WO2015025594A1 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015025594A1
WO2015025594A1 PCT/JP2014/065673 JP2014065673W WO2015025594A1 WO 2015025594 A1 WO2015025594 A1 WO 2015025594A1 JP 2014065673 W JP2014065673 W JP 2014065673W WO 2015025594 A1 WO2015025594 A1 WO 2015025594A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow path
capacitor
circuit board
forming body
power
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/065673
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
総徳 錦見
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立オートモティブシステムズ株式会社 filed Critical 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority to US14/902,365 priority Critical patent/US9717167B2/en
Priority to CN201480045368.8A priority patent/CN105474767B/zh
Priority to JP2015532746A priority patent/JP6117362B2/ja
Priority to EP14837151.1A priority patent/EP3038245B1/en
Publication of WO2015025594A1 publication Critical patent/WO2015025594A1/ja

Links

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
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • 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
    • 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
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc 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
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc 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
    • 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
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20854—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • 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
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/52—Cooling of switch parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/331—Disposition
    • H01L2224/3318—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/33181—On opposite sides of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/117—Stacked arrangements of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device that converts DC power into AC power or converts AC power into DC power, and more particularly, is a power conversion device used in a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • Patent Document 1 the heat of the control element is cooled via a heat conductive plate that supports the control element, a shelf receiving part that supports the heat conductive plate, and a housing that forms the shelf receiving part.
  • the configuration to be transmitted to is described.
  • it is required to improve the heat dissipation performance of the control element by shortening the heat transfer path until the heat of the control element is transferred to the cooler.
  • An object of the present invention is to improve the cooling performance of the control circuit board.
  • a power conversion device includes a power semiconductor module having a power semiconductor element that converts a direct current into an alternating current, a flow path forming body that forms a flow path space, and a driver circuit board that drives the power semiconductor element.
  • a control circuit board for controlling the driver circuit board, and the flow path forming body forms a first opening for arranging the power semiconductor module to face the flow path space, and
  • the driver circuit board is disposed at a position facing the surface of the flow path forming body in which the first opening is formed, and the flow path forming body is parallel to the arrangement direction of the power semiconductor module and the driver circuit board.
  • the projection part of the control circuit board is So as to overlap the projection of the space, it is arranged on the side surface portion via a projection projecting from the side surface portion.
  • the cooling performance of the control circuit board can be improved.
  • FIG. 1 is a system diagram showing a system of a hybrid vehicle. It is a circuit diagram which shows the structure of the electric circuit shown in FIG. 1 is an external view of a power conversion device 200.
  • FIG. 1 is an external view of a power conversion device 200.
  • FIG. It is a whole perspective view of power semiconductor module 300a. It is sectional drawing when the power semiconductor module 300a of this embodiment is cut
  • FIG. It is sectional drawing which cut
  • FIG. 8 is a cross-sectional view in which components constituting the power conversion device 200 of FIG. 7 are extracted and configured with only a flow path forming body 400, an upper cover 419, and a side cover 422.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view in which a side cover 422 is removed and the control circuit board 421 is disassembled from the power converter 200. It is the side view seen from the side by which the side cover 422 was removed and the control circuit board 421 was arrange
  • FIG. 12 is an external perspective view of the capacitor module 500 shown in FIG. 11 with the capacitor case 501 removed. It is an external appearance perspective view of the capacitor
  • FIG. 14 is an external perspective view of the capacitor module 500 shown in FIG. 13 with the capacitor case 501 removed. It is sectional drawing of the power converter device 200 cut
  • FIG. 1 illustrates a power conversion apparatus targeted by the present invention for a so-called hybrid type vehicle that travels using both an internal combustion engine and an electric motor. It is a system diagram at the time of applying.
  • the power conversion device according to the present invention can be applied not only to a hybrid vehicle but also to a so-called electric vehicle that runs only by an electric motor, and power conversion for driving an electric motor used in a general industrial machine. Although it can be used as a device, a power conversion device applied to a hybrid vehicle will be described as a representative example.
  • FIG. 1 is a diagram showing a control block of a hybrid vehicle, and an internal combustion engine EGN and a motor generator MG are power sources that generate a running torque of the vehicle.
  • Motor generator MG not only generates rotational torque, but also has a function of converting mechanical energy (rotational force) applied to motor generator MG from the outside into electric power.
  • the motor generator MG is, for example, a synchronous motor / generator or an induction motor / generator, and operates as a motor or a generator depending on the operation method as described above.
  • the output side of the internal combustion engine EGN is transmitted to the motor generator MG via the power distribution mechanism TSM, and the rotation torque from the power distribution mechanism TSM or the rotation torque generated by the motor generator MG is transmitted to the wheels via the transmission TM and the differential gear DEF. Is transmitted to.
  • the inverter circuit unit 140 is electrically connected to the battery 136 via a DC connector 138, and power is exchanged between the battery 136 and the inverter circuit unit 140.
  • inverter circuit section 140 When motor generator MG is operated as an electric motor, inverter circuit section 140 generates AC power based on DC power supplied from battery 136 via DC connector 138, and supplies it to motor generator MG via AC terminal 188. To do.
  • the configuration including motor generator MG and inverter circuit unit 140 operates as an electric / power generation unit.
  • the electric / power generation unit may be operated as an electric motor or a generator depending on the operating state, or may be operated by using them properly.
  • the vehicle can be driven only by the power of the motor generator MG by operating the electric / power generation unit as an electric unit by the electric power of the battery 136.
  • the battery 136 can be charged by operating the electric / power generation unit as the power generation unit by the power of the internal combustion engine EGN or the power from the wheels to generate power.
  • the power conversion device 200 includes a capacitor module 500 for smoothing DC power supplied to the inverter circuit unit 140.
  • the power conversion device 200 includes a communication connector 21 for receiving a command from a host control device or transmitting data representing a state to the host control device.
  • a control circuit unit 172 calculates a control amount of the motor generator MG based on a command input from the connector 21.
  • a control pulse is generated based on the calculation result, and the control pulse is supplied to the driver circuit 174. Based on this control pulse, the driver circuit 174 generates a drive pulse for controlling the inverter circuit unit 140.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the inverter circuit unit 140 outputs the power semiconductor modules 300a to 300c of the upper and lower arms composed of the IGBT 328 and the diode 156 that operate as the upper arm and the IGBT 330 and the diode 166 that operate as the lower arm, and outputs the U phase of the AC power to be output. , V phase and W phase.
  • the power semiconductor modules 300a to 300c of the upper and lower arms of each of the three phases output an alternating current from an intermediate electrode 169 that is a midpoint portion of each IGBT 328 and each IGBT 330 of the power semiconductor modules 300a to 300c.
  • AC terminal 159 and AC connector 188 it is connected to an AC bus bar that is an AC power line to motor generator MG.
  • the collector electrode 153 of the IGBT 328 in the upper arm is connected to the capacitor terminal 506 on the positive electrode side of the capacitor module 500 through the positive electrode terminal 157, and the emitter electrode of the IGBT 330 in the lower arm is connected to the capacitor terminal on the negative electrode side of the capacitor module 500 through the negative electrode terminal 158. 504 are electrically connected to each other.
  • control circuit unit 172 receives a control command from the host control device via the connector 21, and based on this, the upper arm or the lower arm of the power semiconductor modules 300a to 300c of each phase constituting the inverter circuit unit 140.
  • a control pulse that is a control signal for controlling the IGBT 328 and the IGBT 330 constituting the arm is generated and supplied to the driver circuit 174.
  • the driver circuit 174 supplies drive pulses for controlling the IGBT 328 and the IGBT 330 constituting the upper arm or the lower arm of the power semiconductor module 150 of each phase to the IGBT 328 and IGBT 330 of each phase based on the control pulse.
  • the IGBT 328 and the IGBT 330 perform conduction or cutoff operation based on the drive pulse from the driver circuit 174, convert the DC power supplied from the battery 136 into three-phase AC power, and the converted power is supplied to the motor generator MG1.
  • the IGBT 328 includes a collector electrode 153, a signal emitter electrode 155, and a gate electrode 154.
  • the IGBT 330 includes a collector electrode 163, a signal emitter electrode 165, and a gate electrode 164.
  • a diode 156 is electrically connected between the collector electrode 153 and the emitter electrode.
  • a diode 166 is electrically connected between the collector electrode 163 and the emitter electrode.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • IGBT is suitable when the DC voltage is relatively high
  • MOSFET is suitable when the DC voltage is relatively low.
  • the capacitor module 500 includes a plurality of positive electrode side capacitor terminals 506, a plurality of negative electrode side capacitor terminals 504, a positive electrode side power supply terminal 509, and a negative electrode side power supply terminal 508.
  • High voltage DC power from the battery 136 is supplied to the positive power supply terminal 509 and the negative power supply terminal 508 via the DC connector 138, and the plurality of positive capacitor terminals 506 and the plurality of negative capacitors on the capacitor module 500 are provided.
  • the voltage is supplied from the terminal 504 to the inverter circuit unit 140.
  • the DC power converted from the AC power by the inverter circuit unit 140 is supplied to the capacitor module 500 from the positive capacitor terminal 506 and the negative capacitor terminal 504, and is connected to the DC connector 138 from the positive power terminal 509 and the negative power terminal 508. Is supplied to the battery 136 and stored in the battery 136.
  • the control circuit unit 172 includes a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) for performing arithmetic processing on the switching timing of the IGBT 328 and the IGBT 330.
  • microcomputer As input information to the microcomputer, there are a target torque value required for the motor generator MG, a current value supplied from the upper and lower arm power semiconductor module 150 to the motor generator MG, and a magnetic pole position of the rotor of the motor generator MG1.
  • the target torque value is based on a command signal output from a host controller (not shown), and the current value is detected based on a detection signal from a current sensor.
  • the magnetic pole position is detected based on a detection signal output from a rotating magnetic pole sensor (not shown) such as a resolver provided in the motor generator MG.
  • FIG. 3 is an external view of the power conversion device 200.
  • FIG. 4 is an external view of the power conversion device 200.
  • the housing 400 is made of metal, for example, an aluminum alloy, and is a box-shaped rectangular parallelepiped having a pair of short side walls and long side walls.
  • the case 400 houses the capacitor module 500, the power semiconductor modules 300a to 300c, the control circuit unit 172, the driver circuit 174, and the like.
  • the casing 400 includes a first long side wall portion 400A that forms an opening for inserting the capacitor module 500, the power semiconductor modules 300a to 300c, and the like, and a second long side wall portion 400B to which the lower cover 404 is fixed.
  • the pipe 406 is provided in the lower cover 404 and allows the cooling medium to flow in or out.
  • the flow path forming body 440 is disposed at the bottom of the housing 400.
  • the flow path forming body 440 is formed integrally with the housing 400 by aluminum casting, resin molding, or the like.
  • the cooling medium flows into the pipe 406, flows through the flow path space formed between the lower cover 404 and the flow path forming body 440, and further passes through the flow path space (described later) in the flow path forming body 440. , Flows out of the pipe 406.
  • the capacitor module 500 is disposed in a storage portion 402 provided on a side portion of the flow path forming body 440.
  • the heat dissipation sheet 407 is disposed between the low wall portion of the storage unit 402 and the capacitor module 500.
  • the heat dissipating sheet 407 is provided with a heat dissipating function for releasing the heat of the capacitor module 500 to the housing 400, the lower cover 404, and the flow path forming body 440, and further has an insulating function with respect to the housing 400, the lower cover 404, and the flow path forming body 440.
  • Three openings 403 are formed on the upper surface of the flow path forming body 440.
  • the opening 403 is connected to a flow path space (described later) in the flow path forming body 440.
  • Each of the power semiconductor modules 300a to 300c is inserted into the flow path space from the three openings 403. Therefore, the power semiconductor modules 300a to 300c have a liquid-tight configuration by themselves and seal the flow path space with the flow path forming body 440 by seal packing or the like. Therefore, the power modules 300a to 300c are configured to be cooled by directly contacting the cooling medium.
  • the DC side storage port 409 and the AC side storage port 410 are formed in the side wall portion 400E provided near the flow path forming body 440.
  • the DC terminal 408 is stored in the DC side storage port 409.
  • the three AC terminals 470 are stored in the AC side storage port 410.
  • the three AC connection bus bars 416 connect the AC terminal 470 and each power semiconductor module 300a to 300c.
  • the current sensor 411 is disposed in a space between the power semiconductor modules 300a to 300c and the side wall portion 400E.
  • the cooling board 413 is disposed so as to cover the upper part of the capacitor module 500, the power semiconductor modules 300a to 300c, and the current sensor 411.
  • the cooling board 413 is fixed to the casing 400 and transfers heat to the casing 400.
  • the cooling board 413 may be directly fixed to the flow path forming body 440. As a result, the cooling board 413 releases heat from the capacitor module 500 and heat from the AC connection bus bar 416 to the flow path forming body 440.
  • the heat radiating sheet 415 is disposed between the capacitor module 500 and the cooling board 413, and releases the heat of the capacitor module 500 to the cooling board 413.
  • the heat radiating sheet 417 is disposed between the AC connection bus bar 416 and the cooling board 413, and releases the heat of the motor flowing in from the AC terminal 408 to the cooling board 413 through the AC connection bus bar 416 and the heat radiating sheet 417.
  • the driver circuit board 418 is disposed on the opposite side of the power semiconductor modules 300a to 300c with the cooling board 413 interposed therebetween.
  • the upper cover 419 is fixed to the housing 400 with a housing fixing screw 420 so as to close the opening of the first long side wall portion 400A.
  • the control circuit board 421 is disposed on the side surface part 430 provided on the first short side wall part 400C.
  • FIG. 5 is an overall perspective view of the power semiconductor module 300a.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the power semiconductor module 300a according to the present embodiment taken along the cross section D and viewed from the direction E.
  • the power semiconductor modules 300a to 300c all have the same structure, and the structure of the power semiconductor module 300a will be described as a representative.
  • the signal terminal 325U corresponds to the gate electrode 154 and the signal emitter electrode 155 disclosed in FIG.
  • the signal terminal 325L corresponds to the gate electrode 164 and the emitter electrode 165 disclosed in FIG.
  • the DC positive terminal 315B is the same as the positive terminal 157 disclosed in FIG. 2, and the DC negative terminal 319B is the same as the negative terminal 158 disclosed in FIG.
  • the AC terminal 320B is the same as the AC terminal 159 disclosed in FIG.
  • the IGBT 328, the IGBT 330, the diode 156, and the diode 166 are sandwiched between the conductor plate 341 and the conductor plate 342, and are fixed to the conductor plate 341 and the conductor plate 342 via a solder material.
  • the IGBT 328, the IGBT 330, the diode 156, and the diode 166 function as power semiconductor elements.
  • the module case 304 is made of a member having electrical conductivity, for example, an aluminum alloy material (Al, AlSi, AlSiC, Al—C, etc.).
  • the insertion port 306 is formed on one surface of the module case 304, and the insertion conductor plate 341, the conductor plate 342, and the like are inserted therein.
  • the flange 304 ⁇ / b> B is formed so as to surround the outer periphery of the insertion port 306.
  • the first heat radiating surface 307A is disposed at a position facing the second heat radiating surface 307B via the IGBT 328, the GBT 330, and the like.
  • the first heat dissipating part 307A and the second heat dissipating surface 307B have a larger area than the other surfaces of the module case 304 and enhance heat dissipation.
  • the metal module case 304 having such a shape even when the module case 304 is inserted into the coolant channel 19 through which a coolant such as water or oil flows, a seal against the coolant can be secured by the flange 304B.
  • the cooling medium can be prevented from entering the module case 304 with a simple configuration.
  • the gutter fin 305 is formed in each of the first heat radiation part 307A and the second heat radiation part 307B.
  • the thin portion 304A is formed on the outer periphery of the first heat radiating surface 307A and the second heat radiating surface 307B, and is formed to be extremely thinner than the first heat radiating surface 307A and the second heat radiating surface 307B. Since the thin portion 304A is extremely thin to such an extent that it can be easily deformed by pressurizing the first heat radiating portion 307A or the second heat radiating portion 307B, the conductive plate 341, the conductive plate 342, etc. are inserted. Productivity is improved.
  • the conductor plate 341 and the conductor plate 342 are sealed with the first sealing resin 348 with a part thereof exposed.
  • the exposed surfaces of the conductor plate 341 and the conductor plate 342 are thermocompression bonded to the insulating sheet 333.
  • etc., And the inner wall of the module case 304 can be decreased, and the generated heat of a power semiconductor element can be efficiently transmitted to the fin 305.
  • the insulating sheet 333 with a certain degree of thickness and flexibility, the generation of thermal stress can be absorbed by the insulating sheet 333, which is favorable for use in a power conversion device for a vehicle having a large temperature change. .
  • the DC positive electrode wiring 315 ⁇ / b> A and the DC negative electrode wiring 319 ⁇ / b> A protrude from the insertion port 306 and are electrically connected to the capacitor module 500.
  • the DC positive terminal 315B (157) is formed at the tip of the DC positive wiring 315A.
  • the DC negative terminal 319B (158) is formed at the tip of the DC negative wiring 319A.
  • AC wiring 320A protrudes from insertion port 306 and supplies AC power to motor generator MG1 or MG2.
  • the AC terminal 320B (159) is formed at the tip of the AC wiring 320A.
  • the signal wiring 324U and the signal wiring 324L protrude from the insertion port 306 and are electrically connected to the driver circuit 174.
  • the signal terminal 325U (154, 155) and the signal terminal 325L (164, 165) are formed at the tips of the signal wiring 324U and the signal wiring 324L.
  • the wiring insulating portion 608 is disposed between the DC positive electrode wiring 315A and the DC negative electrode wiring 319A. Thereby, the current that instantaneously flows during the switching operation of the power semiconductor element flows in the opposite direction. As a result, the magnetic fields produced by the currents cancel each other out, and this action can reduce the inductance.
  • the AC wiring 320A and the signal terminals 325U and 325L also extend in the same direction as the DC positive wiring 315A and the DC negative wiring 319A.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the power conversion device 200 cut along the plane A shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view that includes only the flow path forming body 400, the upper cover 419, and the side cover 422 by extracting the components that constitute the power conversion device 200 of FIG.
  • the power semiconductor modules 300a to 300c are inserted from the opening 403 and disposed in the flow path space 480 of the flow path forming body 440. Thereby, the power semiconductor module can be disposed so as to face the flow path space 480.
  • the power semiconductor modules 300a to 300c are arranged in the flow path space 480.
  • a plurality of flow path pipes having flow paths formed therein are provided, and the flow path pipes are provided in the power semiconductor modules 300a to 300c. You may comprise so that 300c may be pinched
  • the driver circuit board 418 is disposed at a position facing the surface of the flow path forming body 440 in which the opening 403 is formed.
  • the flow path forming body 440 forms a side surface portion 430 formed in parallel with the arrangement direction of the power semiconductor module 300a and the driver circuit board 418.
  • the side surface part 430 is formed integrally with the flow path forming body 440.
  • the side surface part 430 is configured separately from the flow path forming body 440, and the flow path forming body 440 and the heat dissipation sheet are used. You may comprise so that it may connect thermally.
  • the protruding portion 485A is formed on the side surface portion 430 and protrudes in the direction in which the control circuit board 421 is disposed.
  • the end of the protrusion 485A is in thermal contact with the control circuit board 421.
  • a heat radiating sheet or heat radiating grease is disposed between the protruding portion 485A and the control circuit board 421.
  • the power semiconductor module 300a has a second flow path so that the first flow path space 481 is provided between one inner wall of the flow path space 480 shown in FIG. 8 and the first heat radiation part 307A of the power semiconductor module 300a.
  • the channel space 482 is arranged in the channel space 480 so that the channel space 482 is provided between the other inner wall of the channel space 480 and the second heat radiation part 07B.
  • the side part 430 is formed so as to face the power semiconductor module 300a with the first flow path space 481 interposed therebetween.
  • the side surface portion 430 can be efficiently cooled by one inner wall of the flow path space 480 forming the first flow path space 481, and the cooling performance of the control circuit board 421 can be improved.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view in which the side cover 422 is removed and the control circuit board 421 is disassembled from the power converter 200.
  • the protruding portion 485B is formed on the side surface portion 430 separately from the protruding portion 485A. Thereby, although the heat dissipation of the control circuit board 421 is further improved, any one of the protruding portion 485A and the protruding portion 485B may be used.
  • the first storage space 471 is provided between the surface of the flow path forming body 440 where the opening 403 is formed, the inner wall of the housing 400, and the upper cover 419.
  • the driver circuit board 418 is disposed in the first storage space 470.
  • the second storage space 472 is provided between the side surface portion 430 and the side surface cover 422 of the flow path forming body 440.
  • the control circuit board 421 is disposed in the second storage space 472.
  • the wall 473 partitions the first storage space 471 and the second storage space 472. As shown in FIG. 9, the opening 474 is formed in the wall 473 so as to connect the first storage space 471 and the second storage space 472.
  • the wiring 490 electrically connects the driver circuit board 418 and the control circuit board 421 through the opening 474. Accordingly, the driver circuit board 418 can shield the radiated electromagnetic noise by the wall 473, and can protect the control circuit board 421 from the electromagnetic noise.
  • FIG. 10 is a side view as seen from the side where the side cover 422 is removed and the control circuit board 421 is disposed.
  • the projection part 421S is a projection part of the control circuit board 421 when projected from the vertical direction of the side face part 430.
  • Projection unit 480 ⁇ / b> S is a projection unit of flow path space 480 when projected from the vertical direction of side surface part 430.
  • the control circuit board 421 is disposed on the side surface part 430 via the protruding part 485A and the protruding part 485B protruding from the side surface part 430 so that the projected part 421S of the control circuit board 421 overlaps the projected part 480S of the flow path space 480.
  • Projection part 485AS is a projection part of projection part 485A.
  • Projection part 485BS is a projection part of projection part 485B.
  • the projecting portion 485A or the projecting portion 485B is formed such that the projected portion 485AS or the projected portion 485BS overlaps the projected portion 421S of the control circuit board 421 and the projected portion 480S of the flow path space 480. Thereby, the cooling efficiency of the control circuit board 421 can be further increased.
  • control circuit board 421 is disposed on a surface different from the surface where the driver circuit board 418 is disposed on the surface of the power conversion device 200. Thereby, the control circuit board 421 is protected from electromagnetic noise generated from the driver circuit board 418.
  • the power conversion device 200 does not require an electromagnetic shielding metal plate or the like disposed between the control circuit board 421 and the driver circuit board 418, can reduce the number of parts, and can be reduced in size and cost. Can be achieved.
  • the protruding portion 485A and the protruding portion 485B are integrally formed of the same material as the flow path forming body 440. Thereby, the protrusions 485A and 485B are cooled by the cooling refrigerant, and the cooling performance of the control circuit board 421 can be further improved.
  • the control circuit board 421 has a first region 475 that faces the opening surface of the opening 474. Further, the control circuit board 421 is provided with a connection portion 476 connected to the wiring 490 at a position overlapping the first region 475. As a result, the wiring 490 that connects the control circuit board 421 and the driver circuit board 418 can be shortened, and it is difficult for external noise to ride on the wiring 490. In addition, the wiring impedance can be reduced by shortening the wiring 490.
  • the control circuit board 421 includes a microcomputer 173 that performs a switching operation of the power semiconductor element.
  • the microcomputer 173 is arranged so that the projection part 173S of the microcomputer 173 overlaps the projection part 480S of the flow path space 480.
  • the microcomputer 173 that generates a relatively large amount of heat among the circuit components mounted on the control circuit board 421 can be efficiently cooled.
  • FIG. 11 is an external perspective view of the capacitor module 500 viewed from the side where the capacitor terminals are formed.
  • 12 is an external perspective view of the capacitor module 500 shown in FIG. 11 with the capacitor case 501 removed.
  • FIG. 13 is an external perspective view of the capacitor module 500 as viewed from the side where the capacitor terminals are not formed.
  • FIG. 14 is an external perspective view of the capacitor module 500 shown in FIG. 13 with the capacitor case 501 removed.
  • 15 is a cross-sectional view of the power conversion device 200 cut along the plane B of FIG.
  • the capacitor element 501 smoothes the DC power and supplies the DC power to the power semiconductor modules 300a to 300c.
  • the positive electrode side capacitor conductor plate 502 is connected to the positive electrode side electrode of the capacitor element 501 via the lead terminal 504.
  • the negative electrode side capacitor conductor plate 503 is connected to the negative electrode side electrode of the capacitor element 501 via a lead terminal (not shown).
  • the noise removing capacitor 508 is a capacitor having a smaller capacity than the capacitor element 501, and smoothes a ripple current due to noise.
  • the capacitor case 507 houses the capacitor element 501, the positive-side capacitor conductor plate 502, the negative-side capacitor conductor plate 503, and the noise removing capacitor 508.
  • the capacitor case 507 has an opening 510 on one surface.
  • the conductor protrusion 511 protrudes from the opening 510.
  • the positive side capacitor terminals 505 a to 505 c and the negative side capacitor terminals 506 a to 506 c are branched from the conductor protrusion 511.
  • the positive side capacitor terminal 505a is connected to the DC positive terminal 315B of the power semiconductor module 300a.
  • the positive side capacitor terminal 505b is connected to the direct current positive terminal 315B of the power semiconductor module 300b.
  • the positive side capacitor terminal 505c is connected to the direct current positive terminal 315B of the power semiconductor module 300c.
  • the negative side capacitor terminal 506a is connected to the DC negative terminal 319B of the power semiconductor module 300a.
  • the negative side capacitor terminal 506b is connected to the DC negative terminal 319B of the power semiconductor module 300b.
  • the negative side capacitor terminal 506c is connected to the DC negative terminal 319B of the power semiconductor module 300c.
  • the positive-side power terminal 512 is connected to the positive-side capacitor conductor plate 502 and protrudes from the opening 510.
  • the negative power supply terminal 513 is connected to the negative capacitor conductor plate 503 and protrudes from the opening 510.
  • the positive-side capacitor conductor plate 502 has a conductor heat radiation part 514 protruding from the opening 510.
  • the conductor heat radiating portion 514 is in thermal contact with a flow path forming body that forms a flow path space connected to the pipe 406 via a heat radiating sheet 407 on the flow path side.
  • the heat transmitted from the positive power supply terminal 512 and the DC positive terminal 315B and the heat transmitted from the capacitor element 501 can be efficiently radiated.
  • the capacitor case 507 is arranged in the flow path forming body so that the opening 510 faces the power semiconductor modules 300a to 300c.
  • the conductor heat radiation part 514 is formed along the outer wall of the capacitor case 507 so as to be disposed in the space between the capacitor case 507 and the flow path forming body.
  • the lengths of the positive side capacitor terminals 505a to 505c and the negative side capacitor terminals 506a to 506c can be shortened, and the heat transfer distance of the conductor heat radiating portion 514 can be shortened. Can be further improved.
  • FIG. 16 is an overall perspective view of the cooling board 413 as seen from the upper surface side.
  • FIG. 17 is an overall perspective view of the cooling board 413 as seen from the lower surface side.
  • the cooling board 413 has a heat receiving surface 600 that is in thermal contact with the conductor protrusion 511 of the capacitor module 500 via the heat dissipation sheet 415.
  • the conductor protrusion 511 protrudes from the opening 510 in the form of a single plate and branches to the positive side capacitor terminals 505a to 505c at its tip.
  • the conductor protrusion 511 can be in contact with the heat receiving surface 600 of the cooling board 413 over a wide area, and the cooling performance can be improved.
  • the conductor protruding portion 511 is a portion through which a reflux current flows during switching between the plurality of power semiconductor modules 300a to 300c, and this portion protrudes from the opening 510 and is brought into contact with the cooling board 413. , Greatly contribute to the improvement of cooling performance.
  • grounding terminal 520 shown in FIG. 11 is connected to the noise removing capacitor 508.
  • the grounding terminal 520 protrudes from the side close to the cooling board 413 in the opening 510.
  • the ground terminal 520 protrudes from the opening 510 so as to be disposed in a space between the conductor protrusion 511 and the cooling board 413.
  • a ground connection 601 is formed on the cooling board 413 and connected to the ground terminal 520.
  • the ground connection portion 601 is formed at a position facing the ground terminal 520.
  • the cooling board 413 is connected to the metal casing 400.
  • the noise removing capacitor 508 can be grounded via the cooling board 413, and the cooling board 413 has a heat dissipation function and a grounding function, which contributes to reduction in the number of parts and miniaturization of the power conversion device 200. .
  • inverter circuit unit 156 ... diode, 166 ... diode, 172 ... control circuit unit, 173 ... microcomputer, 174 ... driver circuit, 200 ... power converter, 300a to 300c ... power semiconductor module, 304 ... module case, 304A ... Thin part, 305 ... Fin, 306 ... Insertion port, 307A ... First heat radiating part, 307B ... Second heat radiating part, 315A ... DC positive electrode wiring, 315B ... DC positive electrode terminal, 319A ... DC negative electrode wiring, 319B ... DC negative electrode terminal, 324 ... Signal conductor, 325U, 325L ... Signal terminal, 328 ... IGBT, 330 ...
  • Control circuit board 421S ... Projection part, 430 ... Side face part, 440 ... Channel formation body, 470 ... AC terminal, 473 ... Wall, 474 ... Opening part, 475 ... 1st area

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

　電力変換装置に用いられる制御回路基板の冷却性を向上させることである。　本発明に係る電力変換装置は、パワー半導体モジュールと、流路空間を形成する流路形成体と、ドライバ回路基板と、制御回路基板と、を備え、前記流路形成体は、前記パワー半導体モジュールを前記流路空間と対向させるように配置させるための第１開口部を形成し、前記ドライバ回路基板は、前記第１開口部が形成された前記流路形成体の面と対向する位置に配置され、前記流路形成体は、前記パワー半導体モジュールと前記ドライバ回路基板の配列方向と平行に形成された側面部を形成し、前記制御回路基板は、前記流路形成体の前記側面部の垂直方向から投影した場合、当該制御回路基板の射影部が前記流路空間の射影部と重なるように、当該側面部から突出する突出部を介して当該側面部に配置される。

Description

電力変換装置
　本発明は直流電力を交流電力に変換する、或いは交流電力を直流電力に変換する電力変換装置に係り、特にハイブリッド自動車や電気自動車に用いられる電力変換装置である。
　電力変換装置においては電力変換性能を向上や小型化を図るためには、電力変換装置の内部部品の冷却性の向上が重要である。電力変換装置の筐体に収容されている制御回路基板に実装される電子部品は熱的に弱いため、この電子部品を安価で性能を確保するためには、制御回路基板は冷却を効率的に行うことが求められる。
　特許文献１には、制御素子の熱が、当該制御素子を支持する熱伝導板と、当該熱伝導板を支持する棚受け部と、当該棚受け部を形成する筐体とを介して冷却器に伝達される構成が記載されている。しかしながら電力変換装置の小型化の要望に伴い、制御素子の熱を冷却器に伝達するまでの伝熱経路を短くして、制御素子の放熱性能を向上することが求められる。
ＷＯ２０００／１７９９４
　本発明の課題は、制御回路基板の冷却性を向上させることである。
　本発明に係る電力変換装置は、直流電流を交流電流に変換するパワー半導体素子を有するパワー半導体モジュールと、流路空間を形成する流路形成体と、前記パワー半導体素子を駆動するドライバ回路基板と、前記ドライバ回路基板を制御する制御回路基板と、を備え、前記流路形成体は、前記パワー半導体モジュールを前記流路空間と対向させるように配置させるための第１開口部を形成し、前記ドライバ回路基板は、前記第１開口部が形成された前記流路形成体の面と対向する位置に配置され、前記流路形成体は、前記パワー半導体モジュールと前記ドライバ回路基板の配列方向と平行に形成された側面部を形成し、前記制御回路基板は、前記流路形成体の前記側面部の垂直方向から投影した場合、当該制御回路基板の射影部が前記流路空間の射影部と重なるように、当該側面部から突出する突出部を介して当該側面部に配置される。
　本発明により、制御回路基板の冷却性を向上させることができる。
ハイブリッド自動車のシステムを示すシステム図である。 図１に示す電気回路の構成を示す回路図である。 電力変換装置２００の外観図である。 電力変換装置２００の外観図である。 パワー半導体モジュール３００ａの全体斜視図である。 本実施形態のパワー半導体モジュール３００ａを断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。 図３に示された平面Ａで電力変換装置２００を切断した断面図である。 図７の電力変換装置２００を構成する部品を抜き取り、流路形成体４００、上部カバー４１９、側部カバー４２２のみで構成した断面図である。 側面カバー４２２を取り除き、制御回路基板４２１を電力変換装置２００から分解した分解斜視図である。 側面カバー４２２を取り除き、制御回路基板４２１が配置された側から見た側面図である。 コンデンサ端子が形成された側から見たコンデンサモジュール５００の外観斜視図である。 図１１に示されたコンデンサモジュール５００のコンデンサケース５０１を取り除いた外観斜視図である。 コンデンサ端子が形成されていない側から見たコンデンサモジュール５００の外観斜視図である。 図１３に示されたコンデンサモジュール５００のコンデンサケース５０１を取り除いた外観斜視図である。 図３の平面Ｂで切断した電力変換装置２００の断面図である。 冷却ボード４１３を上面側からみた全体斜視図である。 冷却ボード４１３を下面側からみた全体斜視図である。
　次に図面を使用して本発明に係る実施の形態を説明するが、図１は内燃機関と電動機の両方を使用して走行するいわゆるハイブリッド方式の自動車に本発明が対象とする電力変換装置を適用した場合のシステム図である。
　尚、本発明に係る電力変換装置はハイブリッド方式の自動車のみならず、電動機のみで走行するいわゆる電気自動車にも適用可能であり、また一般産業機械に使用されている電動機を駆動するための電力変換装置としても使用可能であるが、代表例としてハイブリッド方式の自動車に適用した電力変換装置について説明する。
　図１はハイブリッド方式の自動車の制御ブロックを示す図であり、内燃機関ＥＧＮおよびモータジェネレータＭＧは自動車の走行用トルクを発生する動力源である。また、モータジェネレータＭＧは回転トルクを発生するだけでなく、モータジェネレータＭＧに外部から加えられる機械エネルギ(回転力)を電力に変換する機能を有する。モータジェネレータＭＧは、例えば同期電動/発電機あるいは誘導電動/発電機であり、上述のごとく運転方法により電動機としても発電機としても動作する。
　内燃機関ＥＧＮの出力側は動力分配機構ＴＳＭを介してモータジェネレータＭＧに伝達され、動力分配機構ＴＳＭからの回転トルクあるいはモータジェネレータＭＧが発生する回転トルクは、トランスミッションＴＭおよびデファレンシャルギアＤＥＦを介して車輪に伝達される。
　一方、回生制動の運転時には、車輪から回転トルクがモータジェネレータＭＧに伝達され、伝達されてきた回転トルクに基づいて交流電力を発生する。発生した交流電力は後述するように電力変換装置２００により直流電力に変換され、高電圧用のバッテリ１３６を充電し、充電された電力は再び走行エネルギとして使用される。
　次に電力変換装置２００について説明する。インバータ回路部１４０はバッテリ１３６と直流コネクタ１３８を介して電気的に接続されており、バッテリ１３６とインバータ回路部１４０との相互において電力の授受が行われる。
　モータジェネレータＭＧを電動機として動作させる場合には、インバータ回路部１４０は直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６から供給された直流電力に基づき交流電力を発生し、交流端子１８８を介してモータジェネレータＭＧに供給する。モータジェネレータＭＧとインバータ回路部１４０からなる構成は電動/発電ユニットとして動作する。
　電動/発電ユニットは、運転状態に応じて電動機として、或いは発電機として運転する場合、或いはこれらを使い分けて運転する場合がある。尚、本実施形態では、バッテリ１３６の電力によって電動/発電ユニットを電動ユニットとして作動させることにより、モータジェネレータＭＧの動力のみによって車両の駆動ができる。更に、本実施形態では、電動/発電ユニットを発電ユニットとして内燃機関ＥＧＮの動力或いは車輪からの動力によって作動させて発電させることにより、バッテリ１３６の充電ができるようになっている。
　電力変換装置２００は、インバータ回路部１４０に供給される直流電力を平滑化するためのコンデンサモジュール５００を備えている。
　電力変換装置２００は上位の制御装置から指令を受け、あるいは上位の制御装置に状態を表すデータを送信したりするための通信用のコネクタ２１を備えている。コネクタ２１から入力される指令に基づいて制御回路部１７２でモータジェネレータＭＧの制御量を演算する。
　更に電動機として運転するか発電機として運転するかを演算し、演算結果に基づいて制御パルスを発生してドライバ回路１７４へ制御パルスを供給する。この制御パルスに基づいてドライバ回路１７４がインバータ回路部１４０を制御するための駆動パルスを発生する。
　次に、図２を用いてインバータ回路部１４０の回路構成を説明するが、半導体素子として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを使用しており、以下略してＩＧＢＴと表現している。
　インバータ回路部１４０は、上アームとして動作するＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６と、下アームとして動作するＩＧＢＴ３３０及びダイオード１６６と、からなる上下アームのパワー半導体モジュール３００aないし３００ｃを、出力しようとする交流電力のＵ相，Ｖ相，Ｗ相からなる３相に対応して備えている。
　これらの３相はこの実施の形態では、モータジェネレータＭＧの電機子巻線の３相の各相巻線に対応している。３相のそれぞれの上下アームのパワー半導体モジュール３００aないし３００ｃは、パワー半導体モジュール３００aないし３００ｃのそれぞれのＩＧＢＴ３２８とそれぞれのＩＧＢＴ３３０の中点部分である中間電極１６９から交流電流が出力され、この交流電流は交流端子１５９及び交流コネクタ１８８を通して、モータジェネレータＭＧへの交流電力線である交流バスバーと接続される。
　上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３は正極端子１５７を介してコンデンサモジュール５００の正極側のコンデンサ端子５０６に、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極は負極端子１５８を介してコンデンサモジュール５００の負極側のコンデンサ端子５０４にそれぞれ電気的に接続されている。
　上述のように、制御回路部１７２は上位の制御装置からコネクタ２１を介して制御指令を受け、これに基づいてインバータ回路部１４０を構成する各相のパワー半導体モジュール３００aないし３００ｃの上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための制御信号である制御パルスを発生し、ドライバ回路１７４に供給する。
　ドライバ回路１７４は制御パルスに基づき各相のパワー半導体モジュール１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための駆動パルスを各相のＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０に供給する。
　ＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０はドライバ回路１７４からの駆動パルスに基づき、導通あるいは遮断動作を行い、バッテリ１３６から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、この変換された電力はモータジェネレータＭＧ１に供給される。
　ＩＧＢＴ３２８はコレクタ電極１５３と、信号用エミッタ電極１５５と、ゲート電極１５４を備えている。また、ＩＧＢＴ３３０はコレクタ電極１６３と、信号用のエミッタ電極１６５と、ゲート電極１６４を備えている。
　ダイオード１５６がコレクタ電極１５３とエミッタ電極との間に電気的に接続されている。また、ダイオード１６６がコレクタ電極１６３とエミッタ電極との間に電気的に接続されている。
　スイッチング用パワー半導体素子としては金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（以下略してＭＯＳＦＥＴと記す）を用いてもよい、この場合はダイオード１５６やダイオード１６６は不要となる。スイッチング用パワー半導体素子としてＩＧＢＴは直流電圧が比較的高い場合に適していて、ＭＯＳＦＥＴは直流電圧が比較的低い場合に適している。
　コンデンサモジュール５００は、複数の正極側コンデンサ端子５０６と複数の負極側コンデンサ端子５０４と、正極側電源端子５０９と負極側電源端子５０８とを備えている。バッテリ１３６からの高電圧の直流電力は直流コネクタ１３８を介して、正極側電源端子５０９や負極側電源端子５０８に供給され、コンデンサモジュール５００の複数の正極側コンデンサ端子５０６や複数の負極側のコンデンサ端子５０４から、インバータ回路部１４０へ供給される。
　一方、交流電力からインバータ回路部１４０によって変換された直流電力は正極側コンデンサ端子５０６や負極側コンデンサ端子５０４からコンデンサモジュール５００に供給され、正極側電源端子５０９や負極側電源端子５０８から直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６に供給されてバッテリ１３６に蓄積される。
　制御回路部１７２はＩＧＢＴ３２８及びＩＧＢＴ３３０のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）を備えている。マイコンへの入力情報として、モータジェネレータＭＧに対して要求される目標トルク値、上下アームパワー半導体モジュール１５０からモータジェネレータＭＧに供給される電流値、及びモータジェネレータＭＧ１の回転子の磁極位置がある。
　目標トルク値は図示しない上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものであり、電流値は電流センサによる検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、モータジェネレータＭＧに設けられたレゾルバなどの回転磁極センサ（図示せず）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。
　図３は電力変換装置２００の外観図である。図４は、電力変換装置２００の外観図である。
　筐体４００は、金属製、例えばアルミニウム合金より構成され、一対の短辺壁部と長辺壁部とを有する箱状の直方体である。筐体４００は、コンデンサモジュール５００やパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃ、制御回路部１７２、及びドライバ回路１７４等を収納する。筐体４００は、コンデンサモジュール５００やパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃ等を挿入するための開口部を形成する第１長辺側壁部４００Ａと、下部カバー４０４が固定される第２長辺側壁部４００Ｂと、側部カバー４２２が固定される第１短辺側壁部４００Ｃと、第１短辺側壁部４００Ｃと対向する第２短辺側壁部４００Ｄと、を有する。パイプ４０６は、下部カバー４０４に設けられ、冷却媒体を流入又は流出させる。
　流路形成体４４０は、筐体４００の底部に配置される。流路形成体４４０は、本実施形態においては、アルミ鋳造や樹脂成形等により、筐体４００と一体に形成される。冷却媒体は、パイプ４０６に流入し、下部カバー４０４と流路形成体４４０との間に形成された流路空間を流れ、さらに流路形成体４４０内の流路空間（後述する）を通って、パイプ４０６から流出する。
　コンデンサモジュール５００は、流路形成体４４０の側部に設けられた収納部４０２に配置される。放熱シート４０７は、収納部４０２の低壁部とコンデンサモジュール５００と間に配置される。放熱シート４０７は、筐体４００や下部カバー４０４や流路形成体４４０にコンデンサモジュール５００の熱を逃がす放熱機能と備え、さらに筐体４００や下部カバー４０４や流路形成体４４０との絶縁機能を有する。
　開口部４０３は、流路形成体４４０の上面に、３つ形成される。開口部４０３は、流路形成体４４０内の流路空間（後述する）と繋がっている。
　パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃのそれぞれは、３つの開口部４０３から流路空間に挿入される。したがって、パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃは、自身で液密的な構成を備えており、流路形成体４４０との間でシールパッキン等によって流路空間内を封止している。よって、パワーモジュール３００ａないし３００ｃは、直接的に冷却媒体と接触することによって冷却される構成となっている。
　直流側収納口４０９及び交流側収納口４１０は、流路形成体４４０の近くに設けられた側壁部４００Ｅに形成される。直流ターミナル４０８は、直流側収納口４０９に収納される。３個の交流ターミナル４７０は、交流側収納口４１０に収納される。
　３個の交流接続バスバー４１６は、交流ターミナル４７０とそれぞれのパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃとを接続する。電流センサ４１１は、パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃと側壁部４００Ｅの間の空間に、配置される。
　冷却ボード４１３は、コンデンサモジュール５００やパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃや電流センサ４１１の上部を覆うように配置されている。冷却ボード４１３は、本実施形態においては、筐体４００に固定され、この筐体４００に熱を伝達する。なお、冷却ボード４１３は、流路形成体４４０に直接に固定されていても良い。これにより、冷却ボード４１３は、コンデンサモジュール５００からの熱、及び交流接続バスバー４１６からの熱を流路形成体４４０に逃がすようにしている。放熱シート４１５は、コンデンサモジュール５００と冷却ボード４１３の間に配置され、コンデンサモジュール５００の熱を冷却ボード４１３に逃がす。
　放熱シート４１７は、交流接続バスバー４１６と冷却ボード４１３の間に配置され、交流ターミナル４０８から流入してくる電動機の熱を交流接続バスバー４１６、及び放熱シート４１７を介して冷却ボード４１３に逃がす。
　ドライバ回路基板４１８は、冷却ボード４１３を挟んでパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃとは反対側に配置される。上部カバー４１９は、第１長辺側壁部４００Ａの開口部を塞ぐように、筐固定ネジ４２０によって筐体４００に固定されている。
　制御回路基板４２１は、第１短辺側壁部４００Ｃに設けられた側面部４３０に配置される。
　図５は、パワー半導体モジュール３００ａの全体斜視図である。図６は、本実施形態のパワー半導体モジュール３００ａを断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。パワー半導体モジュール３００ａ～３００ｃはいずれも同じ構造であり、代表してパワー半導体モジュール３００ａの構造を説明する。なお、図５において信号端子３２５Ｕは、図２に開示したゲート電極１５４および信号用エミッタ電極１５５に対応する。信号端子３２５Ｌは、図２に開示したゲート電極１６４およびエミッタ電極１６５に対応する。また直流正極端子３１５Ｂは、図２に開示した正極端子１５７と同一のものであり、直流負極端子３１９Ｂは、図２に開示した負極端子１５８と同一のものである。また交流端子３２０Ｂは、図２に開示した交流端子１５９と同じものである。
　図６に示されるように、ＩＧＢＴ３２８、ＩＧＢＴ３３０、ダイオード１５６及びダイオード１６６は、導体板３４１と導体板３４２によって挟まれ、半田材を介して導体板３４１と導体板３４２と固着される。本実施例では、ＩＧＢＴ３２８、ＩＧＢＴ３３０、ダイオード１５６及びダイオード１６６は、パワー半導体素子として機能する。
　図６に示されるように、モジュールケース３０４は、電気伝導性を有する部材、例えばアルミ合金材料（Ａｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣ，Ａｌ－Ｃ等）で構成される。挿入口３０６は、モジュールケース３０４の一面に形成され、挿導体板３４１と導体板３４２等が挿入される。フランジ３０４Ｂは、挿入口３０６の外周を囲むように形成される。第１放熱面３０７Ａは、ＩＧＢＴ３２８やＧＢＴ３３０等を介して第２放熱面３０７Ｂと対向する位置に配置される。
　第１放熱部３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂは、モジュールケース３０４の他の面より広い面積を有し、放熱性を高めている。このような形状の金属製のモジュールケース３０４を用いることで、モジュールケース３０４を水や油などの冷媒が流れる冷媒流路１９内に挿入しても、冷媒に対するシールをフランジ３０４Ｂにて確保できるため、冷却媒体がモジュールケース３０４の内部に侵入するのを簡易な構成で防ぐことができる。 フィン３０５は、第１放熱部３０７Ａと第２放熱部３０７Ｂのそれぞれに形成される。薄肉部３０４Ａは、第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂの外周に形成され、第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂよりも極端に薄く形成されている。薄肉部３０４Ａは、第１放熱部３０７Ａや第２放熱部３０７Ｂを加圧することで簡単に変形する程度まで厚みを極端に薄くしてあるため、導体板３４１と導体板３４２等が挿入された後の生産性が向上する。
　導体板３４１と導体板３４２は、一部が露出した状態で第一封止樹脂３４８によって封止される。導体板３４１と導体板３４２の露出面は、絶縁シート３３３と熱圧着される。これにより、導体板３１５等とモジュールケース３０４の内壁の間の空隙を少なくすることができ、パワー半導体素子の発生熱を効率良くフィン３０５へ伝達できる。さらに絶縁シート３３３にある程度の厚みと柔軟性を持たせることにより、熱応力の発生を絶縁シート３３３で吸収することができ、温度変化の激しい車両用の電力変換装置に使用するのに良好となる。
　図５に示されるように、直流正極配線３１５Ａおよび直流負極配線３１９Ａは、挿入口３０６から突出し、コンデンサモジュール５００と電気的に接続する。直流正極端子３１５Ｂ（１５７）は、直流正極配線３１５Ａの先端に形成される。直流負極端子３１９Ｂ（１５８）は、直流負極配線３１９Ａの先端に形成される。交流配線３２０Ａは、挿入口３０６から突出し、モータジェネレータＭＧ１あるいはＭＧ２に交流電力を供給する。交流端子３２０Ｂ（１５９）は、交流配線３２０Ａの先端に形成される。
　信号配線３２４Ｕおよび信号配線３２４Ｌは、挿入口３０６から突出し、ドライバ回路１７４と電気的に接続する。信号端子３２５Ｕ（１５４，１５５）と信号端子３２５Ｌ（１６４，１６５）は、信号配線３２４Ｕおよび信号配線３２４Ｌの先端に形成される。図６に示されるように、配線絶縁部６０８は、直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａの間に配置される。これにより、パワー半導体素子のスイッチング動作時に瞬間的に流れる電流が、対向してかつ逆方向に流れる。これにより、電流が作る磁界が互いに相殺する作用をなし、この作用により低インダクタンス化が可能となる。なお、交流配線３２０Ａや信号端子３２５Ｕ，３２５Ｌも、直流正極配線３１５Ａ及び直流負極配線３１９Ａと同様の方向に向かって延びている。
　図７は、図３に示された平面Ａで電力変換装置２００を切断した断面図である。図８は、図７の電力変換装置２００を構成する部品を抜き取り、流路形成体４００、上部カバー４１９、側部カバー４２２のみで構成した断面図である。
　パワー半導体モジュール３００ａ～３００ｃは、開口部４０３から挿入され、流路形成体４４０の流路空間４８０に配置される。これにより、パワー半導体モジュールは、前記流路空間４８０と対向させるように配置させることができる。本実施形態においては、パワー半導体モジュール３００ａ～３００ｃを流路空間４８０内に配置するようにしたが、流路が内部に形成された流路配管を複数設け、流路配管がパワー半導体モジュール３００ａ～３００ｃを挟むように構成してもよい。
　ドライバ回路基板４１８は、開口部４０３が形成された流路形成体４４０の面と対向する位置に配置される。流路形成体４４０は、パワー半導体モジュール３００ａとドライバ回路基板４１８の配列方向と平行に形成された側面部４３０を形成する。本実施形態においては、側面部４３０は流路形成体４４０と一体に形成されているが、側面部４３０が流路形成体４４０と別々に構成されて、流路形成体４４０と放熱シート等により熱的に接続されるように構成してもよい。
　突出部４８５Ａは、側面部４３０に形成され、制御回路基板４２１が配置された方向に向かって突出する。突出部４８５Ａは、その端部が制御回路基板４２１と熱的に接触する。例えば、放熱シートや放熱グリースが、突出部４８５Ａと制御回路基板４２１との間に配置される。
　さらにパワー半導体モジュール３００ａは、第１流路空間４８１が図８に示される流路空間４８０の一方の内壁とパワー半導体モジュール３００ａの第１放熱部３０７Ａの間に設けられるようにかつ、第２流路空間４８２が流路空間４８０の他方の内壁と第２放熱部０７Ｂの間に設けられるように、流路空間４８０に配置される。
　そして、側面部４３０は、第１流路空間４８１を挟んでパワー半導体モジュール３００ａと対向するように形成される。
　これにより、側面部４３０は、第１流路空間４８１を形成する流路空間４８０の一方の内壁によって効率良く冷却されることができ、制御回路基板４２１の冷却性を向上させることができる。
　図９は、側面カバー４２２を取り除き、制御回路基板４２１を電力変換装置２００から分解した分解斜視図である。
　本実施形態においては、突出部４８５Ｂが、突出部４８５Ａとは別に、側面部４３０に形成される。これにより、制御回路基板４２１の放熱性をさらに向上させているが、突出部４８５Ａと突出部４８５Ｂのいずれか一方であってもよい。
　また、図７に示されるように、第１収納空間４７１は、流路形成体４４０の開口部４０３が形成された面と筐体４００の内壁と上部カバー４１９との間に設けられる。ドライバ回路基板４１８は、第１収納空間４７０に配置される。第２収納空間４７２は、流路形成体４４０の側面部４３０と側面カバー４２２との間に設けられる。制御回路基板４２１は、第２収納空間４７２に配置される。
　壁４７３は、第１収納空間４７１と第２収納空間４７２を仕切る。図９に示されるように、開口部４７４は、第１収納空間４７１と第２収納空間４７２を繋ぐように、壁４７３に形成される。
　配線４９０は、開口部４７４を通って、ドライバ回路基板４１８と制御回路基板４２１とを電気的に接続する。これにより、ドライバ回路基板４１８は放射される電磁ノイズを壁４７３によって遮蔽することができ、制御回路基板４２１を電磁ノイズから保護することができる。
　図１０は、側面カバー４２２を取り除き、制御回路基板４２１が配置された側から見た側面図である。
　射影部４２１Ｓは、側面部４３０の垂直方向から投影した場合における、制御回路基板４２１の射影部である。射影部４８０Ｓは、側面部４３０の垂直方向から投影した場合における、流路空間４８０の射影部である。
　制御回路基板４２１は、制御回路基板４２１の射影部４２１Ｓが流路空間４８０の射影部４８０Ｓと重なるように、側面部４３０から突出する突出部４８５Ａや突出部４８５Ｂを介して側面部４３０に配置される。
　これにより、制御回路基板４２１は冷却効率の良い空間に配置することができるため、制御回路基板４２１上の電子部品の信頼性を向上させることができる。 
　また、射影部４８５ＡＳは、突出部４８５Ａの射影部である。射影部４８５ＢＳは、突出部４８５Ｂの射影部である。突出部４８５Ａ又は突出部４８５Ｂは、これらの射影部４８５ＡＳまたは射影部４８５ＢＳが制御回路基板４２１の射影部４２１Ｓ及び流路空間４８０の射影部４８０Ｓと重なるように、形成される。これにより、さらに制御回路基板４２１の冷却効率を高めることができる。
　さらに、制御回路基板４２１は、電力変換装置２００の面において、ドライバ回路基板４１８は配置された面とは異なる面に配置される。これにより、制御回路基板４２１は、ドライバ回路基板４１８から発生する電磁ノイズから保護される。
　また、電力変換装置２００は、制御回路基板４２１とドライバ回路基板４１８との間に配置される電磁シールド用金属板等が不要になり、部品点数を低減することができ、小型化及び低コスト化を図ることができる。
　図８に示されるように、突出部４８５Ａ及び突出部４８５Ｂは、流路形成体４４０と同一材料により一体成形される。これにより突出部４８５Ａ及び突出部４８５Ｂは、冷却冷媒によって冷却され、制御回路基板４２１の冷却性能をさらに向上させることができる。
　また、図１０に示されるように、制御回路基板４２１は、開口部４７４の開口面と対向する第１領域４７５を有する。さらに、制御回路基板４２１は、第１領域４７５と重なる位置に、配線４９０と接続される接続部４７６を設ける。これにより、制御回路基板４２１とドライバ回路基板４１８をつなぐ配線４９０を短くすることができ、配線４９０に外部からの電磁ノイズが乗り難くなる。また配線４９０が短くなることにより配線インピーダンスが低減される効果もある。
　また、図１０に示されるように、制御回路基板４２１は、パワー半導体素子のスイッチング動作の演算を行うマイクロコンピュータ１７３を有する。マイクロコンピュータ１７３は、このマイクロコンピュータ１７３の射影部１７３Ｓが流路空間４８０の射影部４８０Ｓと重なるように配置される。これにより、制御回路基板４２１に搭載されている回路部品の中でも比較的発熱量の大きいマイクロコンピュータ１７３を効率的に冷却することができる。 
　図１１は、コンデンサ端子が形成された側から見たコンデンサモジュール５００の外観斜視図である。図１２は、図１１に示されたコンデンサモジュール５００のコンデンサケース５０１を取り除いた外観斜視図である。図１３は、コンデンサ端子が形成されていない側から見たコンデンサモジュール５００の外観斜視図である。図１４は、図１３に示されたコンデンサモジュール５００のコンデンサケース５０１を取り除いた外観斜視図である。図１５は、図３の平面Ｂで切断した電力変換装置２００の断面図である。
　コンデンサ素子５０１は、直流電力を平滑化し、パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃに直流電力を供給する。正極側コンデンサ導体板５０２は、コンデンサ素子５０１の正極側電極とリード端子５０４を介して接続される。負極側コンデンサ導体板５０３は、コンデンサ素子５０１の負極側電極とリード端子（不図示）を介して接続される。
　ノイズ除去用コンデンサ５０８は、コンデンサ素子５０１よりも小さい容量のコンデンサであり、ノイズによるリップル電流を平滑化する。コンデンサケース５０７は、コンデンサ素子５０１と正極側コンデンサ導体板５０２と負極側コンデンサ導体板５０３とノイズ除去用コンデンサ５０８を収納する。
　図１１に示される封止材５０９は、コンデンサケース５０７の収納空間に充填される。コンデンサケース５０７は、一面に開口部５１０を形成する。導体突出部５１１は、開口部５１０から突出する。正極側コンデンサ端子５０５ａないし５０５ｃ及び負極側コンデンサ端子５０６ａないし５０６ｃは、導体突出部５１１から分岐される。
　正極側コンデンサ端子５０５ａは、パワー半導体モジュール３００ａの直流正極端子３１５Ｂと接続される。正極側コンデンサ端子５０５ｂは、パワー半導体モジュール３００ｂの直流正極端子３１５Ｂと接続される。正極側コンデンサ端子５０５ｃは、パワー半導体モジュール３００ｃの直流正極端子３１５Ｂと接続される。
　負極側コンデンサ端子５０６ａは、パワー半導体モジュール３００ａの直流負極端子３１９Ｂと接続される。負極側コンデンサ端子５０６ｂは、パワー半導体モジュール３００ｂの直流負極端子３１９Ｂと接続される。負極側コンデンサ端子５０６ｃは、パワー半導体モジュール３００ｃの直流負極端子３１９Ｂと接続される。
　正極側電源端子５１２は、正極側コンデンサ導体板５０２と接続されるとともに、開口部５１０から突出する。負極側電源端子５１３は、負極側コンデンサ導体板５０３と接続されるとともに、開口部５１０から突出する。正極側コンデンサ導体板５０２は、開口部５１０から突出する導体放熱部５１４を有する。
　図１５に示されるように、導体放熱部５１４は、パイプ４０６と繋がる流路空間を形成する流路形成体に、流路側の放熱シート４０７を介して熱的に接触する。これにより、正極側電源端子５１２や直流正極端子３１５Ｂから伝達される熱やコンデンサ素子５０１から伝達される熱を、効率的に放熱することができる。
　また、図１５に示されるようにコンデンサケース５０７は、開口部５１０がパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃと対向するように、流路形成体に配置される。導体放熱部５１４は、コンデンサケース５０７と流路形成体の間の空間に配置されるように、コンデンサケース５０７の外壁に沿って形成される。
　これにより、正極側コンデンサ端子５０５ａないし５０５ｃ及び負極側コンデンサ端子５０６ａないし５０６ｃの長さを短くすることができるとともに、　導体放熱部５１４の伝熱距離を短くすることができ、コンデンサモジュール５００の放熱性をさらに向上させることができる。
　図１６は、冷却ボード４１３を上面側からみた全体斜視図である。図１７は、冷却ボード４１３を下面側からみた全体斜視図である。
　冷却ボード４１３は、コンデンサモジュール５００の導体突出部５１１と放熱シート４１５を介して熱的に接触する受熱面６００を有する。導体突出部５１１は、一枚の板状で開口部５１０から突出し、その先端で正極側コンデンサ端子５０５ａないし５０５ｃに分岐する。
　このように構成することにより、導体突出部５１１は、冷却ボード４１３の受熱面６００と広い面積で接触することができ、冷却性能を向上させることができる。特に、導体突出部５１１は、複数のパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃとの間のスイッチング時の還流電流が流れる部分であり、この部分を開口部５１０から突出させて、冷却ボード４１３と接触させることは、冷却性能の向上に大きく寄与する。
　また、図１１に示される接地用端子５２０は、ノイズ除去用コンデンサ５０８と接続される。接地用端子５２０は、開口部５１０において、冷却ボード４１３に近い側から突出する。本実施形態では、接地用端子５２０は、導体突出部５１１と冷却ボード４１３との間に空間に配置されるように、開口部５１０から突出する。
　接地用接続部６０１が、冷却ボード４１３に形成され、接地用端子５２０と接続される。接地用接続部６０１は、接地用端子５２０と対向する位置に形成される。冷却ボード４１３は、金属製の筐体４００と接続されている。これにより、ノイズ除去用コンデンサ５０８は、冷却ボード４１３を介して接地することができ、冷却ボード４１３は放熱機能と接地機能を有し、電力変換装置２００の部品点数の削減や小型化に寄与する。
　１４０…インバータ回路部、１５６…ダイオード、１６６…ダイオード、１７２…制御回路部、１７３…マイコン、１７４…ドライバ回路、２００…電力変換装置、３００a ～３００ｃ…パワー半導体モジュール、３０４…モジュールケース、３０４Ａ…薄肉部、３０５…フィン、３０６…挿入口、３０７Ａ…第１放熱部、３０７Ｂ…第２放熱部、３１５Ａ…直流正極配線、３１５Ｂ…直流正極端子、３１９Ａ…直流負極配線、３１９Ｂ…直流負極端子、３２４…信号導体、３２５Ｕ，３２５Ｌ…信号端子、３２８…ＩＧＢＴ、３３０…ＩＧＢＴ、３３３…絶縁シート、３４１…導体板、３４２…導体板、３４８…第一封止樹脂、
４００…筐体、４００Ａ…第１長辺側壁部、４００Ｂ…第２長辺側壁部、４００Ｃ…第１短辺側壁部、４００Ｄ…第２短辺側壁部、４００Ｅ…側壁部、４０２…収納部、４０３…開口部、４０６…パイプ、４０７…放熱シート、４０８…交流ターミナル、４０９…直流側収納口、４１０…交流側収納口、４１１…電流センサ、４１３…冷却ボード、４１６…交流接続バスバー、４１８…ドライバ回路基板、４１９…上部カバー、４２１…制御回路基板、４２１Ｓ…射影部、４３０…側面部、４４０…流路形成体、４７０…交流ターミナル、４７３…壁、４７４…開口部、４７５…第１領域、４８０…流路空間、４８０Ｓ…射影部、４８１…第１流路空間、４８２…第２流路空間、４８５Ａ…突出部、４８５B…突出部、４８５ＡＳ…射影部、４８５ＢＳ…射影部、４９０…配線、５００…コンデンサモジュール、５０１…コンデンサ素子、５０２…正極側コンデンサ導体板、５０３…負極側コンデンサ導体板、５０４…負極側コンデンサ端子、５０５ａないし５０５ｃ…正極側コンデンサ端子、５０６ａないし５０６ｃ…負極側コンデンサ端子、５０７…コンデンサケース、５０８…ノイズ除去用コンデンサ、５０９…封止材、５１０…開口部、５１１…導体突出部、５１２…正極側電源端子、５１３…負極側電源端子、５１４…導体放熱部、５２０…接地用端子、６００…受熱面、６０１…接地用接続部

Claims (9)

  1. 　直流電流を交流電流に変換するパワー半導体素子を有するパワー半導体モジュールと、
    　流路空間を形成する流路形成体と、
    　前記パワー半導体素子を駆動するドライバ回路基板と、
    　前記ドライバ回路基板を制御する制御回路基板と、を備え、
    　前記流路形成体は、前記パワー半導体モジュールを前記流路空間と対向させるように配置させるための第１開口部を形成し、
    　前記ドライバ回路基板は、前記第１開口部が形成された前記流路形成体の第１面と対向する位置に配置され、
    　前記流路形成体は、前記パワー半導体モジュールと前記ドライバ回路基板の配列方向と平行に形成された側面部を形成し、
    　前記制御回路基板は、前記流路形成体の前記側面部の垂直方向から投影した場合、当該制御回路基板の射影部が前記流路空間の射影部と重なるように、当該側面部から突出する突出部を介して当該側面部に配置される電力変換装置。
  2. 　請求項１に記載された電力変換装置であって、
    　前記流路形成体は、前記第１開口部が前記流路空間に繋がるように形成され、
    　前記パワー半導体モジュールは、前記パワー半導体素子と対向する第１放熱部と、当該パワー半導体素子を挟んで当該第１放熱面と対向する第２放熱部と、を有し、
    　さらに前記パワー半導体モジュールは、前記流路空間の内壁の一方と前記第１放熱面の間に第１流路空間を形成するようにかつ前記流路空間の前記内壁の他方と前記第２放熱面の間に第２流路空間を形成するように、前記流路空間を配置され、
    　前記側面部は、前記第１流路空間を挟んで前記パワー半導体モジュールと対向するように形成される電力変換装置。
  3. 　請求項１または２に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
    　前記突出部は、前記流路形成体と同一材料により一体成形される電力変換装置。
  4. 　請求項１ないし３に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
    　前記ドライバ回路基板４１８と前記制御回路基板４２１とを電気的に接続する配線４９０と、
    　前記流路形成体を収納する筐体と、
    　前記流路形成体の前記側面部を覆うように前記筐体に固定されるカバーと、を備え、
    　前記筐体は、前記筐体の内壁と前記流路形成体の前記第１面との間に設けられる第１収納空間と、前記流路形成体の前記側面部と前記カバーとの間に設けられる第２収納空間と、当該第１収納空間と当該第２収納空間を仕切る壁と、当該壁に形成された第２開口部と、を形成し、
    　前記ドライバ回路基板は、前記第１収納空間に配置され、
    　前記制御回路基板は、前記第２収納空間に配置され、
    　前記配線は、前記第２開口部を介して、前記ドライバ回路基板と前記制御回路基板を接続する電力変換装置。
  5. 　請求項４に記載された電力変換装置であって、
    　前記制御回路基板は、前記第２開口部の開口面と対向する第１領域を有し、
    　前記配線は、前記制御回路基板の前記第１領域と重なる位置に接続される電力変換装置。
  6. 　請求項１ないし５に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
    　前記制御回路基板は、前記パワー半導体素子のスイッチング動作の演算を行うマイクロコンピュータを有し、
    　前記マイクロコンピュータは、前記マイクロコンピュータの射影部が前記流路空間の射影部と重なるように配置される電力変換装置。
  7. 　請求項１ないし６に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
    　直流電力を平滑化するコンデンサモジュールと、
    　前記流路形成体に配置される流路側放熱シートと、を備え、
    　前記コンデンサモジュールは、コンデンサ素子と、当該コンデンサ素子の電極と電気的に接続されるコンデンサ側導体部と、当該コンデンサ側導体部の一部及び当該コンデンサ素子を収納するコンデンサケースと、を備え、
    　前記コンデンサ側導体部は、前記コンデンサケースの開口部から突出してかつ前記流路側放熱シートと接触する導体放熱部を有する電力変換装置。
  8. 　請求項７に記載された電力変換装置であって、
    　前記コンデンサケースは、当該コンデンサケースの前記開口部が前記パワー半導体モジュールと対向するように、前記流路形成体に配置され、
    　前記導体放熱部は、前記コンデンサケースと前記流路形成体の間の空間に配置されるように、当該コンデンサケースの外壁に沿って形成される電力変換装置。
  9. 　請求項１ないし３に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
    　直流電力を平滑化するコンデンサモジュールと、
    　前記流路形成体を収納する筐体と、
    　前記筐体に電気的かつ熱的に接触する金属製冷却ボードと、
    　前記金属製冷却ボードと接触するボード側放熱シートと、を備え、
    　前記コンデンサモジュールは、コンデンサ素子と、当該コンデンサ素子の電極と電気的に接続される第１コンデンサ側導体部と、当該コンデンサ素子よりも静電容量が小さいノイズ除去用コンデンサ素子と、当該ノイズ除去用コンデンサ素子と接続される接地用端子と、当該コンデンサ側導体部の一部及び当該コンデンサ素子を収納するコンデンサケースと、を備え、
    　前記コンデンサケースは、当該コンデンサケースの前記開口部が前記パワー半導体モジュールと対向するように、前記流路形成体に配置され、
    　前記第１コンデンサ側導体部は、前記コンデンサケースの開口部から突出してかつ前記ボード側放熱シートと接触し、さらに前記パワー半導体モジュールの配置方向に向かって形成され、
    　前記接地用端子は、前記コンデンサケースの開口部から突出してかつ前記金属製冷却ボードと接触する電力変換装置。
PCT/JP2014/065673 2013-08-20 2014-06-13 電力変換装置 WO2015025594A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/902,365 US9717167B2 (en) 2013-08-20 2014-06-13 Power converter including control circuit substrate on side surface part
CN201480045368.8A CN105474767B (zh) 2013-08-20 2014-06-13 电力转换装置
JP2015532746A JP6117362B2 (ja) 2013-08-20 2014-06-13 電力変換装置
EP14837151.1A EP3038245B1 (en) 2013-08-20 2014-06-13 Power converter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-170047 2013-08-20
JP2013170047 2013-08-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015025594A1 true WO2015025594A1 (ja) 2015-02-26

Family

ID=52483379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/065673 WO2015025594A1 (ja) 2013-08-20 2014-06-13 電力変換装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9717167B2 (ja)
EP (1) EP3038245B1 (ja)
JP (1) JP6117362B2 (ja)
CN (1) CN105474767B (ja)
WO (1) WO2015025594A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019106487A (ja) * 2017-12-13 2019-06-27 株式会社Ｓｏｋｅｎ フィルムコンデンサモジュール
WO2020211034A1 (zh) * 2019-04-18 2020-10-22 威刚科技股份有限公司 控制器装置
WO2021192613A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社デンソー コンデンサモジュールおよび電力変換装置
US20220346286A1 (en) * 2021-04-22 2022-10-27 Hyundai Motor Company Power inverter
WO2024106227A1 (ja) * 2022-11-18 2024-05-23 株式会社デンソー コンデンサ装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014111421A1 (de) * 2014-08-11 2016-02-11 Woodward Kempen Gmbh Niederinduktive Schaltungsanordnung eines Umrichters
US10137798B2 (en) * 2015-08-04 2018-11-27 Ford Global Technologies, Llc Busbars for a power module assembly
DE112017003455B4 (de) * 2016-07-08 2024-06-06 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung und Leistungsumwandlungsvorrichtung
WO2018116667A1 (ja) * 2016-12-22 2018-06-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JPWO2018190184A1 (ja) * 2017-04-14 2020-02-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置
IT201700070324A1 (it) * 2017-06-23 2018-12-23 Meta System Spa Apparecchiatura elettronica di potenza per auto elettriche o ibride e relativo procedimento di realizzazione
JP6887521B2 (ja) * 2017-11-02 2021-06-16 日立Astemo株式会社 電力変換装置
US10665398B1 (en) * 2019-09-23 2020-05-26 GM Global Technology Operations LLC Direct current solid-state switch
CN110932529B (zh) * 2019-12-17 2021-03-16 国网江苏省电力有限公司检修分公司 三电平功率模块装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08275549A (ja) * 1995-03-31 1996-10-18 Sansha Electric Mfg Co Ltd 電源装置
WO2000017994A1 (fr) 1998-09-18 2000-03-30 Hitachi, Ltd. Dispositif servant a commander un moteur d'automobile
JP2008118753A (ja) * 2006-11-02 2008-05-22 Hitachi Ltd 電力変換装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW283274B (ja) 1994-11-08 1996-08-11 Sansha Denki Seisakusho Co Ltd
US7177153B2 (en) * 2002-01-16 2007-02-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Vehicle drive module having improved cooling configuration
US6898072B2 (en) 2002-01-16 2005-05-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cooled electrical terminal assembly and device incorporating same
JP4848187B2 (ja) * 2006-01-17 2011-12-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4994123B2 (ja) * 2007-06-18 2012-08-08 ニチコン株式会社 パワー半導体モジュール
JP4452953B2 (ja) * 2007-08-09 2010-04-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4797077B2 (ja) * 2009-02-18 2011-10-19 株式会社日立製作所 半導体パワーモジュール、電力変換装置、および、半導体パワーモジュールの製造方法
JP5481148B2 (ja) * 2009-10-02 2014-04-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 半導体装置、およびパワー半導体モジュール、およびパワー半導体モジュールを備えた電力変換装置
US20130176761A1 (en) * 2010-09-30 2013-07-11 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Power Conversion Device
JP5647633B2 (ja) * 2012-02-15 2015-01-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5738794B2 (ja) * 2012-03-30 2015-06-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08275549A (ja) * 1995-03-31 1996-10-18 Sansha Electric Mfg Co Ltd 電源装置
WO2000017994A1 (fr) 1998-09-18 2000-03-30 Hitachi, Ltd. Dispositif servant a commander un moteur d'automobile
JP2008118753A (ja) * 2006-11-02 2008-05-22 Hitachi Ltd 電力変換装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3038245A4

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019106487A (ja) * 2017-12-13 2019-06-27 株式会社Ｓｏｋｅｎ フィルムコンデンサモジュール
JP7065595B2 (ja) 2017-12-13 2022-05-12 株式会社Soken フィルムコンデンサモジュール
WO2020211034A1 (zh) * 2019-04-18 2020-10-22 威刚科技股份有限公司 控制器装置
WO2021192613A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社デンソー コンデンサモジュールおよび電力変換装置
JP2021158844A (ja) * 2020-03-27 2021-10-07 株式会社デンソー コンデンサモジュールおよび電力変換装置
JP7180631B2 (ja) 2020-03-27 2022-11-30 株式会社デンソー コンデンサモジュールおよび電力変換装置
US20220346286A1 (en) * 2021-04-22 2022-10-27 Hyundai Motor Company Power inverter
WO2024106227A1 (ja) * 2022-11-18 2024-05-23 株式会社デンソー コンデンサ装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3038245A4 (en) 2017-05-03
US9717167B2 (en) 2017-07-25
JP6117362B2 (ja) 2017-04-19
JPWO2015025594A1 (ja) 2017-03-02
US20160374229A1 (en) 2016-12-22
CN105474767B (zh) 2017-10-13
EP3038245A1 (en) 2016-06-29
EP3038245B1 (en) 2018-11-14
CN105474767A (zh) 2016-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6117362B2 (ja) 電力変換装置
JP6072492B2 (ja) コンデンサモジュール及び電力変換装置
JP5855899B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ及び電力変換装置
US9054628B2 (en) Power inverter
JP5738817B2 (ja) 電力変換装置
JP5789576B2 (ja) 電力変換装置
JP5506740B2 (ja) 電力変換装置
JP5647633B2 (ja) 電力変換装置
JP5506741B2 (ja) 電力変換装置
WO2012090667A1 (ja) 車両用電力変換装置
CN103703667A (zh) 电力变换装置
JP2007299781A (ja) 電気回路装置及び電気回路モジュール並びに電力変換装置
JP6039356B2 (ja) 電力変換装置
JP2013192367A (ja) 電力変換装置
JP2014050209A (ja) 電力変換装置
JP5378293B2 (ja) パワーモジュール及びそれを用いた電力変換装置
JP6219442B2 (ja) 電力変換装置
JP5568511B2 (ja) 電力用変換装置
JP6035615B2 (ja) 電力変換装置
JP5966065B2 (ja) 電力変換装置
JP5925863B2 (ja) 電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480045368.8

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14837151

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014837151

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14902365

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015532746

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE