate 2 is defined as a second direction. In FIG. 1, arrow A indicates the first direction and arrow B indicates the second direction. The base plate 2 is formed, for example, in a rectangular plate shape, and each side of one surface of the base plate 2 is arranged parallel to the first direction or the second direction. When the base plate 2 is formed in a rectangular plate shape, the first semiconductor element 14 and the second semiconductor element 15 can be efficiently arranged side by side on one surface of the base plate 2, so that the power conversion device 100 can be miniaturized. . The base plate 2 is made of metal with high thermal conductivity such as aluminum.

図1において、第1半導体素子14及び第2半導体素子15の外形を破線で示す。複数の第1半導体素子14は、ベース板2の一方の面における第1方向の一方側に、第2方向に並べて設けられる。複数の第2半導体素子15は、ベース板2の一方の面における第1方向の他方側に、第2方向に並べて設けられる。本実施の形態では、第1半導体素子14を第1方向の一方側、第2半導体素子15を第1方向の他方側に配置したが、第1半導体素子14を第1方向の他方側に配置し、第2半導体素子15を第1方向の一方側に配置しても構わない。 In FIG. 1, outlines of the first semiconductor element 14 and the second semiconductor element 15 are indicated by dashed lines. The plurality of first semiconductor elements 14 are arranged side by side in the second direction on one side of the base plate 2 in the first direction. The plurality of second semiconductor elements 15 are arranged side by side in the second direction on one surface of the base plate 2 on the other side in the first direction. Although the first semiconductor element 14 is arranged on one side in the first direction and the second semiconductor element 15 is arranged on the other side in the first direction in the present embodiment, the first semiconductor element 14 is arranged on the other side in the first direction. However, the second semiconductor element 15 may be arranged on one side in the first direction.

電力変換装置100は、単数または複数の第1半導体素子14、及び単数または複数の第2半導体素子15から形成された半導体モジュール3を複数備える。複数の半導体モジュール3は、ベース板2の一方の面と熱的に接続され、第2方向に並べて配置される。本実施の形態では、第1半導体素子14である半導体素子13a、13b及び第2半導体素子15である半導体素子13c、13dから一つの半導体モジュール3が形成され、電力変換装置100は、3つの半導体モジュール3を備える。半導体モジュール3が有する半導体素子の数はこれに限るものではなく、電力変換装置100が備える半導体モジュール3の数もこれに限るものではない。また本実施の形態では、半導体モジュール3は直方体状に形成され、同じ向きに並べて配置される。半導体モジュール3を同じ向きに並べることで、電力変換装置100を小型化することができる。 The power converter 100 includes a plurality of semiconductor modules 3 formed from one or more first semiconductor elements 14 and one or more second semiconductor elements 15 . The plurality of semiconductor modules 3 are thermally connected to one surface of the base plate 2 and arranged side by side in the second direction. In the present embodiment, one semiconductor module 3 is formed from semiconductor elements 13a and 13b, which are the first semiconductor elements 14, and semiconductor elements 13c, 13d, which are the second semiconductor elements 15. A module 3 is provided. The number of semiconductor elements included in the semiconductor module 3 is not limited to this, and the number of semiconductor modules 3 included in the power converter 100 is not limited to this. Further, in the present embodiment, the semiconductor modules 3 are formed in a rectangular parallelepiped shape and arranged side by side in the same direction. By arranging the semiconductor modules 3 in the same direction, the power converter 100 can be miniaturized.

半導体モジュール3の内部の構成例を、図4を用いて説明する。半導体素子13a、13bは、導電部材21の一方の面にはんだ22により電気的に接続されている。半導体素子13aは例えばIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、Insulated Gate Bipolar Transistor)であり、半導体素子13bは例えばダイオードである。導電部材21は、導電性を有すると共に熱伝導性に優れた金属板であり、例えば、銅により作製される。導電部材21の他方の面は、ベース板2の一方の面と絶縁材20を介して熱的に接続される。絶縁材20は、例えば、絶縁性を有したセラミック樹脂材料である。半導体素子13a、13b、13c、13d、導電部材21、及び絶縁材20は、封止部材23により封止されている。絶縁材20の導電部材21と接続された面とは反対側の面は、封止部材23から露出している。封止部材23は、例えば、モールド樹脂である。 An internal configuration example of the semiconductor module 3 will be described with reference to FIG. Semiconductor elements 13 a and 13 b are electrically connected to one surface of conductive member 21 by solder 22 . The semiconductor element 13a is, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and the semiconductor element 13b is, for example, a diode. The conductive member 21 is a metal plate having electrical conductivity and excellent thermal conductivity, and is made of copper, for example. The other surface of conductive member 21 is thermally connected to one surface of base plate 2 via insulating material 20 . The insulating material 20 is, for example, an insulating ceramic resin material. The semiconductor elements 13 a , 13 b , 13 c , 13 d , the conductive member 21 and the insulating material 20 are sealed with a sealing member 23 . A surface of the insulating material 20 opposite to the surface connected to the conductive member 21 is exposed from the sealing member 23 . The sealing member 23 is, for example, mold resin.

本実施の形態では、電力変換装置100が3相交流インバータを構成した例について述べる。電力変換装置100の構成は3相交流インバータに限るものではなく、2重3相インバータ、またはDCDCコンバータを内蔵した電力変換装置であっても構わない。後述する冷媒流路11は、複数の半導体素子を有した電力変換装置に好適であるため、その使用例を限定するものではない。電力変換装置100が3相交流インバータである場合、第1半導体素子14が上アームを形成する素子であり、第2半導体素子15が下アームを形成する素子である。電力変換装置100は、供給された直流電流を交流電流に変換して、変換した三相(U相、V相、W相)の交流電流を負荷に供給する。U相、V相、W相の各層は、上アームと下アームの2つのアームで構成される。3つの半導体モジュール3は、それぞれの何れかがU相、V相、W相に対応する。半導体素子13a、13bは、IGBT及びダイオードに限るものではなく、電界効果トランジスタ(MOSFET:Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)であっても構わない。 In this embodiment, an example in which the power conversion device 100 constitutes a three-phase AC inverter will be described. The configuration of the power converter 100 is not limited to a three-phase AC inverter, and may be a power converter incorporating a double three-phase inverter or a DCDC converter. A coolant flow path 11, which will be described later, is suitable for a power conversion device having a plurality of semiconductor elements, and thus its usage example is not limited. When the power conversion device 100 is a three-phase AC inverter, the first semiconductor element 14 is an element forming an upper arm, and the second semiconductor element 15 is an element forming a lower arm. The power converter 100 converts the supplied direct current into alternating current and supplies the converted three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) alternating current to a load. Each of the U-phase, V-phase, and W-phase layers is composed of two arms, an upper arm and a lower arm. One of the three semiconductor modules 3 corresponds to the U phase, V phase, and W phase. The semiconductor elements 13a and 13b are not limited to IGBTs and diodes, and may be field effect transistors (MOSFET: Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).

流路形成部材1aは、図3に示すように、ベース板2の他方の面と間隔を空けて対向した壁5を有する。間隔を空けた部分には、冷媒が流れる冷媒流路11が形成される。冷媒には、例えば、水またはエチレングリコール液が使用される。冷媒流路11に冷媒が流れることで、半導体モジュール3内の第1半導体素子14及び第2半導体素子15は冷却され、第1半導体素子14及び第2半導体素子15の発熱は抑制される。流路形成部材1aと、流路形成部材1aの周囲に設けられた側壁1bとから、筐体1が形成される。筐体1は、ベース板2、複数の第1半導体素子14、及び複数の第2半導体素子15を収容する。流路形成部材1aと側壁1bとは、例えば、アルミニウムにより作製される。冷媒流路11における冷媒を封止する構造は、例えば、流路形成部材1aとベース板2との間にOリングを設置し、Oリングの弾性変形を利用して封止する構造である。摩擦攪拌接合(FSW)を用いて、流路形成部材1aとベース板2とを溶接して封止しても構わない。これらの封止構造については、冷媒を用いる冷却構造として一般的なため図示していない。 As shown in FIG. 3, the flow path forming member 1a has a wall 5 facing the other surface of the base plate 2 with a gap therebetween. A coolant channel 11 through which coolant flows is formed in the spaced portion. Water or ethylene glycol liquid is used as the coolant, for example. The first semiconductor element 14 and the second semiconductor element 15 in the semiconductor module 3 are cooled by the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 11, and the heat generation of the first semiconductor element 14 and the second semiconductor element 15 is suppressed. A housing 1 is formed by a flow path forming member 1a and side walls 1b provided around the flow path forming member 1a. The housing 1 accommodates the base plate 2 , the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 . The flow path forming member 1a and the side walls 1b are made of aluminum, for example. The structure for sealing the coolant in the coolant channel 11 is, for example, a structure in which an O-ring is installed between the channel-forming member 1a and the base plate 2, and sealing is performed using elastic deformation of the O-ring. The channel forming member 1a and the base plate 2 may be welded and sealed using friction stir welding (FSW). These sealing structures are not shown because they are common cooling structures using coolant.

電力変換装置100は、第1冷却フィン4a及び第2冷却フィン4bを備える。第1冷却フィン4aは、ベース板2の他方の面に垂直な方向に見て、少なくとも複数の第1半導体素子14に重複するベース板2の他方の面の部分に設けられる。第2冷却フィン4bは、ベース板2の他方の面に垂直な方向に見て、少なくとも複数の第2半導体素子15に重複するベース板2の他方の面の部分に設けられる。第1冷却フィン4a及び第2冷却フィン4bは、例えば、ベース板2と一体的に形成された角柱フィンである。第1冷却フィン4a及び第2冷却フィン4bは角柱フィンに限るものではなく、ピンフィンまたは平行フィンでもよく、本願においてピン形状の指定はしない。第1冷却フィン4a及び第2冷却フィン4bを設けることで、第1半導体素子14及び第2半導体素子15の放熱性を向上させることができる。 The power conversion device 100 includes first cooling fins 4a and second cooling fins 4b. The first cooling fins 4 a are provided on a portion of the other surface of the base plate 2 overlapping at least the plurality of first semiconductor elements 14 when viewed in a direction perpendicular to the other surface of the base plate 2 . The second cooling fins 4 b are provided on a portion of the other surface of the base plate 2 overlapping at least the plurality of second semiconductor elements 15 when viewed in a direction perpendicular to the other surface of the base plate 2 . The first cooling fins 4a and the second cooling fins 4b are prismatic fins integrally formed with the base plate 2, for example. The first cooling fins 4a and the second cooling fins 4b are not limited to prismatic fins, and may be pin fins or parallel fins, and the pin shape is not specified in this application. By providing the first cooling fins 4a and the second cooling fins 4b, the heat dissipation of the first semiconductor element 14 and the second semiconductor element 15 can be improved.

<比較例>
冷媒流路11の説明に先立ち、比較例の冷媒流路110について説明する。図7は比較例の電力変換装置200を説明する断面図であり、図3と同等の位置で電力変換装置200を切断した図である。図7において、冷媒は、冷媒流路110内を左から右に矢印の方向に流れる。冷媒は、まず第1半導体素子14を冷却し、その後第2半導体素子15を冷却する。第1半導体素子14を冷却して温度の上昇した冷媒により第2半導体素子15が冷却されることになるので、第2半導体素子15の冷却が不十分になる。そのため、比較例に示した構成では、第1半導体素子14よりも第2半導体素子15の温度が高くなってしまう。
<Comparative example>
Prior to description of the coolant channel 11, a coolant channel 110 of a comparative example will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a power conversion device 200 of a comparative example, and is a view of the power conversion device 200 cut at the same position as in FIG. In FIG. 7, the coolant flows from left to right in the coolant channel 110 in the direction of the arrow. The coolant first cools the first semiconductor element 14 and then cools the second semiconductor element 15 . Since the second semiconductor element 15 is cooled by the coolant whose temperature is increased by cooling the first semiconductor element 14, the cooling of the second semiconductor element 15 becomes insufficient. Therefore, in the configuration shown in the comparative example, the temperature of the second semiconductor element 15 becomes higher than that of the first semiconductor element 14 .

<冷媒流路11>
本願の要部である冷媒流路11について説明する。壁5は、図2に示すように、スリット12、及び貫通孔8を有する。スリット12は、図1に示すように、ベース板2の一方の面に垂直な方向に見て、複数の第1半導体素子14と複数の第2半導体素子15との間に設けられる。スリット12は、壁5を貫通し、第2方向に延び、1つまたは複数に分割されて設けられる。本実施の形態では、図2に示すように、3つに分割されたスリット12a、12b、12cが設けられるが、分割しない1つのスリットを設けても構わない。貫通孔8は、壁5におけるスリット12よりも第2方向の一方側の部分において壁5を貫通して設けられる。冷媒流路11には、仕切り部9が設けられる。仕切り部9は、第1方向の一方側の隙間と第1方向の他方側の隙間とを設けた状態で、第1方向に延出し、スリット12と貫通孔8との間を仕切る。仕切り部9は、ベース板2及び流路形成部材1aの一方と一体化されている。仕切り部9は、冷媒流路11の内部に設けられるため、仕切り部9の配置された箇所において密閉性は要求されない。スリット12及び貫通孔8の一方が、冷媒流路11に冷媒を供給する供給口であり、スリット12及び貫通孔8の他方が、冷媒流路11から冷媒を排出する排出口である。
<Refrigerant flow path 11>
The coolant channel 11, which is the main part of the present application, will be described. The wall 5 has slits 12 and through holes 8, as shown in FIG. The slits 12 are provided between the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 when viewed in a direction perpendicular to one surface of the base plate 2, as shown in FIG. The slit 12 penetrates the wall 5, extends in the second direction, and is divided into one or a plurality of slits. In this embodiment, as shown in FIG. 2, three divided slits 12a, 12b, and 12c are provided, but one undivided slit may be provided. The through hole 8 is provided through the wall 5 at a portion of the wall 5 on one side of the slit 12 in the second direction. A partition portion 9 is provided in the coolant channel 11 . The partition part 9 extends in the first direction and partitions the slit 12 and the through hole 8 with a gap on one side in the first direction and a gap on the other side in the first direction. The partition part 9 is integrated with one of the base plate 2 and the flow path forming member 1a. Since the partition part 9 is provided inside the refrigerant flow path 11 , sealing is not required at the place where the partition part 9 is arranged. One of the slit 12 and the through hole 8 is a supply port for supplying coolant to the coolant channel 11 , and the other of the slit 12 and the through hole 8 is a discharge port for discharging the coolant from the coolant channel 11 .

冷媒流路11には、単数または複数のスリット仕切り部6が設けられる。スリット仕切り部6は、スリット12が設けられた領域において、第2方向の一か所又は複数箇所に設けられる。スリット仕切り部6は、第1方向の一方側の隙間と第1方向の他方側の隙間とを設けた状態で、第1方向に延び、第2方向の一方側と他方側とを仕切る。スリット仕切り部6は、ベース板2及び流路形成部材1aの一方と一体化されている。本実施の形態では、冷媒流路11には2つのスリット仕切り部6a、6bが設けられるが、スリット仕切り部6の数はこれに限るものではなく、電力変換装置100がスリット仕切り部6を有さない構成でも構わない。 One or more slit partitions 6 are provided in the coolant channel 11 . The slit partition section 6 is provided at one or a plurality of locations in the second direction in the region where the slits 12 are provided. The slit partition part 6 extends in the first direction with a gap on one side in the first direction and a gap on the other side in the first direction, and partitions the one side and the other side in the second direction. The slit partitioning portion 6 is integrated with one of the base plate 2 and the flow path forming member 1a. In the present embodiment, two slit partitions 6a and 6b are provided in the coolant channel 11, but the number of the slit partitions 6 is not limited to this, and the power conversion device 100 has the slit partitions 6. It does not matter if the configuration is not

冷媒流路11内における冷媒の流れを、まず、スリット12が供給口であり、貫通孔8が排出口である場合について図2、図3、及び図6により説明する。図2、図3、及び図6に示した矢印は、冷媒が流れる方向を示す。冷媒がスリット12から冷媒流路11に流入する場合、冷媒はスリット12から冷媒流路11に流入した後、図3に示すように、第1冷却フィン4aの側を流れる第1冷媒と第2冷却フィン4bの側を流れる第2冷媒とに分割される。図2に示すように、第1冷媒は、仕切り部9の端部における第1方向の一方側の隙間を通過して貫通孔8から排出される。第2冷媒は、仕切り部9の端部における第1方向の他方側の隙間を通過して貫通孔8から排出される。図3に示すように、第1冷媒が第1冷却フィン4aの側を流れることで、複数の第1半導体素子14が冷却される。第2冷媒が第2冷却フィン4bの側を流れることで、複数の第2半導体素子15が冷却される。本実施の形態では、一つの貫通孔8から第1冷媒と第2冷媒とを排出しているがこれに限るものではない。二つの貫通孔8を設けて、それぞれの貫通孔8から第1冷媒と第2冷媒を別々に排出しても構わない。 2, 3, and 6 for the case where the slit 12 is the supply port and the through hole 8 is the discharge port. The arrows shown in FIGS. 2, 3 and 6 indicate the direction in which the coolant flows. When the coolant flows into the coolant channel 11 from the slit 12, after the coolant flows from the slit 12 into the coolant channel 11, as shown in FIG. It is divided into the second refrigerant flowing on the side of the cooling fins 4b. As shown in FIG. 2 , the first coolant passes through the gap on one side in the first direction at the end of the partition portion 9 and is discharged from the through hole 8 . The second coolant passes through the gap on the other side in the first direction at the end of the partition portion 9 and is discharged from the through hole 8 . As shown in FIG. 3, the plurality of first semiconductor elements 14 are cooled by the first cooling medium flowing along the side of the first cooling fins 4a. The plurality of second semiconductor elements 15 are cooled by the second coolant flowing on the side of the second cooling fins 4b. In this embodiment, the first refrigerant and the second refrigerant are discharged from one through-hole 8, but the invention is not limited to this. Two through-holes 8 may be provided, and the first refrigerant and the second refrigerant may be separately discharged from each through-hole 8 .

仕切り部9は、第1冷媒が第2冷却フィン4bの側に逆流することを抑制し、第2冷媒が第1冷却フィン4aの側に逆流することを抑制する。複数の第1半導体素子14の冷却に使用した第1冷媒が複数の第2半導体素子15の冷却に使用されることはなく、複数の第2半導体素子15の冷却に使用した第2冷媒が複数の第1半導体素子14の冷却に使用されることはない。このように構成することで、冷媒流路11に流入した冷媒が分割され、一度何れかの半導体素子の冷却に使用した冷媒が他の半導体素子の側を通過することを防ぐことができるので、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却することができる。スリット12及び貫通孔8は流路形成部材1aに形成され、仕切り部9は冷媒流路11内に設けられ、仕切り部9はベース板2または流路形成部材1aに一体化して形成されているため、部品点数を増やさずに製造が容易であり、生産性を向上させた電力変換装置100を得ることができる。 The partition part 9 suppresses the first coolant from flowing back to the second cooling fin 4b side, and suppresses the second coolant from flowing back to the first cooling fin 4a side. The first coolant used for cooling the plurality of first semiconductor elements 14 is not used for cooling the plurality of second semiconductor elements 15, and the second coolant used for cooling the plurality of second semiconductor elements 15 is not used for cooling the plurality of second semiconductor elements 15. is not used for cooling the first semiconductor element 14 of the . With this configuration, the coolant that has flowed into the coolant channel 11 is divided, and the coolant once used to cool one of the semiconductor elements can be prevented from passing through the side of the other semiconductor elements. Each of the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 can be cooled with a coolant having a uniform temperature. The slits 12 and the through-holes 8 are formed in the flow path forming member 1a, the partitions 9 are provided in the refrigerant flow paths 11, and the partitions 9 are integrally formed with the base plate 2 or the flow path forming member 1a. Therefore, it is possible to obtain the power converter 100 which is easy to manufacture without increasing the number of parts and which has improved productivity.

2つのスリット仕切り部6a、6bを設けた本実施の形態の構成では、図6に示すように、スリット12が設けられた冷媒流路11の領域を3つに分割している。スリット12aから冷媒流路11に流入した第1冷媒は、スリット仕切り部6aの端部における第1方向の一方側の隙間を通過して貫通孔8に向かう。スリット12bから冷媒流路11に流入した第1冷媒は、スリット仕切り部6bの端部における第1方向の一方側の隙間を通過して貫通孔8に向かう。スリット12cから冷媒流路11に流入した第1冷媒は、仕切り部9の端部における第1方向の一方側の隙間を通過して貫通孔8に向かう。スリット12aから冷媒流路11に流入した第2冷媒は、スリット仕切り部6aの端部における第1方向の他方側の隙間を通過して貫通孔8に向かう。スリット12bから冷媒流路11に流入した第2冷媒は、スリット仕切り部6bの端部における第1方向の他方側の隙間を通過して貫通孔8に向かう。スリット12cから冷媒流路11に流入した第2冷媒は、仕切り部9の端部における第1方向の他方側の隙間を通過して貫通孔8に向かう。スリット仕切り部6を設けることで、冷媒はさらに分割され、一度冷却に使用した冷媒が他の冷却フィンの側を通過することをさらに防ぐことができるので、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれをさらに均等な温度の冷媒で冷却することができる。スリット仕切り部6は冷媒流路11内に設けられ、ベース板2または流路形成部材1aに一体化して形成されているため、部品点数を増やさずに製造が容易であり、生産性を向上させた電力変換装置を得ることができる。 In the configuration of this embodiment in which the two slit partitions 6a and 6b are provided, as shown in FIG. 6, the area of the coolant channel 11 provided with the slit 12 is divided into three. The first coolant that has flowed into the coolant channel 11 from the slit 12 a passes through the gap on one side in the first direction at the end of the slit partition 6 a toward the through hole 8 . The first coolant that has flowed into the coolant channel 11 from the slit 12b passes through the gap on one side in the first direction at the end of the slit partition portion 6b toward the through hole 8 . The first coolant that has flowed into the coolant flow path 11 from the slit 12 c passes through the gap on one side in the first direction at the end of the partition portion 9 toward the through hole 8 . The second coolant that has flowed into the coolant channel 11 from the slit 12 a passes through the gap on the other side in the first direction at the end of the slit partition 6 a toward the through hole 8 . The second coolant that has flowed into the coolant channel 11 from the slit 12b passes through the gap on the other side in the first direction at the end of the slit partition 6b toward the through hole 8 . The second coolant that has flowed into the coolant channel 11 from the slit 12c passes through the gap on the other side in the first direction at the end of the partition portion 9 toward the through hole 8 . By providing the slit partitions 6, the coolant is further divided, and it is possible to further prevent the coolant once used for cooling from passing through other cooling fins. Each of the second semiconductor elements 15 can be further cooled with a uniform temperature coolant. The slit partitioning portion 6 is provided in the coolant channel 11 and is formed integrally with the base plate 2 or the channel forming member 1a. A power conversion device can be obtained.

本実施の形態では、スリット仕切り部6a、6bは、図4に示すように、ベース板2の一方の面に垂直な方向に見て、複数の半導体モジュール3の間に配置されている。このように構成することで、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15が配置されていない箇所に冷媒が流れないので、効率よく複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15を冷却することができる。 In this embodiment, the slit partitions 6a and 6b are arranged between the plurality of semiconductor modules 3 when viewed in a direction perpendicular to one surface of the base plate 2, as shown in FIG. By configuring in this way, since the coolant does not flow to the locations where the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 are not arranged, the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 are efficiently cooled. The semiconductor element 15 can be cooled.

本実施の形態では、図2に示すように、スリット12の分割箇所にスリット仕切り部6が設けられている。このように構成することで、スリット仕切り部6を流路形成部材1aに容易に一体化することができる。また、スリット仕切り部6を流路形成部材1aに高い強度で一体化することができる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a slit partitioning portion 6 is provided at the divided portion of the slit 12 . By configuring in this way, the slit partitioning portion 6 can be easily integrated with the flow path forming member 1a. Moreover, the slit partitioning portion 6 can be integrated with the flow path forming member 1a with high strength.

本実施の形態では、図1に示すように、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれは、一列に並べて設けられている。このように構成することで、何れかの半導体素子の直下を流れて半導体素子を冷却した冷媒は、他の半導体素子の直下を流れて他の半導体素子を冷却することはないので、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却することができる。なお、配置スペースの都合上、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれを一列に並べることが困難な場合は、少なくとも複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれが同数であることが望ましい。同数であれば、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれの発熱量を均等にすることができる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 are arranged in a row. With this configuration, the coolant that has flowed directly under any semiconductor element to cool the semiconductor element does not flow directly under the other semiconductor element to cool the other semiconductor element. Each of the one semiconductor element 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 can be cooled with a coolant having a uniform temperature. If it is difficult to arrange the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 in a line due to the arrangement space, at least the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 14 Preferably, each of the elements 15 has the same number. If the numbers are the same, the heat generation amounts of the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 can be equalized.

本実施の形態では、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれは、同数である。このように構成することで、複数の第1半導体素子14と複数の第2半導体素子15のそれぞれの発熱の度合いの偏りが小さくなるため、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれを均等な温度の冷媒で効率よく冷却することができる。また、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15の発熱の度合いが同程度であれば、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15を均等に冷却できるので、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれの発熱量を均等にすることができる。 In the present embodiment, the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 are the same number. By configuring in this way, the unevenness in the degree of heat generation between the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 is reduced, so that the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 14 15 can be efficiently cooled with a coolant of uniform temperature. Moreover, if the degrees of heat generation of the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 are approximately the same, the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 can be evenly cooled. The amount of heat generated by each of the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 can be made uniform.

冷媒流路11内における冷媒の流れを、貫通孔8が供給口であり、スリット12が排出口である場合について図5により説明する。図5に示した矢印は、冷媒が流れる方向を示す。冷媒が貫通孔8から冷媒流路11に流入する場合、冷媒は、貫通孔8から冷媒流路11に流入した後、仕切り部9の端部における第1方向の一方側の隙間を通過する第3冷媒と仕切り部9の端部における第1方向の他方側の隙間を通過する第4冷媒とに分割される。第3冷媒は、第1冷却フィン4aの側の冷媒流路11を通過してスリット12から排出される。第4冷媒は、第2冷却フィン4bの側の冷媒流路11を通過してスリット12から排出される。第3冷媒が第1冷却フィン4aの側を流れることで、複数の第1半導体素子14が冷却される。第4冷媒が第2冷却フィン4bの側を流れることで、複数の第2半導体素子15が冷却される。 The flow of the coolant in the coolant channel 11 will be described with reference to FIG. 5 in the case where the through hole 8 is the supply port and the slit 12 is the discharge port. The arrows shown in FIG. 5 indicate the direction in which the coolant flows. When the coolant flows into the coolant channel 11 from the through hole 8 , the coolant flows into the coolant channel 11 from the through hole 8 and then passes through the gap on one side in the first direction at the end of the partition portion 9 . 3 refrigerant and a fourth refrigerant passing through the gap on the other side in the first direction at the end of the partition portion 9 . The third coolant passes through the coolant channel 11 on the side of the first cooling fins 4 a and is discharged from the slit 12 . The fourth coolant passes through the coolant channel 11 on the side of the second cooling fins 4 b and is discharged from the slit 12 . The plurality of first semiconductor elements 14 are cooled by the third coolant flowing on the side of the first cooling fins 4a. The plurality of second semiconductor elements 15 are cooled by the flow of the fourth coolant on the side of the second cooling fins 4b.

貫通孔8を供給口とし、スリット12を排出口としても、貫通孔8を排出口とし、スリット12を供給口とした場合と同等の効果を得ることができる。筐体1の外部における冷媒流路11と接続される部品の構成及び配置の都合に応じて、スリット12と貫通孔8のどちらを供給口または排出口とするのかを選択することができる。 Even if the through hole 8 is used as the supply port and the slit 12 is used as the discharge port, the same effect as when the through hole 8 is used as the discharge port and the slit 12 is used as the supply port can be obtained. Either the slit 12 or the through hole 8 can be selected as the supply port or the discharge port depending on the configuration and arrangement of the parts connected to the coolant flow path 11 outside the housing 1 .

筐体1は、例えば、鋳造によって製造される。スリット12が形成される部分を金型に設けて筐体1を鋳造することで、追加の製造工程を発生させることなく低コストでスリット12を形成することができる。またスリット12は筐体1と一体化されているため、筐体の1の製造工程において、スリット12の位置がずれる虞がない。例えば電力変換装置100がハイブリッド自動車用の電力変換装置であれば、筐体1は厚みが大きい金属筐体であることが多いので高い強度を有しており、スリット12が変形する虞もない。さらに冷却フィンが形成された冷媒流路の部分は冷媒圧力が高いため高い強度が要求されるが、このように高い強度を有した筐体1で冷媒流路を形成することで、冷却フィンが形成された冷媒流路の部分の補強が不要になるため、電力変換装置100のコストを低減することができる。 The housing 1 is manufactured, for example, by casting. By providing a mold with a portion where the slit 12 is formed and casting the housing 1, the slit 12 can be formed at low cost without requiring an additional manufacturing process. In addition, since the slit 12 is integrated with the housing 1, there is no possibility that the position of the slit 12 will shift during the manufacturing process of the housing 1. For example, if the power conversion device 100 is a power conversion device for a hybrid vehicle, the housing 1 is often a metal housing having a large thickness, and thus has high strength, and there is no fear that the slits 12 will be deformed. Furthermore, since the refrigerant pressure is high in the portion of the refrigerant channel where the cooling fins are formed, high strength is required. The cost of the power conversion device 100 can be reduced because reinforcement of the formed coolant channel portion is not required.

分割された冷媒である第1冷媒と第2冷媒、または第3冷媒と第4冷媒により、複数の第1半導体素子14の側と複数の第2半導体素子15の側には常に同等の温度の冷媒が供給されるので、第1半導体素子14と第2半導体素子15の温度のばらつきを低減することができる。上下アームでインバータ駆動する電力変換装置においては、上下アームで通常同じの半導体素子を使用しているため、上下アームのそれぞれでの発熱量は概ね等しい。そのため、複数の第1半導体素子14の側と複数の第2半導体素子15の側に常に同等の温度の冷媒を供給することで、上下アームのそれぞれの温度ばらつきを低減することができる。 With the first coolant and the second coolant, or the third coolant and the fourth coolant, which are divided coolants, the plurality of first semiconductor elements 14 side and the plurality of second semiconductor elements 15 side always have the same temperature. Since the coolant is supplied, variations in temperature between the first semiconductor element 14 and the second semiconductor element 15 can be reduced. In a power conversion device in which the upper and lower arms are driven by an inverter, the upper and lower arms generally use the same semiconductor element, so that the upper and lower arms generate approximately the same amount of heat. Therefore, by always supplying the coolant with the same temperature to the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15, it is possible to reduce the temperature variation between the upper and lower arms.

本実施の形態では、第1半導体素子14が上アームを形成する素子であり、第2半導体素子15が下アームを形成する素子であるが、これに限るものではない。分割された冷媒が流れるそれぞれの部分に均等に半導体素子が配置されていれば、均等に配置された半導体素子のそれぞれは均等に冷却される。そのため、第1半導体素子14が下アームを形成する素子で、第2半導体素子15が上アームを形成する素子であっても構わない。また、上アームを形成する半導体素子と下アームを形成する半導体素子とが分割された冷媒が流れるそれぞれの部分に混在する配置であっても構わない。例えば、図1における半導体モジュール3内の半導体素子の配置を紙面の上から見て90度回転させた配置でも構わない。 In this embodiment, the first semiconductor element 14 is an element forming an upper arm and the second semiconductor element 15 is an element forming a lower arm, but the present invention is not limited to this. If the semiconductor elements are evenly arranged in the respective portions through which the divided coolant flows, the equally arranged semiconductor elements are cooled equally. Therefore, the first semiconductor element 14 may be an element forming the lower arm, and the second semiconductor element 15 may be an element forming the upper arm. Alternatively, the semiconductor element forming the upper arm and the semiconductor element forming the lower arm may be arranged in a mixed manner in the divided portions through which the coolant flows. For example, the layout of the semiconductor elements in the semiconductor module 3 in FIG. 1 may be rotated by 90 degrees when viewed from the top of the paper.

本実施の形態では、第1半導体素子14及び第2半導体素子15の例をIGBT、ダイオード、またはMOSFETとしたがこれらに限るものではなく、第1半導体素子14と第2半導体素子15は電流が流れることで発熱する素子であれば他の素子であっても構わない。また、複数の第1半導体素子14を構成する素子の数と複数の第2半導体素子15を構成する素子の数は同数であることが望ましいが、数を特に限定するものではない。 In this embodiment, examples of the first semiconductor element 14 and the second semiconductor element 15 are an IGBT, a diode, or a MOSFET, but they are not limited to these. Other elements may be used as long as they generate heat by flowing. Although it is desirable that the number of elements forming the plurality of first semiconductor elements 14 and the number of elements forming the plurality of second semiconductor elements 15 be the same, the number is not particularly limited.

電力変換装置100がハイブリッド自動車用の電力変換装置である場合、電力変換装置100は、複数の半導体素子の温度を個別に監視し、ある半導体素子の温度が予め定められた温度を超えると電力変換装置の出力に制限をかける保護システムを備える。半導体素子の温度測定には、例えば、ダイオードを用いたオンチップ温度センサが用いられる。図7に示した比較例では、冷却が不十分な第2半導体素子15の温度が高くなると、第1半導体素子14の温度には余裕があるにも関わらず第2半導体素子15のために保護システムが稼動する。保護システムが稼動すると、電力変換装置の出力が十分に発揮できなくなる。この場合、モータ駆動からエンジン駆動への負荷の切り替えが早まり、自動車の燃費向上を阻害するとともに加速性など乗り心地に悪影響を与える虞がある。 When the power conversion device 100 is a power conversion device for a hybrid vehicle, the power conversion device 100 individually monitors the temperatures of a plurality of semiconductor elements, and when the temperature of a certain semiconductor element exceeds a predetermined temperature, power conversion is performed. Equipped with a protection system that limits the output of the device. An on-chip temperature sensor using a diode, for example, is used to measure the temperature of a semiconductor element. In the comparative example shown in FIG. 7, when the temperature of the insufficiently cooled second semiconductor element 15 rises, the first semiconductor element 14 is protected for the second semiconductor element 15 even though there is a margin in the temperature of the first semiconductor element 14 . The system works. When the protection system is activated, the output of the power converter cannot be sufficiently exhibited. In this case, the load is switched from the motor drive to the engine drive prematurely, which may hinder improvement in the fuel efficiency of the automobile and adversely affect the ride comfort such as the acceleration performance.

実施の形態1に示した電力変換装置100は、このようなハイブリッド自動車に特に適している。実施の形態1の電力変換装置100のように複数の半導体素子の温度ばらつきが低減されれば、冷媒温度が高くなる下流側に合わせた半導体素子の大きさの決定が不要になる。冷媒温度が高くなる下流側に合わせて半導体素子の大きさを決定しないため、半導体素子の大きさを低減することができる。また、先行例では冷媒流路にセパレータを追加していたが、スリット12及び貫通孔8は流路形成部材1aに形成され、仕切り部9はベース板2または流路形成部材1aに一体化して形成されているため、図7に示した比較例から部品点数を増やすことなく冷媒が分割され、複数の半導体素子のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却する効果を得ることができる。また複数の半導体素子のそれぞれの冷却効率が上がるため、冷媒を供給する冷却ポンプに要求される吐出能力を低減することができる。部品点数が増えず、冷却ポンプの吐出能力が低減できるので、電力変換装置100のコストは低減され、電力変換装置100を搭載した車両の軽量化及び燃費の向上を図ることができる。 The power converter 100 shown in Embodiment 1 is particularly suitable for such a hybrid vehicle. If the temperature variation of a plurality of semiconductor elements is reduced as in the power conversion device 100 of Embodiment 1, it becomes unnecessary to determine the size of the semiconductor elements according to the downstream side where the coolant temperature is high. Since the size of the semiconductor element is not determined according to the downstream side where the coolant temperature is high, the size of the semiconductor element can be reduced. Further, in the prior art, a separator was added to the coolant channel, but the slit 12 and the through hole 8 are formed in the channel forming member 1a, and the partition portion 9 is integrated with the base plate 2 or the channel forming member 1a. 7, the cooling medium can be divided without increasing the number of parts compared to the comparative example shown in FIG. In addition, since the cooling efficiency of each of the plurality of semiconductor elements is increased, the discharge capacity required for the cooling pump that supplies the coolant can be reduced. Since the number of parts does not increase and the discharge capacity of the cooling pump can be reduced, the cost of the power conversion device 100 can be reduced, and the weight of the vehicle equipped with the power conversion device 100 can be reduced and the fuel efficiency can be improved.

以上のように、実施の形態1による電力変換装置100において、流路形成部材1aの有した壁5が、壁5を貫通したスリット12と、壁5を貫通した貫通孔8とを有し、壁5と複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15を設けたベース板2との間隔の部分である冷媒流路11にスリット12と貫通孔8との間を仕切る仕切り部9を有し、スリット12及び貫通孔8の一方が冷媒流路11に冷媒を供給する供給口であり、スリット12及び貫通孔8の他方が冷媒流路11から冷媒を排出する排出口であるため、冷媒流路11に流入した冷媒は分割され、一度半導体素子の冷却に使用した冷媒が他の半導体素子の側を通過することを防ぐことができるので、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却することができる。また、スリット12及び貫通孔8は流路形成部材1aに形成され、仕切り部9は冷媒流路11内に設けられ、ベース板2または流路形成部材1aに一体化して形成されているため、部品点数を増やさずに製造が容易であり、生産性を向上させた電力変換装置100を得ることができる。 As described above, in the power converter 100 according to Embodiment 1, the wall 5 of the flow path forming member 1a has the slit 12 penetrating the wall 5 and the through hole 8 penetrating the wall 5, A partition portion 9 that separates the slit 12 and the through hole 8 in the coolant flow path 11, which is a portion between the wall 5 and the base plate 2 on which the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 are provided. , one of the slit 12 and the through hole 8 is a supply port for supplying the coolant to the coolant channel 11, and the other of the slit 12 and the through hole 8 is a discharge port for discharging the coolant from the coolant channel 11 , the coolant flowing into the coolant flow path 11 is divided, and the coolant once used for cooling the semiconductor elements can be prevented from passing through the side of other semiconductor elements. Each of the second semiconductor elements 15 can be cooled with a coolant having a uniform temperature. In addition, since the slit 12 and the through hole 8 are formed in the flow path forming member 1a, and the partition portion 9 is provided in the coolant flow path 11 and integrally formed with the base plate 2 or the flow path forming member 1a, It is possible to obtain the power conversion device 100 which is easy to manufacture without increasing the number of parts and has improved productivity.

電力変換装置100が冷媒流路11のスリット12が設けられた領域に、第2方向の一か所または複数箇所に、第1方向の一方側の隙間と第1方向の他方側の隙間とを設けた状態で、第1方向に延び、第2方向の一方側と他方側とを仕切る単数または複数のスリット仕切り部6を有している場合、冷媒をさらに分割し、一度冷却に使用した冷媒が他の冷却フィンの側を通過することをさらに防ぐことができるので、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれをさらに均等な温度の冷媒で効率よく冷却することができる。また、スリット仕切り部6は冷媒流路11内に設けられ、ベース板2または流路形成部材1aに一体化して形成されているため、部品点数を増やさずに製造が容易であり、生産性を向上させた電力変換装置を得ることができる。 In the region where the slits 12 of the coolant flow path 11 are provided, the power conversion device 100 has a gap on one side in the first direction and a gap on the other side in the first direction at one or a plurality of places in the second direction. In the state provided, if there is a single or a plurality of slit partitions 6 that extend in the first direction and partition one side and the other side in the second direction, the refrigerant is further divided, and the refrigerant once used for cooling can be further prevented from passing through the side of other cooling fins, so that each of the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 can be efficiently cooled with a coolant of even temperature. can. In addition, since the slit partition portion 6 is provided in the refrigerant channel 11 and is formed integrally with the base plate 2 or the channel forming member 1a, it is easy to manufacture without increasing the number of parts, and productivity is improved. An improved power converter can be obtained.

スリット仕切り部6が、ベース板2の一方の面に垂直な方向に見て、複数の半導体モジュール3の間に配置されている場合、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15が配置されていない箇所に冷媒が流れないので、効率よく複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15を冷却することができる。また、壁5が複数に分割されたスリット12を有し、スリット12の分割箇所にスリット仕切り部6が設けられている場合、スリット仕切り部6を流路形成部材1aに容易に一体化することができると共に、スリット仕切り部6を流路形成部材1aに高い強度で一体化することができる。 When the slit partition part 6 is arranged between the plurality of semiconductor modules 3 when viewed in the direction perpendicular to one surface of the base plate 2, the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 are arranged. Since the cooling medium does not flow to the places where the is not arranged, the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 can be efficiently cooled. In addition, when the wall 5 has a plurality of slits 12 divided into a plurality of slits 12 and the slit partitioning portions 6 are provided at the divided portions of the slits 12, the slit partitioning portions 6 can be easily integrated with the flow path forming member 1a. In addition, the slit partitioning portion 6 can be integrated with the flow path forming member 1a with high strength.

複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれが、一列に並べて設けられている場合、何れかの半導体素子の直下を流れて半導体素子を冷却した冷媒は、他の半導体素子の直下を流れて他の半導体素子を冷却することはないので、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却することができる。また、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれが、同数である場合、複数の第1半導体素子14と複数の第2半導体素子15のそれぞれの発熱の度合いの偏りが小さくなるため、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却することができる。 When each of the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 are arranged in a row, the coolant that has flowed directly under one of the semiconductor elements to cool the semiconductor element may Therefore, the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 can be cooled with a coolant having a uniform temperature. Further, when the number of the plurality of first semiconductor elements 14 and the number of the plurality of second semiconductor elements 15 are the same, the degrees of heat generation of the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 are uneven. Since it becomes smaller, each of the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 can be cooled with a coolant having a uniform temperature.

電力変換装置100が、ベース板2の他方の面に垂直な方向に見て、少なくとも複数の第1半導体素子14に重複するベース板2の他方の面の部分に設けられた第1冷却フィン4aと、ベース板2の他方の面に垂直な方向に見て、少なくとも複数の第2半導体素子15に重複するベース板2の他方の面の部分に設けられた第2冷却フィン4bとを備えた場合、第1半導体素子14及び第2半導体素子15の放熱性を向上させることができる。また、ベース板2が矩形板状に形成され、ベース板2の一方の面の各辺が、第1方向または第2方向に平行に配置されている場合、第1半導体素子14及び第2半導体素子15をベース板2の一方の面に効率よく並べて配置できるため、電力変換装置100を小型化することができる。 The power conversion device 100 includes first cooling fins 4a provided on a portion of the other surface of the base plate 2 overlapping at least the plurality of first semiconductor elements 14 when viewed in a direction perpendicular to the other surface of the base plate 2. and a second cooling fin 4b provided on a portion of the other surface of the base plate 2 overlapping at least the plurality of second semiconductor elements 15 when viewed in a direction perpendicular to the other surface of the base plate 2. In this case, the heat dissipation properties of the first semiconductor element 14 and the second semiconductor element 15 can be improved. Further, when the base plate 2 is formed in a rectangular plate shape and each side of one surface of the base plate 2 is arranged parallel to the first direction or the second direction, the first semiconductor element 14 and the second semiconductor Since the elements 15 can be efficiently arranged side by side on one surface of the base plate 2, the power conversion device 100 can be miniaturized.

実施の形態2.
実施の形態2に係る電力変換装置100について説明する。図8は実施の形態2に係る電力変換装置100の上面図、図9は実施の形態2に係る別の電力変換装置100の上面図である。図8及び図9は、電力変換装置100からベース板2と半導体モジュール3を取り除いて示した図である。実施の形態2に係る電力変換装置100は、スリット12の幅が、実施の形態1に示した電力変換装置100とは異なる構成になっている。
Embodiment 2.
A power converter 100 according to Embodiment 2 will be described. 8 is a top view of a power conversion device 100 according to Embodiment 2, and FIG. 9 is a top view of another power conversion device 100 according to Embodiment 2. FIG. 8 and 9 are diagrams showing the power conversion device 100 with the base plate 2 and the semiconductor module 3 removed. The power converter 100 according to the second embodiment has a configuration in which the width of the slit 12 is different from that of the power converter 100 shown in the first embodiment.

図8及び図9に示した電力変換装置100では、スリット12が冷媒流路11に冷媒を供給する供給口であり、貫通孔8が冷媒流路11から冷媒を排出する排出口である。スリット12は、第2方向の一方側において第2方向の他方側よりも大きい幅を有している。スリット12が供給口であり、冷媒は第2方向に流れるため、図の左側からスリット12に冷媒が供給される。そのため、図の左側のスリット12aにおいて冷媒の圧力が高くなりやすい。スリット12の幅が同じ場合、冷媒の圧力が高くなったスリット12の部分において冷媒が多く流れる虞がある。スリット12の幅を第2方向の一方側において第2方向の他方側よりも大きくすることで、冷媒流路11の各部において均等な量の冷媒を流すことができる。冷媒流路11の各部において均等な量の冷媒を流した場合、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれをさらに均等な温度の冷媒で冷却することができる。 In the power conversion device 100 shown in FIGS. 8 and 9 , the slit 12 is a supply port for supplying coolant to the coolant channel 11 and the through hole 8 is a discharge port for discharging the coolant from the coolant channel 11 . The slit 12 has a width larger on one side in the second direction than on the other side in the second direction. Since the slit 12 is a supply port and the coolant flows in the second direction, the coolant is supplied to the slit 12 from the left side of the drawing. Therefore, the pressure of the refrigerant tends to increase in the slit 12a on the left side of the drawing. If the widths of the slits 12 are the same, there is a risk that a large amount of coolant will flow through the slits 12 where the pressure of the coolant is high. By making the width of the slit 12 larger on one side in the second direction than on the other side in the second direction, a uniform amount of coolant can flow in each portion of the coolant channel 11 . When a uniform amount of coolant flows through each portion of the coolant flow path 11, each of the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 can be cooled with the coolant having a more uniform temperature.

スリット12の幅は、第2方向の一方側に向かうに従って、連続的または段階的に第2方向の他方側よりも広くなっている。図8に示したスリット12の幅は連続的に広くなり、図9に示したスリット12の幅は段階的に広くなっている。このように構成することで、第2方向の一方側において第2方向の他方側よりも大きい幅を有したスリット12を、壁5に容易に形成することができる。また、冷媒流路11がスリット仕切り部6を有した場合、スリット仕切り部6で仕切られた冷媒流路11の各部において、均等な量の冷媒を容易に流すことができる。 The width of the slit 12 becomes wider toward the one side in the second direction than the other side in the second direction continuously or stepwise. The width of the slit 12 shown in FIG. 8 increases continuously, and the width of the slit 12 illustrated in FIG. 9 increases stepwise. With this configuration, the wall 5 can be easily formed with the slit 12 having a larger width on one side in the second direction than on the other side in the second direction. Further, when the coolant channel 11 has the slit partitions 6 , a uniform amount of coolant can easily flow in each part of the coolant channel 11 partitioned by the slit partitions 6 .

実施の形態3.
実施の形態3に係る電力変換装置100について説明する。図10は実施の形態3に係る電力変換装置100の上面図、図11は図10のC-C断面位置で切断した電力変換装置100の断面図、図12は電力変換装置100の下面図、図13は実施の形態3に係る別の電力変換装置100の下面図である。実施の形態3に係る電力変換装置100は、平滑コンデンサ10、及び冷却ジャケット7を備えた構成になっている。
Embodiment 3.
A power converter 100 according to Embodiment 3 will be described. 10 is a top view of the power conversion device 100 according to Embodiment 3, FIG. 11 is a cross-sectional view of the power conversion device 100 cut along the CC cross-section position of FIG. 10, FIG. 12 is a bottom view of the power conversion device 100, FIG. 13 is a bottom view of another power conversion device 100 according to Embodiment 3. FIG. A power converter 100 according to Embodiment 3 is configured to include a smoothing capacitor 10 and a cooling jacket 7 .

平滑コンデンサ10は、図10に示すように、筐体1に収容され、流路形成部材1aに熱的に接続される。平滑コンデンサ10は、3つの半導体モジュール3のそれぞれと電気的に接続される。平滑コンデンサ10は、電源と半導体モジュール3との間に設けられた直流電力を平滑化するコンデンサである。 As shown in FIG. 10, the smoothing capacitor 10 is accommodated in the housing 1 and thermally connected to the flow path forming member 1a. Smoothing capacitor 10 is electrically connected to each of three semiconductor modules 3 . The smoothing capacitor 10 is provided between the power supply and the semiconductor module 3 to smooth DC power.

冷却ジャケット7は、図11に示すように、流路形成部材1aの冷媒流路11の側とは反対側に設けられる。冷却ジャケット7と流路形成部材1aとの間の空間に冷媒が流れる第2冷媒流路7aが形成される。第2冷媒流路7aは、平滑コンデンサ10が設けられた流路形成部材1aの部分とは反対側の部分である第1部分、及び冷媒流路11が設けられた流路形成部材1aの部分とは反対側の部分である第2部分を有する。第2部分に形成された第2冷媒流路7aは、スリット12及び貫通孔8の少なくとも一方に接続されている。第2冷媒流路7aがスリット12及び貫通孔8の一方に接続されているため、第2冷媒流路7aと冷媒流路11とは連通している。図12に示した電力変換装置100は、第2冷媒流路7aとスリット12とが接続されている。図13に示した電力変換装置100では、第2冷媒流路7aはスリット12と貫通孔8とに接続されている。このように構成することで、第2冷媒流路7a及び冷媒流路11に連続して流れる冷媒により、平滑コンデンサ10、複数の第1半導体素子14、及び複数の第2半導体素子15のそれぞれを冷却することができる。 As shown in FIG. 11, the cooling jacket 7 is provided on the opposite side of the flow path forming member 1a from the coolant flow path 11 side. A second coolant channel 7a through which coolant flows is formed in the space between the cooling jacket 7 and the channel forming member 1a. The second coolant channel 7a includes a first portion opposite to the portion of the channel forming member 1a provided with the smoothing capacitor 10, and a portion of the channel forming member 1a provided with the coolant channel 11. It has a second portion which is the portion opposite to the . A second coolant channel 7 a formed in the second portion is connected to at least one of the slit 12 and the through hole 8 . Since the second coolant channel 7a is connected to one of the slit 12 and the through hole 8, the second coolant channel 7a and the coolant channel 11 are in communication. In the power conversion device 100 shown in FIG. 12, the second coolant channel 7a and the slit 12 are connected. In the power conversion device 100 shown in FIG. 13 , the second coolant flow paths 7a are connected to the slits 12 and the through holes 8 . With this configuration, each of the smoothing capacitor 10, the plurality of first semiconductor elements 14, and the plurality of second semiconductor elements 15 is cooled by the refrigerant continuously flowing through the second refrigerant flow path 7a and the refrigerant flow path 11. Allow to cool.

冷却ジャケット7は、例えば、アルミニウムにより作製される。冷却ジャケット7は、例えば、プレス成形によって形成された凹部及び突出部を有した1枚板である。冷却ジャケット7を1つの部材で構成することで、電力変換装置100のコストを抑制することができる。凹部及び突出部により、第2冷媒流路7aと、第2冷媒流路7aにならない非流路部7bとが冷却ジャケット7に形成される。冷却ジャケット7は、非流路部7bにおいて流路形成部材1aに取り付けられる。冷却ジャケット7の取り付けは、冷媒を封止できるように、例えば、シール剤及びねじ止めにより行われる。冷却ジャケット7を流路形成部材1aに取り付けることで、冷媒流路11に連通した第2冷媒流路7aが形成される。冷却ジャケット7は、第2冷媒流路7aに冷媒を供給する流入口7c、及び冷媒を排出する排出口7dを有する。流入口7cから第2冷媒流路7aに流入した冷媒は、平滑コンデンサ10が熱的に接続された流路形成部材1aの部分の第2冷媒流路7aの側(第1部分)を流れた後、スリット12または貫通孔8から冷媒流路11に流入する。 The cooling jacket 7 is made of aluminum, for example. The cooling jacket 7 is, for example, a single plate having recesses and projections formed by press molding. By configuring the cooling jacket 7 with one member, the cost of the power converter 100 can be suppressed. The recessed portion and the projecting portion form the cooling jacket 7 with a second coolant channel 7a and a non-channel portion 7b that does not become the second coolant channel 7a. The cooling jacket 7 is attached to the flow path forming member 1a at the non-flow path portion 7b. The cooling jacket 7 is attached by, for example, sealing agent and screwing so that the coolant can be sealed. By attaching the cooling jacket 7 to the channel forming member 1a, a second coolant channel 7a communicating with the coolant channel 11 is formed. The cooling jacket 7 has an inlet 7c for supplying the coolant to the second coolant channel 7a and an outlet 7d for discharging the coolant. The refrigerant flowing into the second refrigerant passage 7a from the inlet 7c flows through the second refrigerant passage 7a side (first portion) of the portion of the passage forming member 1a to which the smoothing capacitor 10 is thermally connected. After that, the coolant flows into the coolant channel 11 through the slit 12 or the through hole 8 .

図12に示した電力変換装置100における冷媒の流れについて説明する。冷媒は、流入口7cから第2冷媒流路7aに流入し、第1部分を流れて最初に平滑コンデンサ10を冷却する。冷媒は、第2部分からスリット12を介して冷媒流路11に流入し、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却する。冷媒は、貫通孔8及び排出口7dを介して外部に排出される。冷媒流路11における冷媒の流れは、図2に示した冷媒の流れと同様である。 The flow of coolant in the power converter 100 shown in FIG. 12 will be described. The coolant flows into the second coolant channel 7a from the inlet 7c and flows through the first portion to cool the smoothing capacitor 10 first. The coolant flows from the second portion through the slits 12 into the coolant channel 11, and cools the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 with the coolant having a uniform temperature. The coolant is discharged to the outside through the through hole 8 and the discharge port 7d. The coolant flow in the coolant channel 11 is the same as the coolant flow shown in FIG.

図13に示した電力変換装置100における冷媒の流れについて説明する。冷媒は、流入口7cから第2冷媒流路7aに流入し、第1部分を流れて最初に平滑コンデンサ10を冷却する。冷媒は、貫通孔8を介して冷媒流路11に流入し、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15のそれぞれを均等な温度の冷媒で冷却する。冷媒は、スリット12を介して第2部分に流入する。冷媒は、排出口7dを介して外部に排出される。冷媒流路11における冷媒の流れは、図5に示した冷媒の流れと同様である。 The flow of coolant in the power converter 100 shown in FIG. 13 will be described. The coolant flows into the second coolant channel 7a from the inlet 7c and flows through the first portion to cool the smoothing capacitor 10 first. The coolant flows into the coolant channel 11 through the through-holes 8 and cools each of the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 with the coolant having a uniform temperature. Coolant flows through the slit 12 into the second portion. The refrigerant is discharged to the outside through the discharge port 7d. The coolant flow in the coolant channel 11 is the same as the coolant flow shown in FIG.

通常、平滑コンデンサ10における発熱は、複数の第1半導体素子14及び複数の第2半導体素子15における発熱よりも小さい。そのため、平滑コンデンサ10を冷却した冷媒の温度上昇は比較的小さいので、電力変換装置100を冷却する冷媒の流路としては、平滑コンデンサ10を冷却した後に半導体素子を冷却することで、電力変換装置全体の冷却を最適化することができる。 Normally, heat generation in the smoothing capacitor 10 is smaller than heat generation in the plurality of first semiconductor elements 14 and the plurality of second semiconductor elements 15 . Therefore, the temperature rise of the coolant that cools the smoothing capacitor 10 is relatively small. Overall cooling can be optimized.

図12に示した電力変換装置100においては、冷却ジャケット7に電力変換装置100としての冷媒の排出口を排出口7dとして形成しているがこれに限るものではない。貫通孔8の部分から外部に直接冷媒を排出する構造でも構わない。図13に示した電力変換装置100においては、冷却ジャケット7に電力変換装置100としての冷媒の排出口を排出口7dとして形成しているがこれに限るものではない。スリット12の部分から外部に直接冷媒を排出する構造でも構わない。図13に示した電力変換装置100において、スリット12の部分から外部に直接冷媒を排出する場合、第2冷媒流路7aは貫通孔8のみと接続される。スリット12と排出口7dとの間に第2冷媒流路7aが形成されないためである。 In the power conversion device 100 shown in FIG. 12, the cooling jacket 7 is formed with the discharge port 7d of the coolant as the power conversion device 100, but the cooling jacket 7 is not limited to this. A structure in which the coolant is directly discharged to the outside from the through hole 8 may be used. In the power conversion device 100 shown in FIG. 13, the cooling jacket 7 is formed with the discharge port 7d of the refrigerant as the power conversion device 100, but it is not limited to this. A structure in which the coolant is directly discharged to the outside from the slit 12 may be used. In the power conversion device 100 shown in FIG. 13 , when the coolant is directly discharged to the outside from the slit 12 portion, the second coolant flow path 7 a is connected only to the through hole 8 . This is because the second coolant channel 7a is not formed between the slit 12 and the discharge port 7d.

また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Also, while this application has described various exemplary embodiments and examples, various features, aspects, and functions described in one or more of the embodiments may vary from particular embodiment to specific embodiment. The embodiments are applicable singly or in various combinations without being limited to the application.
Accordingly, numerous variations not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed herein. For example, modification, addition or omission of at least one component, extraction of at least one component, and combination with components of other embodiments shall be included.

1 筐体、1a 流路形成部材、1b 側壁、2 ベース板、3 半導体モジュール、4a 第1冷却フィン、4b 第2冷却フィン、5 壁、6 スリット仕切り部、7 冷却ジャケット、7a 第2冷媒流路、7b 非流路部、7c 流入口、7d 排出口、8 貫通孔、9 仕切り部、10 平滑コンデンサ、11 冷媒流路、12 スリット、12a、12b、12c スリット、13a、13b、13c、13d 半導体素子、14 第1半導体素子、15 第2半導体素子、20 絶縁材、21 導電部材、22 はんだ、23 封止部材、100 電力変換装置、110 冷媒流路、200 電力変換装置 Reference Signs List 1 housing 1a flow path forming member 1b side wall 2 base plate 3 semiconductor module 4a first cooling fin 4b second cooling fin 5 wall 6 slit partition 7 cooling jacket 7a second coolant flow path, 7b non-flow path portion, 7c inlet, 7d outlet, 8 through hole, 9 partition, 10 smoothing condenser, 11 refrigerant flow path, 12 slit, 12a, 12b, 12c slit, 13a, 13b, 13c, 13d Semiconductor element 14 First semiconductor element 15 Second semiconductor element 20 Insulating material 21 Conductive member 22 Solder 23 Sealing member 100 Power converter 110 Coolant flow path 200 Power converter

Claims (12)

板状に形成されたベース板と、
前記ベース板の一方の面に平行な特定の方向を第1方向とし、前記ベース板の一方の面に平行な前記第1方向に直交する方向を第2方向とし、前記ベース板の一方の面における前記第1方向の一方側に、前記第2方向に並べて設けられた複数の第1半導体素子と、
前記ベース板の一方の面における前記第1方向の他方側に、前記第2方向に並べて設けられた複数の第2半導体素子と、
前記ベース板の他方の面と間隔を空けて対向した壁を有し、前記間隔を冷媒が流れる冷媒流路を形成した流路形成部材と、を備え、
前記壁は、前記ベース板の一方の面に垂直な方向に見て、複数の前記第1半導体素子と複数の前記第2半導体素子との間に、前記壁を貫通し、前記第2方向に延びた1つまたは複数に分割されたスリットと、前記壁における前記スリットよりも前記第2方向の一方側の部分において前記壁を貫通した貫通孔と、を有し、
前記冷媒流路に、前記スリットと前記貫通孔との間を、前記第1方向の一方側の隙間と前記第1方向の他方側の隙間とを設けた状態で、前記第1方向に延出し、仕切る仕切り部を有し、
前記スリット及び前記貫通孔の一方が、前記冷媒流路に冷媒を供給する供給口であり、
前記スリット及び前記貫通孔の他方が、前記冷媒流路から冷媒を排出する排出口である電力変換装置。
a base plate formed in a plate shape;
A specific direction parallel to one surface of the base plate is defined as a first direction, a direction orthogonal to the first direction parallel to one surface of the base plate is defined as a second direction, and one surface of the base plate a plurality of first semiconductor elements arranged side by side in the second direction on one side of the first direction in
a plurality of second semiconductor elements arranged side by side in the second direction on the other side of the first direction on one surface of the base plate;
a flow path forming member having a wall facing the other surface of the base plate with a gap therebetween and forming a coolant flow path in which a coolant flows through the gap;
When viewed in a direction perpendicular to one surface of the base plate, the wall extends between the plurality of first semiconductor elements and the plurality of second semiconductor elements, penetrating the wall and extending in the second direction. a slit divided into one or a plurality of extending slits, and a through hole penetrating the wall at a portion of the wall on one side of the slit in the second direction,
Between the slit and the through-hole, the coolant channel extends in the first direction with a gap on one side in the first direction and a gap on the other side in the first direction. , having a partition part for partitioning,
one of the slit and the through hole is a supply port for supplying a coolant to the coolant channel;
The power conversion device, wherein the other of the slit and the through hole is a discharge port for discharging the coolant from the coolant channel.
前記冷媒流路に、前記スリットが設けられた領域において、前記第2方向の一か所または複数箇所に、前記第1方向の一方側の隙間と前記第1方向の他方側の隙間とを設けた状態で、前記第1方向に延び、前記第2方向の一方側と他方側とを仕切る単数または複数のスリット仕切り部を有している請求項1に記載の電力変換装置。 A gap on one side in the first direction and a gap on the other side in the first direction are provided at one or a plurality of positions in the second direction in the region in which the slit is provided in the coolant channel. 2 . The power conversion device according to claim 1 , further comprising a single or a plurality of slit partitions extending in the first direction and partitioning the one side and the other side in the second direction. 単数または複数の前記第1半導体素子、及び単数または複数の前記第2半導体素子から形成された半導体モジュールの複数を備え、
複数の前記半導体モジュールは、前記ベース板の一方の面と熱的に接続され、前記第2方向に並べて配置され、
前記スリット仕切り部は、前記ベース板の一方の面に垂直な方向に見て、複数の半導体モジュールの間に配置されている請求項2に記載の電力変換装置。
a plurality of semiconductor modules formed from one or more of the first semiconductor elements and one or more of the second semiconductor elements;
the plurality of semiconductor modules are thermally connected to one surface of the base plate and arranged side by side in the second direction;
3. The power converter according to claim 2, wherein said slit partitioning portion is arranged between a plurality of semiconductor modules when viewed in a direction perpendicular to one surface of said base plate.
前記壁は、複数に分割された前記スリットを有し、
前記スリットの分割箇所に、前記スリット仕切り部が設けられている請求項2または3に記載の電力変換装置。
The wall has the slit divided into a plurality,
4. The power conversion device according to claim 2, wherein the slit partitioning portion is provided at the dividing portion of the slit.
前記スリットが、前記冷媒流路に冷媒を供給する供給口であり、前記貫通孔が、前記冷媒流路から冷媒を排出する排出口であり、
前記スリットは、前記第2方向の一方側において前記第2方向の他方側よりも大きい幅を有している請求項1から4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The slit is a supply port for supplying a coolant to the coolant channel, the through hole is a discharge port for discharging the coolant from the coolant channel,
The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the slit has a width larger on one side in the second direction than on the other side in the second direction.
前記スリットの幅は、前記第2方向の一方側に向かうに従って、連続的または段階的に前記第2方向の他方側よりも広くなっている請求項5に記載の電力変換装置。 6. The power converter according to claim 5, wherein the width of said slit is wider than the other side in said second direction continuously or stepwise toward one side in said second direction. 複数の前記第1半導体素子及び複数の前記第2半導体素子のそれぞれは、一列に並べて設けられている請求項1から6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the plurality of first semiconductor elements and the plurality of second semiconductor elements are arranged in a line. 複数の前記第1半導体素子及び複数の前記第2半導体素子のそれぞれは、同数である請求項1から7のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of first semiconductor elements and the plurality of second semiconductor elements are the same in number. 前記流路形成部材を有し、前記ベース板、複数の前記第1半導体素子、及び複数の前記第2半導体素子を収容した筐体と、
前記筐体に収容され、前記流路形成部材に熱的に接続された平滑コンデンサと、
前記流路形成部材の前記冷媒流路の側とは反対側に設けられ、前記流路形成部材との間の空間に冷媒が流れる第2冷媒流路を形成した冷却ジャケットと、を備え、
前記第2冷媒流路は、前記スリット及び前記貫通孔の一方に接続されている請求項1から8のいずれか1項に記載の電力変換装置。
a housing having the flow path forming member and housing the base plate, the plurality of first semiconductor elements, and the plurality of second semiconductor elements;
a smoothing capacitor housed in the housing and thermally connected to the flow path forming member;
a cooling jacket provided on the side opposite to the coolant channel side of the channel forming member and forming a second coolant channel through which a coolant flows in a space between the channel forming member;
The power converter according to any one of claims 1 to 8, wherein the second coolant channel is connected to one of the slit and the through hole.
前記第2冷媒流路に流入した冷媒は、前記平滑コンデンサが熱的に接続された前記流路形成部材の部分の前記第2冷媒流路の側を流れた後、前記スリットまたは前記貫通孔から前記冷媒流路に流入する請求項9に記載の電力変換装置。 The coolant that has flowed into the second coolant channel flows through the second coolant channel side of the portion of the channel forming member to which the smoothing capacitor is thermally connected, and then through the slit or the through hole. 10. The power conversion device according to claim 9, wherein the coolant flows into the coolant channel. 前記ベース板の他方の面に垂直な方向に見て、少なくとも複数の前記第1半導体素子に重複する前記ベース板の他方の面の部分に設けられた第1冷却フィンと、
前記ベース板の他方の面に垂直な方向に見て、少なくとも複数の前記第2半導体素子に重複する前記ベース板の他方の面の部分に設けられた第2冷却フィンと、を備えた請求項1から10のいずれか1項に記載の電力変換装置。
a first cooling fin provided on a portion of the other surface of the base plate that overlaps at least a plurality of the first semiconductor elements when viewed in a direction perpendicular to the other surface of the base plate;
and second cooling fins provided on a portion of the other surface of the base plate overlapping at least the plurality of second semiconductor elements when viewed in a direction perpendicular to the other surface of the base plate. 11. The power converter according to any one of 1 to 10.
前記ベース板は、矩形板状に形成され、前記ベース板の一方の面の各辺が、前記第1方向または前記第2方向に平行に配置されている請求項1から11のいずれか1項に記載の電力変換装置。 12. Any one of claims 1 to 11, wherein the base plate is formed in a rectangular plate shape, and each side of one surface of the base plate is arranged parallel to the first direction or the second direction. The power conversion device according to .
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016006826A (en) 2014-06-20 2016-01-14 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Semiconductor module
WO2018073965A1 (en) 2016-10-21 2018-04-26 三菱電機株式会社 Semiconductor module and power conversion device
JP2019079850A (en) 2017-10-20 2019-05-23 株式会社ケーヒン・サーマル・テクノロジー Liquid-cooled cooler
JP2020022288A (en) 2018-08-01 2020-02-06 株式会社デンソー Electric power conversion device
US20200359528A1 (en) 2019-05-10 2020-11-12 Cooler Master Co., Ltd. Flow-rate adjustment component and liquid cooling device
WO2020240777A1 (en) 2019-05-30 2020-12-03 三菱電機株式会社 Semiconductor device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016006826A (en) 2014-06-20 2016-01-14 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Semiconductor module
WO2018073965A1 (en) 2016-10-21 2018-04-26 三菱電機株式会社 Semiconductor module and power conversion device
JP2019079850A (en) 2017-10-20 2019-05-23 株式会社ケーヒン・サーマル・テクノロジー Liquid-cooled cooler
JP2020022288A (en) 2018-08-01 2020-02-06 株式会社デンソー Electric power conversion device
US20200359528A1 (en) 2019-05-10 2020-11-12 Cooler Master Co., Ltd. Flow-rate adjustment component and liquid cooling device
WO2020240777A1 (en) 2019-05-30 2020-12-03 三菱電機株式会社 Semiconductor device

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