Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2012253954A - Electric power conversion apparatus - Google Patents

Electric power conversion apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2012253954A
JP2012253954A JP2011125929A JP2011125929A JP2012253954A JP 2012253954 A JP2012253954 A JP 2012253954A JP 2011125929 A JP2011125929 A JP 2011125929A JP 2011125929 A JP2011125929 A JP 2011125929A JP 2012253954 A JP2012253954 A JP 2012253954A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
power semiconductor
module
power
current sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011125929A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5568511B2 (en
Inventor
Koichi Yahata
光一 八幡
Takeshi Kato
剛 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
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 Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority to JP2011125929A priority Critical patent/JP5568511B2/en
Publication of JP2012253954A publication Critical patent/JP2012253954A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5568511B2 publication Critical patent/JP5568511B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To take thermal countermeasures of a current sensor without increasing the size of an electric power conversion apparatus.SOLUTION: An electric power conversion apparatus according to this invention includes: a power semiconductor module having a power semiconductor element; a passage forming body; and a current sensor. The power semiconductor module has a metal first heat radiation base facing one surface of the power semiconductor element, a metal second heat radiation base facing the other surface of the power semiconductor element; and an alternating current terminal transmitting an alternating current. The passage forming body has a first passage disposed at a side part of the first heat radiation base and a second passage disposed so as to face the first passage through the power semiconductor module. The current sensor is disposed at a position through which the alternating current terminal penetrates, and the current sensor has a first fixing part fixed to the first heat radiation base and a second fixing part fixed to the second heat radiation base.

Description

本発明は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の駆動用モータを制御する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device that controls a drive motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle.

ハイブリッド自動車、特に電気自動車に用いられる電力変換装置の場合、電力用の半導体素子から交流電流を伝達する交流バスバーの端部までの間に、最大で450Arms程度の大電流を通電させる場合があるため、交流バスバーには大電流が流れ、ジュール熱により高温になる。交流電流の電流値を検出するための電流センサはこの交流バスバーを貫通させるため、交流バスバーの発熱により高温にさらされるという問題が生じた。   In the case of a power converter used in a hybrid vehicle, particularly an electric vehicle, a large current of about 450 Arms may be applied between the power semiconductor element and the end of the AC bus bar that transmits the AC current. A large current flows through the AC bus bar, and the temperature rises due to Joule heat. Since the current sensor for detecting the current value of the alternating current penetrates the alternating current bus bar, there is a problem that it is exposed to a high temperature due to heat generated by the alternating current bus bar.

電流センサは、通常、ギャップを有するコアと、コアのギャップ部に搭載したホール素子とにより構成され、コアを貫通する電流により発生する磁束をコアで収束させ、コアのギャップ部に生じる、磁束をホール素子で検知することで、交流バスバーに流れる電流量を検知することができる。ここで、交流バスバーの発熱で電流センサの周囲温度や電流センサそのものの温度が上昇すると、コアを搭載する樹脂が溶融したり、ホール素子の許容温度を超え、温度ドリフトによる誤差が増加したり、さらにはホール素子は通常GaAs等の化合物半導体であるため、半導体の許容温度を超え動作しなくなるという問題があった。   A current sensor is usually composed of a core having a gap and a Hall element mounted in the gap portion of the core, and the magnetic flux generated by the current passing through the core is converged by the core, and the magnetic flux generated in the gap portion of the core is By detecting with the Hall element, it is possible to detect the amount of current flowing through the AC bus bar. Here, when the ambient temperature of the current sensor or the temperature of the current sensor itself rises due to the heat generated by the AC bus bar, the resin mounting the core melts, exceeds the allowable temperature of the Hall element, and errors due to temperature drift increase. Furthermore, since the Hall element is usually a compound semiconductor such as GaAs, there has been a problem that the Hall element does not operate because the temperature exceeds the allowable temperature of the semiconductor.

そこで、特許文献1(特開2006−81308号公報)では、電流センサをパワー半導体モジュールを冷却するヒートシンク上にパワーモジュールと並列に搭載することで、バスバーの発熱で生じる電流センサの熱をヒートシンクへ放熱して、AC出力に大電流を通電させることが開示されている。   Therefore, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-81308), the current sensor is mounted in parallel with the power module on the heat sink that cools the power semiconductor module, so that the heat of the current sensor generated by the heat generated by the bus bar is transferred to the heat sink. It is disclosed that a large current is passed through the AC output by dissipating heat.

特開2006−81308号公報JP 2006-81308 A

しかしながら、特許文献1の構成では、電流センサの冷却のためのスペースを確保するためにヒートシンクを大型化する必要があるため、電力変換装置が大型化する課題があった。   However, in the configuration of Patent Document 1, since it is necessary to increase the size of the heat sink in order to secure a space for cooling the current sensor, there is a problem that the power conversion device is increased in size.

また別の課題として、電流センサのコアの磁束を計測するためのホール素子と接続される信号端子が、パワー半導体モジュールの制御端子と同じ方向に出ることになるため、パワー半導体モジュールの制御端子をドライバ回路基板に半田付け等に接続するのと同じ工程で、ホール素子の信号端子をドライバ回路基板に半田付けする必要が生じるという課題があった。つまり、パワー半導体モジュールの制御端子は、通常のパワー半導体素子駆動用に2端子、パワー半導体素子の電流センサ用に1端子及びパワー半導体素子の温度を検知するために2端子の合計5端子必要である。温度検知をインバータ回路の上下アームのうち片方のアームに係るパワー半導体素子の温度のみを検出するとしても、上下アーム一相分で少なくとも8本必要である。三相分では合計8×3=24の制御端子が必要である。これに、電流センサのための端子3本×3出力=9本を加えると、合計33本となる。このように多数の信号端子をドライバ回路基板に挿入するのはきわめて困難であることに加え、半田付けの工程では工数が多くかかってしまい、インバータ最終組立工程における生産性も低下してしまうという課題があった。   Another problem is that the signal terminal connected to the Hall element for measuring the magnetic flux of the core of the current sensor comes out in the same direction as the control terminal of the power semiconductor module. There is a problem that it is necessary to solder the signal terminal of the Hall element to the driver circuit board in the same process as connecting to the driver circuit board by soldering or the like. In other words, the control terminals of the power semiconductor module require two terminals for driving a normal power semiconductor element, one terminal for a current sensor of the power semiconductor element, and two terminals for detecting the temperature of the power semiconductor element. is there. Even if the temperature detection is to detect only the temperature of the power semiconductor element related to one of the upper and lower arms of the inverter circuit, at least eight are required for one phase of the upper and lower arms. For three phases, a total of 8 × 3 = 24 control terminals are required. If this is added to the three terminals for current sensors × 3 outputs = 9, the total is 33. In addition to being extremely difficult to insert a large number of signal terminals into the driver circuit board in this way, the process of soldering requires a lot of man-hours and the productivity in the inverter final assembly process also decreases. was there.

本発明の課題は、電力変換装置を大型化させずに、電流センサの熱対策を行うことである。また本発明の別の課題は、電力変換装置の組み立て工程において生産性を損なわないことを目的とする。   The subject of this invention is performing the heat countermeasure of a current sensor, without enlarging a power converter device. Another object of the present invention is to not impair productivity in the assembly process of the power converter.

上記課題を解決するために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、冷却冷媒を流す流路を形成する流路形成体と、前記交流電流を検出する電流センサと、を備え、前記パワー半導体モジュールは、前記パワー半導体素子の一方の面と対向する金属製の第1放熱ベースと、前記パワー半導体素子の他方の面と対向する金属製の第2放熱ベースと、当該第1放熱ベースと当該第2放熱ベースに挟まれた空間から突出して前記交流電流を伝達する交流端子と、を有し、前記流路形成体は、前記第1放熱ベースの側部に配置された第1流路と、前記パワー半導体モジュールを介して当該第1流路と対向して配置された第2流路と、を有し、前記電流センサは、前記交流端子に貫通される位置に配置され、さらに前記電流センサは、前記第1放熱ベースに固定する第1固定部と、前記第2放熱ベースに固定する第2固定部と、を有する。これにより、電力変換装置を大型化させずに、電流センサの熱対策を行うことができる。   In order to solve the above problems, a power conversion device according to the present invention 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 for flowing a cooling refrigerant, A power sensor that detects an alternating current, wherein the power semiconductor module includes a first metal heat dissipation base that faces one surface of the power semiconductor element, and a metal that faces the other surface of the power semiconductor element. A second heat radiating base made of metal, and an alternating current terminal that projects from the space between the first heat radiating base and the second heat radiating base and transmits the alternating current. 1 has a first flow path disposed on the side of the heat dissipation base, and a second flow path disposed to face the first flow path through the power semiconductor module, and the current sensor includes: AC terminal Is disposed at a position to be penetrated further said current sensor includes a first fixing portion for fixing to the first heat radiating base, a second fixing portion for fixing to the second heat radiating base, a. Thereby, the heat countermeasure of a current sensor can be performed, without enlarging a power converter device.

本発明により、電力変換装置を大型化を抑制しながら、電流センサを熱から保護することができる。また本発明の別の効果として、電力変換装置の組み立て工程において生産性を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to protect the current sensor from heat while suppressing an increase in size of the power conversion device. As another effect of the present invention, productivity can be improved in the assembly process of the power converter.

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。1 is a system diagram showing a system of a hybrid vehicle. 図1に示す電気回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the electric circuit shown in FIG. 電力変換装置200の外観斜視図である。1 is an external perspective view of a power conversion device 200. FIG. 電力変換装置200を分解した斜視図である。It is the perspective view which decomposed | disassembled the power converter device 200. FIG. 図4に示すケース10を下から見た図である。It is the figure which looked at the case 10 shown in FIG. 4 from the bottom. 図6(a)は、本実施形態のパワー半導体モジュール300aの斜視図である。図6(b)は、本実施形態のパワー半導体モジュール300aを断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。FIG. 6A is a perspective view of the power semiconductor module 300a of the present embodiment. FIG. 6B is a cross-sectional view of the power semiconductor module 300a according to the present embodiment cut along a cross section D and viewed from the direction E. 図6に示す状態からネジ309および第2封止樹脂351を取り除いたパワー半導体モジュール300aを示す図であり、図7(a)は斜視図であり、図7(b)は図6(b)と同様に断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。FIG. 7 is a view showing a power semiconductor module 300a from which the screw 309 and the second sealing resin 351 are removed from the state shown in FIG. 6, FIG. 7 (a) is a perspective view, and FIG. 7 (b) is FIG. 6 (b). It is sectional drawing when it cut | disconnects in the cross section D similarly and is seen from the direction E. 図7に示す状態からさらにモジュールケース304を取り除いたパワー半導体モジュール300aを示す図であり、図8(a)は斜視図であり、図8(b)は図6(b),図7(b)と同様に断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。FIGS. 8A and 8B are views showing the power semiconductor module 300a from which the module case 304 is further removed from the state shown in FIG. 7, FIG. 8A is a perspective view, and FIG. 8B is FIGS. It is sectional drawing when it cut | disconnects by the cross section D similarly to), and it sees from the direction E. FIG. 図8に示す状態からさらに第1封止樹脂348および配線絶縁部608を取り除いたパワー半導体モジュール300aの斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a power semiconductor module 300a in which the first sealing resin 348 and the wiring insulating portion 608 are further removed from the state shown in FIG. モジュール1次封止体302の組立工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the assembly process of the module primary sealing body 302. FIG. コンデンサモジュール500の構造を説明するための斜視図である。4 is a perspective view for explaining the structure of a capacitor module 500. FIG. 図12(a)は、ケース10にパワー半導体モジュール300a〜300cとコンデンサモジュール500とバスバーアッセンブリ800を組み付けた外観斜視図であり、図12(b)は、図12(a)の部分Aの拡大図である。12A is an external perspective view in which the power semiconductor modules 300a to 300c, the capacitor module 500, and the bus bar assembly 800 are assembled to the case 10, and FIG. 12B is an enlarged view of a portion A in FIG. FIG. 図13(a)は、本実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの上面図である。図13(b)は、本実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの側面図である。FIG. 13A is a top view of the power semiconductor module 300a according to the present embodiment. FIG. 13B is a side view of the power semiconductor module 300a according to the present embodiment. 図14(a)は、他の実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの上面図である。図14(b)は、他の実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの側面図である。FIG. 14A is a top view of a power semiconductor module 300a according to another embodiment. FIG. 14B is a side view of a power semiconductor module 300a according to another embodiment. 金属ベース板11を分離した状態の電力変換装置200の斜視図である。It is a perspective view of the power converter device 200 in the state where the metal base plate 11 is separated. 図15の断面Bの矢印方向からみた電力変換装置200の断面図である。It is sectional drawing of the power converter device 200 seen from the arrow direction of the cross section B of FIG. 交流端子822a〜822cの周辺部品の拡大図である。It is an enlarged view of peripheral components of AC terminals 822a to 822c. 負極側の直流端子900aと正極側の直流端子900bの周辺部品の拡大図である。It is an enlarged view of peripheral components of the DC terminal 900a on the negative electrode side and the DC terminal 900b on the positive electrode side. 交流端子822a〜822c及び直流端子900aと900bが組み付けられたケース10、さらに車両側のコネクタ193の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a case 10 in which AC terminals 822a to 822c and DC terminals 900a and 900b are assembled, and a vehicle-side connector 193. FIG. 交流端子822a〜822c及び直流端子900aが配置された側からみたケース10の側面図である。It is a side view of case 10 seen from the side where AC terminals 822a-822c and DC terminal 900a are arranged. 樹脂封止材550を取り除いたコンデンサモジュール500の上面図である。It is a top view of the capacitor module 500 with the resin sealing material 550 removed. 図4に示されたコンデンサモジュール500よりも上方に配置された電気部品を取り除いた電力変換装置200の上面図である。FIG. 5 is a top view of the power conversion apparatus 200 from which electric components arranged above the capacitor module 500 shown in FIG. 4 are removed. 図22の一点鎖線AAの矢印方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the arrow direction of the dashed-dotted line AA of FIG. 図22の一点鎖線BBの矢印方向から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the arrow direction of the dashed-dotted line BB of FIG. コネクタ51とドライバ回路基板22に設けられたコネクタ55との接続状態を示す側面図である。4 is a side view showing a connection state between a connector 51 and a connector 55 provided on the driver circuit board 22. FIG. 図26(a)は、他の実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの上面図である。図26(b)は、他の実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの側面図である。FIG. 26A is a top view of a power semiconductor module 300a according to another embodiment. FIG. 26B is a side view of a power semiconductor module 300a according to another embodiment. コネクタ51とドライバ回路基板22との接続状態を示す側面図である。4 is a side view showing a connection state between a connector 51 and a driver circuit board 22. FIG.

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、ハイブリッド自動車(以下「HEV」と記述する)の制御ブロックを示す図である。エンジンEGNおよびモータジェネレータMG1は車両の走行用トルクを発生する。また、モータジェネレータMG1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MG1に外部から加えられる機械エネルギーを電力に変換する機能を有する。   FIG. 1 is a diagram showing a control block of a hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”). Engine EGN and motor generator MG1 generate vehicle running torque. Motor generator MG1 not only generates rotational torque but also has a function of converting mechanical energy applied from the outside to motor generator MG1 into electric power.

モータジェネレータMG1は、例えば同期機あるいは誘導機であり、上述のごとく、運転方法によりモータとしても発電機としても動作する。モータジェネレータMG1を自動車に搭載する場合には、小型で高出力を得ることが望ましく、ネオジウムなどの磁石を使用した永久磁石型の同期電動機が適している。また、永久磁石型の同期電動機は誘導電動機に比べて回転子の発熱が少なく、この観点でも自動車用として優れている。   The motor generator MG1 is, for example, a synchronous machine or an induction machine, and operates as a motor or a generator depending on the operation method as described above. When motor generator MG1 is mounted on an automobile, it is desirable to obtain a small and high output, and a permanent magnet type synchronous motor using a magnet such as neodymium is suitable. Further, the permanent magnet type synchronous motor generates less heat from the rotor than the induction motor, and is excellent for automobiles from this viewpoint.

エンジンEGNの出力側の出力トルクは動力分配機構TSMを介してモータジェネレータMG1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MG1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MG1に伝達され、供給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ーとして使用される。   The output torque on the output side of the engine EGN is transmitted to the motor generator MG1 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 MG1 is transmitted via the transmission TM and the differential gear DEF. Transmitted to the wheels. On the other hand, during regenerative braking operation, rotational torque is transmitted from the wheels to motor generator MG1, and AC power is generated based on the supplied rotational torque. The generated AC power is converted to DC power by the power conversion device 200 as described later, and the high-voltage battery 136 is charged, and the charged power is used again as travel energy.

次に電力変換装置200について説明する。インバータ回路140は、バッテリ136と直流側コネクタ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MG1をモータとして動作させる場合には、インバータ回路140は直流側コネクタ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、交流側コネクタ188を介してモータジェネレータMG1に供給する。モータジェネレータMG1とインバータ回路140からなる構成は第1電動発電ユニットとして動作する。   Next, the power conversion device 200 will be described. The inverter circuit 140 is electrically connected to the battery 136 via the direct current side connector 138, and power is exchanged between the battery 136 and the inverter circuit 140. When motor generator MG 1 is operated as a motor, inverter circuit 140 generates AC power based on DC power supplied from battery 136 via DC connector 138, and supplies to motor generator MG 1 via AC connector 188. Supply. The configuration comprising motor generator MG1 and inverter circuit 140 operates as a first motor generator unit.

なお、本実施形態では、バッテリ136の電力によって第1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MG1の動力のみによって車両の駆動ができる。さらに、本実施形態では、第1電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン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。   In the present embodiment, the first motor generator unit is operated as the electric unit by the electric power of the battery 136, so that the vehicle can be driven only by the power of the motor generator MG1. Further, in the present embodiment, the battery 136 can be charged by operating the first motor generator unit as a power generation unit by the power of the engine EGN or the power from the wheels to generate power.

なお、電力変換装置200は、インバータ回路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。   The power conversion device 200 includes a capacitor module 500 for smoothing the DC power supplied to the inverter circuit 140.

電力変換装置200は、上位の制御装置から指令を受けたり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。電力変換装置200は、コネクタ21から入力される指令に基づいて制御回路172でモータジェネレータMG1の制御量を演算し、さらにモータ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、その制御パルスをドライバ回路174へ供給する。ドライバ回路174は、供給された制御パルスに基づいて、インバータ回路140を制御するための駆動パルスを発生する。   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. Power conversion device 200 calculates a control amount of motor generator MG1 by control circuit 172 based on a command input from connector 21, further calculates whether to operate as a motor or a generator, and based on the calculation result. The control pulse is generated, and the control pulse is supplied to the driver circuit 174. The driver circuit 174 generates a driving pulse for controlling the inverter circuit 140 based on the supplied control pulse.

次に、図2を用いてインバータ回路140の電気回路の構成を説明する。なお、以下で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と記す。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とで、上下アームの直列回路150が構成される。インバータ回路140は、この直列回路150を、出力しようとする交流電力のU相,V相,W相の三相に対応して備えている。   Next, the configuration of the electric circuit of the inverter circuit 140 will be described with reference to FIG. In the following description, an insulated gate bipolar transistor is used as a semiconductor element, and hereinafter abbreviated as IGBT. 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 constitute the series circuit 150 of the upper and lower arms. The inverter circuit 140 includes this series circuit 150 corresponding to the three phases of the U-phase, V-phase, and W-phase of the AC power to be output.

これらの三相は、この実施の形態ではモータジェネレータMG1の電機子巻線の三相の各相巻線に対応している。三相のそれぞれの上下アームの直列回路150は、直列回路の中点部分である中間電極169から交流電流を出力する。この中間電極169は、交流端子159及び交流側コネクタ188を通して、モータジェネレータMG1への交流電力線である以下に説明の交流バスバー802や804と接続される。   In this embodiment, these three phases correspond to the three-phase windings of the armature winding of motor generator MG1. The series circuit 150 of the upper and lower arms of each of the three phases outputs an alternating current from the intermediate electrode 169 that is the middle point portion of the series circuit. This intermediate electrode 169 is connected to AC bus bars 802 and 804 described below which are AC power lines to motor generator MG1 through AC terminal 159 and AC side connector 188.

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に電気的に接続されている。また、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に電気的に接続されている。   The collector electrode 153 of the IGBT 328 of the upper arm is electrically connected to the capacitor terminal 506 on the positive electrode side of the capacitor module 500 via the positive electrode terminal 157. The emitter electrode of the IGBT 330 of the lower arm is electrically connected to the capacitor terminal 504 on the negative electrode side of the capacitor module 500 via the negative electrode terminal 158.

上述のように、制御回路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140を構成する各相の直列回路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。   As described above, the control circuit 172 receives a control command from the host control device via the connector 21, and based on this, the IGBT 328 that configures the upper arm or the lower arm of each phase series circuit 150 that constitutes the inverter circuit 140. And a control pulse that is a control signal for controlling the IGBT 330 is generated and supplied to the driver circuit 174.

ドライバ回路174は、上記制御パルスに基づき、各相の直列回路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。   Based on the control pulse, the driver circuit 174 supplies a drive pulse for controlling the IGBT 328 and IGBT 330 constituting the upper arm or the lower arm of each phase series circuit 150 to the IGBT 328 and IGBT 330 of each phase. IGBT 328 and IGBT 330 perform conduction or cutoff operation based on the drive pulse from driver circuit 174, convert DC power supplied from battery 136 into three-phase AC power, and supply the converted power to motor generator MG1. Is done.

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155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165との間に電気的に接続されている。   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 155. A diode 166 is electrically connected between the collector electrode 163 and the emitter electrode 165.

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は、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。   As the switching power semiconductor element, a metal oxide semiconductor field effect transistor (hereinafter abbreviated as MOSFET) may be used. In this case, the diode 156 and the diode 166 are unnecessary. As a power semiconductor element for switching, IGBT is suitable when the DC voltage is relatively high, and MOSFET is suitable when the DC voltage is relatively low.

コンデンサモジュール500は、正極側のコンデンサ端子506と負極側のコンデンサ端子504と正極側の電源端子509と負極側の電源端子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、直流側コネクタ138を介して、正極側の電源端子509や負極側の電源端子508に供給され、コンデンサモジュール500の正極側のコンデンサ端子506および負極側のコンデンサ端子504から、インバータ回路140へ供給される。   The capacitor module 500 includes a capacitor terminal 506 on the positive electrode side, a capacitor terminal 504 on the negative electrode side, a power supply terminal 509 on the positive electrode side, and a power supply terminal 508 on the negative electrode side. The high-voltage DC power from the battery 136 is supplied to the positive-side power terminal 509 and the negative-side power terminal 508 via the DC-side connector 138, and the positive-side capacitor terminal 506 and the negative-side power terminal 508 of the capacitor module 500 are supplied. The voltage is supplied from the capacitor terminal 504 to the inverter circuit 140.

一方、交流電力からインバータ回路140によって変換された直流電力は、正極側のコンデンサ端子506や負極側のコンデンサ端子504からコンデンサモジュール500に供給され、正極側の電源端子509や負極側の電源端子508から直流側コネクタ138を介してバッテリ136に供給され、バッテリ136に蓄積される。   On the other hand, the DC power converted from the AC power by the inverter circuit 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 positive power terminal 509 and the negative power terminal 508. Is supplied to the battery 136 via the DC connector 138 and stored in the battery 136.

制御回路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は、モータジェネレータMG1に対して要求される目標トルク値、直列回路150からモータジェネレータMG1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。   The control circuit 172 includes a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) for calculating the switching timing of the IGBT 328 and the IGBT 330. The input information to the microcomputer includes a target torque value required for the motor generator MG1, a current value supplied from the series circuit 150 to the motor generator MG1, and a magnetic pole position of the rotor of the motor generator MG1.

目標トルク値は、不図示の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る。電流値は、電流センサ180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MG1に設けられたレゾルバなどの回転磁極センサ(不図示)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。本実施形態では、電流センサ180は三相の電流値を検出する場合を例に挙げているが、二相分の電流値を検出するようにし、演算により三相分の電流を求めても良い。   The target torque value is based on a command signal output from a host controller (not shown). The current value is detected based on a detection signal from the current sensor 180. 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 MG1. In the present embodiment, the current sensor 180 detects a three-phase current value as an example. However, the current sensor 180 may detect a current value for two phases and obtain a current for three phases by calculation. .

制御回路172内のマイコンは、目標トルク値に基づいてモータジェネレータMG1のd軸,q軸の電流指令値を演算し、この演算されたd軸,q軸の電流指令値と、検出されたd軸,q軸の電流値との差分に基づいてd軸,q軸の電圧指令値を演算し、この演算されたd軸,q軸の電圧指令値を、検出された磁極位置に基づいてU相,V相,W相の電圧指令値に変換する。そして、マイコンは、U相,V相,W相の電圧指令値に基づく基本波(正弦波)と搬送波(三角波)との比較に基づいてパルス状の変調波を生成し、この生成された変調波をPWM(パルス幅変調)信号としてドライバ回路174に出力する。   The microcomputer in the control circuit 172 calculates the d-axis and q-axis current command values of the motor generator MG1 based on the target torque value, the calculated d-axis and q-axis current command values, and the detected d The voltage command values for the d-axis and q-axis are calculated based on the difference between the current values for the axes and q-axis, and the calculated voltage command values for the d-axis and q-axis are calculated based on the detected magnetic pole position. Convert to phase, V phase, and W phase voltage command values. Then, the microcomputer generates a pulse-like modulated wave based on the comparison between the fundamental wave (sine wave) and the carrier wave (triangular wave) based on the voltage command values of the U-phase, V-phase, and W-phase, and the generated modulation The wave is output to the driver circuit 174 as a PWM (pulse width modulation) signal.

ドライバ回路174は、下アームを駆動する場合、PWM信号を増幅したドライブ信号を、対応する下アームのIGBT330のゲート電極に出力する。また、ドライバ回路174は、上アームを駆動する場合、PWM信号の基準電位のレベルを上アームの基準電位のレベルにシフトしてからPWM信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する上アームのIGBT328のゲート電極にそれぞれ出力する。   When driving the lower arm, the driver circuit 174 outputs a drive signal obtained by amplifying the PWM signal to the gate electrode of the corresponding IGBT 330 of the lower arm. Further, when driving the upper arm, the driver circuit 174 amplifies the PWM signal after shifting the level of the reference potential of the PWM signal to the level of the reference potential of the upper arm, and uses this as a drive signal as a corresponding upper arm. Are output to the gate electrodes of the IGBTs 328 respectively.

また、制御回路172内のマイコンは、異常検知(過電流,過電圧,過温度など)を行い、直列回路150を保護している。このため、制御回路172にはセンシング情報が入力されている。例えば、各アームの信号用のエミッタ電極155及び信号用のエミッタ電極165からは各IGBT328とIGBT330のエミッタ電極に流れる電流の情報が、対応する駆動部(IC)に入力されている。これにより、各駆動部(IC)は過電流検知を行い、過電流が検知された場合には対応するIGBT328,IGBT330のスイッチング動作を停止させ、対応するIGBT328,IGBT330を過電流から保護する。   Further, the microcomputer in the control circuit 172 detects an abnormality (overcurrent, overvoltage, overtemperature, etc.) and protects the series circuit 150. For this reason, sensing information is input to the control circuit 172. For example, information on the current flowing through the emitter electrodes of the IGBTs 328 and IGBTs 330 is input to the corresponding drive units (ICs) from the signal emitter electrode 155 and the signal emitter electrode 165 of each arm. Thereby, each drive part (IC) detects an overcurrent, and when an overcurrent is detected, the switching operation of the corresponding IGBT 328 and IGBT 330 is stopped, and the corresponding IGBT 328 and IGBT 330 are protected from the overcurrent.

直列回路150に設けられた温度センサ(不図示)からは直列回路150の温度の情報がマイコンに入力されている。また、マイコンには直列回路150の直流正極側の電圧の情報が入力されている。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知及び過電圧検知を行い、過温度或いは過電圧が検知された場合には全てのIGBT328,IGBT330のスイッチング動作を停止させる。   Information on the temperature of the series circuit 150 is input to the microcomputer from a temperature sensor (not shown) provided in the series circuit 150. In addition, voltage information on the DC positive side of the series circuit 150 is input to the microcomputer. The microcomputer performs over-temperature detection and over-voltage detection based on the information, and stops switching operations of all the IGBTs 328 and IGBTs 330 when an over-temperature or over-voltage is detected.

図3は、電力変換装置200の外観斜視図である。図4は、電力変換装置200のケース10の内部構成を説明するために、理解を助けるために電力変換装置200を分解した斜視図である。   FIG. 3 is an external perspective view of the power conversion device 200. FIG. 4 is an exploded perspective view of the power conversion device 200 in order to help understanding in order to explain the internal configuration of the case 10 of the power conversion device 200.

冷媒を流入するための入口配管13と冷媒を流出するための出口配管14が、ケース10の同一側面上に配置される。ケース10は、図5に示す冷媒流路19が当該ケース10の両サイドに沿うように流路形成体12を収納する。流路形成体12の一方のサイドの上面には、開口部400a及び開口部400bがケース10の側面に沿って形成され、また流路形成体12の他方のサイドの上面には、開口部400cが形成されている。開口部400a〜400cは、挿入されたパワー半導体モジュール300a〜300cによって塞がれる。   An inlet pipe 13 for flowing in the refrigerant and an outlet pipe 14 for flowing out the refrigerant are arranged on the same side surface of the case 10. The case 10 houses the flow path forming body 12 so that the refrigerant flow path 19 shown in FIG. 5 is along both sides of the case 10. An opening 400a and an opening 400b are formed along the side surface of the case 10 on the upper surface of one side of the flow path forming body 12, and the opening 400c is formed on the upper surface of the other side of the flow path forming body 12. Is formed. Openings 400a to 400c are closed by inserted power semiconductor modules 300a to 300c.

流路形成体12が形成する一方の第1流路部19aと他方の第2流路部19cの間には、コンデンサモジュール500を収納するための収納空間405が形成される。これにより、冷媒流路19内に流れる冷媒によってコンデンサモジュール500が冷やされる。コンデンサモジュール500は、冷媒流路19a〜19cに囲まれるように配置されるため、効率良く冷却されることができる。   A storage space 405 for storing the capacitor module 500 is formed between one first flow path portion 19a and the other second flow path portion 19c formed by the flow path forming body 12. Thereby, the capacitor module 500 is cooled by the refrigerant flowing in the refrigerant flow path 19. Since the capacitor module 500 is disposed so as to be surrounded by the refrigerant flow paths 19a to 19c, it can be efficiently cooled.

またコンデンサモジュール500の外側面に沿って流路が形成されているので、流路やコンデンサモジュール500やパワー半導体モジュール300との配置が整然と整い、全体がより小型となる。また第1流路部19a及び第3流路部19cがコンデンサモジュール500の長辺に沿って配置されており、冷媒流路19に挿入固定されるパワー半導体モジュール300a〜300cとの距離が略一定となるので、平滑コンデンサとパワー半導体モジュール回路との回路定数が三相の各相においてバランスし易くなり、スパイク電圧を低減し易い回路構成となる。本実施の形態では、冷媒としては水が最も適している。しかし、水以外であっても利用できるので、以下冷媒と記す。   Further, since the flow path is formed along the outer surface of the capacitor module 500, the arrangement of the flow path, the capacitor module 500, and the power semiconductor module 300 is neatly arranged, and the whole becomes smaller. The first flow path portion 19a and the third flow path portion 19c are arranged along the long side of the capacitor module 500, and the distance from the power semiconductor modules 300a to 300c inserted and fixed in the refrigerant flow path 19 is substantially constant. Therefore, the circuit constants of the smoothing capacitor and the power semiconductor module circuit can be easily balanced in each of the three phases, and the circuit configuration can easily reduce the spike voltage. In the present embodiment, water is most suitable as the refrigerant. However, since it can be used other than water, it will be referred to as a refrigerant hereinafter.

図4に示されるように、コンデンサモジュール500の上方には、後述するバスバーアッセンブリ800が配置される。バスバーアッセンブリ800は、交流バスバーや当該交流バスバーを保持する保持部材803を備えている。   As shown in FIG. 4, a bus bar assembly 800 described later is disposed above the capacitor module 500. The bus bar assembly 800 includes an AC bus bar and a holding member 803 that holds the AC bus bar.

流路形成体12とケース10とは一体にアルミ材の鋳造で作ることにより、冷媒流路19は冷却効果に加え機械的強度を強くする効果がある。またアルミ鋳造で作ることで流路形成体12とケース10とが一体構造となり、電力変換装置200全体の熱伝導が良くなり冷却効率が向上する。   By forming the flow path forming body 12 and the case 10 integrally by casting an aluminum material, the refrigerant flow path 19 has an effect of increasing the mechanical strength in addition to the cooling effect. Moreover, the flow path forming body 12 and the case 10 are integrated with each other by being made by aluminum casting, so that the heat conduction of the entire power conversion device 200 is improved and the cooling efficiency is improved.

ドライバ回路基板22は、バスバーアッセンブリ800の上方に配置される。またドライバ回路基板22と制御回路基板20の間には金属ベース板11が配置される。   The driver circuit board 22 is disposed above the bus bar assembly 800. A metal base plate 11 is disposed between the driver circuit board 22 and the control circuit board 20.

金属ベース板11は、ケース10に固定される。当該金属ベース板11は、ドライバ回路基板22及び制御回路基板20に搭載される回路群の電磁シールドの機能を奏すると共にドライバ回路基板22と制御回路基板20とが発生する熱を逃がし、冷却する作用を有している。当該金属ベース板11が、高いノイズ抑制機能を有する点は後述する。   The metal base plate 11 is fixed to the case 10. The metal base plate 11 functions as an electromagnetic shield for a group of circuits mounted on the driver circuit board 22 and the control circuit board 20 and also releases and cools the heat generated by the driver circuit board 22 and the control circuit board 20. have. The point that the metal base plate 11 has a high noise suppression function will be described later.

さらに金属ベース板11は、制御回路基板20の機械的な共振周波数を高める作用を奏する。すなわち金属ベース板11に制御回路基板20を固定するためのねじ止め部を短い間隔で配置することが可能となり、機械的な振動が発生した場合の支持点間の距離を短くでき、共振周波数を高くできる。エンジン等から伝わる振動周波数に対して制御回路基板20の共振周波数を高くできるので、振動の影響を受け難く、信頼性が向上する。   Further, the metal base plate 11 has an effect of increasing the mechanical resonance frequency of the control circuit board 20. That is, it becomes possible to dispose screwing portions for fixing the control circuit board 20 to the metal base plate 11 at short intervals, shorten the distance between the support points when mechanical vibration occurs, and reduce the resonance frequency. Can be high. Since the resonance frequency of the control circuit board 20 can be increased with respect to the vibration frequency transmitted from the engine or the like, it is difficult to be affected by the vibration and the reliability is improved.

蓋8は、金属ベース板11に固定されて、制御回路基板20を外部からの電磁ノイズから保護する。   The lid 8 is fixed to the metal base plate 11 to protect the control circuit board 20 from external electromagnetic noise.

本実施形態に係るケース10は、流路形成体12が収納された部分は略直方体の形状を為しているが、ケース10の一側面側から突出収納部10aが形成されている。当該突出収納部10aには、DCDCコンバータ700から延ばされる端子702や、後述する直流側のバスバーアッセンブリ800や、抵抗器450が収納される。ここで抵抗器450は、コンデンサモジュール500のコンデンサ素子に蓄えられた電荷を放電するための抵抗素子である。このようにバッテリ136とコンデンサモジュール500との間の電気回路部品を突出収納部10aに集約しているため、配線の複雑化を抑制することができ、装置全体の小型化に寄与することができる。   In the case 10 according to the present embodiment, the portion in which the flow path forming body 12 is housed has a substantially rectangular parallelepiped shape, but a projecting housing portion 10a is formed from one side of the case 10. A terminal 702 extended from the DCDC converter 700, a DC-side bus bar assembly 800, which will be described later, and a resistor 450 are housed in the protruding housing portion 10a. Here, the resistor 450 is a resistor element for discharging the electric charge stored in the capacitor element of the capacitor module 500. As described above, since the electric circuit components between the battery 136 and the capacitor module 500 are concentrated in the protruding housing portion 10a, it is possible to suppress complication of wiring and contribute to downsizing of the entire apparatus. .

なお、図4に示される蓋18は、DCDCコンバータ700から延ばされる端子702を接続するための作業用の窓17を塞ぐための部材である。なお、DCDCコンバータ700は、ケース10の底面と対向する面に、端子702を貫通するための開口部701を形成する。   The lid 18 shown in FIG. 4 is a member for closing the working window 17 for connecting the terminal 702 extended from the DCDC converter 700. Note that the DCDC converter 700 forms an opening 701 for penetrating the terminal 702 on the surface facing the bottom surface of the case 10.

このように、電力変換装置200の底部に流路形成体12を配置し、次にコンデンサモジュール500,バスバーアッセンブリ800,基板等の必要な部品を固定する作業を上から順次行えるように構成されており、生産性と信頼性が向上する。   In this way, the flow path forming body 12 is disposed at the bottom of the power conversion device 200, and then the work of fixing necessary components such as the capacitor module 500, the bus bar assembly 800, and the substrate can be sequentially performed from the top. This improves productivity and reliability.

図5はケース10及び流路形成体12を説明するための図であり、図4に示すケース10を下から見た図である。   FIG. 5 is a view for explaining the case 10 and the flow path forming body 12, and is a view of the case 10 shown in FIG. 4 as viewed from below.

ケース10の下面には、1つに繋がった開口部404が形成され、該開口部404は下カバー420によって塞がれる。下カバー420とケース10の間には、シール部材409が設けられ気密性を保っている。   A single opening 404 is formed on the lower surface of the case 10, and the opening 404 is closed by the lower cover 420. A seal member 409 is provided between the lower cover 420 and the case 10 to maintain airtightness.

下カバー420には、冷媒流路19が配置された側と反対側の方向に向かって突出する凸部406が形成される。凸部406は、パワー半導体モジュール300a〜300cに対応して設けられている。なお、凸部407は、パワー半導体モジュールとは対応していないが、冷媒流路19の断面積を調整するために設けられる。   The lower cover 420 is formed with a convex portion 406 that protrudes in the direction opposite to the side on which the refrigerant flow path 19 is disposed. The convex part 406 is provided corresponding to the power semiconductor modules 300a to 300c. In addition, although the convex part 407 does not respond | correspond with a power semiconductor module, it is provided in order to adjust the cross-sectional area of the refrigerant | coolant flow path 19. FIG.

冷媒は、点線で示す流れ方向417の方向に、入口配管13を通って、ケース10の長手方向の辺に沿って形成された第1流路部19a内を流れ方向418のように流れる。また冷媒は、流れ方向421のように、ケース10の短手方向の辺に沿って形成された第2流路部19bを流れ方向421のように流れる。第2流路部19bは折り返し流路を形成する。また冷媒は、流れ方向422のように、流路形成体12の長手方向の辺に沿って形成された第3流路部19cを流れる。第3流路部19cは、コンデンサモジュール500を挟んで第1流路部19aと対向する位置に設けられる。さらに、冷媒は、流れ方向423のように、出口配管14を通って流出する。   The refrigerant flows in the direction of flow 417 indicated by the dotted line through the inlet pipe 13 and in the first flow path portion 19a formed along the longitudinal side of the case 10 in the direction of flow 418. Further, the refrigerant flows in the second flow path portion 19 b formed along the short side of the case 10 as in the flow direction 421 as in the flow direction 421. The second channel portion 19b forms a folded channel. In addition, the refrigerant flows through the third flow path portion 19 c formed along the longitudinal side of the flow path forming body 12 as in the flow direction 422. The third flow path portion 19c is provided at a position facing the first flow path portion 19a across the capacitor module 500. Further, the refrigerant flows out through the outlet pipe 14 as in the flow direction 423.

第1流路部19a,第2流路部19b,第3流路部19cは、いずれも幅方向より深さ方向が大きく形成される。また、流路形成体12は、ケース10裏面に形成された開口部404と、開口部400a〜400cとが対向するように形成されているので、アルミ鋳造により製造し易い構成になっている。   The first flow path portion 19a, the second flow path portion 19b, and the third flow path portion 19c are all formed larger in the depth direction than in the width direction. Moreover, since the flow path forming body 12 is formed so that the opening 404 formed on the back surface of the case 10 and the openings 400a to 400c face each other, the flow path forming body 12 is configured to be easily manufactured by aluminum casting.

図6乃至図10を用いてインバータ回路140に使用されるパワー半導体モジュール300a〜300cの詳細構成を説明する。上記パワー半導体モジュール300a〜300c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。尚、図6乃至図10において制御端子325Uは、図2に開示したゲート電極端子154および信号用エミッタ電極155に対応し、制御端子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。   A detailed configuration of the power semiconductor modules 300a to 300c used in the inverter circuit 140 will be described with reference to FIGS. The power semiconductor modules 300a to 300c have the same structure, and the structure of the power semiconductor module 300a will be described as a representative. 6 to 10, the control terminal 325U corresponds to the gate electrode terminal 154 and the signal emitter electrode 155 disclosed in FIG. 2, and the control terminal 325L corresponds to the gate electrode 164 and the emitter electrode 165 disclosed in FIG. Correspond. 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.

図6(a)は、本実施形態のパワー半導体モジュール300aの斜視図である。図6(b)は、本実施形態のパワー半導体モジュール300aを断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。   FIG. 6A is a perspective view of the power semiconductor module 300a of the present embodiment. FIG. 6B is a cross-sectional view of the power semiconductor module 300a according to the present embodiment cut along a cross section D and viewed from the direction E.

図7は、理解を助けるために、図6に示す状態からネジ309および第2封止樹脂351を取り除いたパワー半導体モジュール300aを示す図である。図7(a)は斜視図であり、図7(b)は図6(b)と同様に断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。また、図7(c)はフィン305が加圧されて湾曲部304Aが変形される前の断面図を示している。   FIG. 7 is a diagram showing a power semiconductor module 300a in which the screw 309 and the second sealing resin 351 are removed from the state shown in FIG. FIG. 7A is a perspective view, and FIG. 7B is a cross-sectional view when viewed from the direction E cut along a cross-section D in the same manner as FIG. 6B. FIG. 7C shows a cross-sectional view before the fin 305 is pressed and the bending portion 304A is deformed.

図8は、図7に示す状態からさらにモジュールケース304を取り除いたパワー半導体モジュール300aを示す図である。図8(a)は斜視図であり、図8(b)は図6(b),図7(b)と同様に断面Dで切断して方向Eから見たときの断面図である。   FIG. 8 is a diagram showing a power semiconductor module 300a in which the module case 304 is further removed from the state shown in FIG. FIG. 8A is a perspective view, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the section D and viewed from the direction E similarly to FIGS. 6B and 7B.

図9は、図8に示す状態からさらに第1封止樹脂348および配線絶縁部608を取り除いたパワー半導体モジュール300aの斜視図である。   FIG. 9 is a perspective view of the power semiconductor module 300a in which the first sealing resin 348 and the wiring insulating portion 608 are further removed from the state shown in FIG.

図10は、モジュール1次封止体302の組立工程を説明するための図である。   FIG. 10 is a view for explaining an assembly process of the module primary sealing body 302.

上下アームの直列回路150を構成するパワー半導体素子(IGBT328,IGBT330,ダイオード156,ダイオード166)が、図8および図9に示す如く、導体板315や導体板318によって、あるいは導体板320や導体板319によって、両面から挟んで固着される。導体板315等は、その放熱面が露出した状態で第1封止樹脂348によって封止され、当該放熱面に絶縁シート333が熱圧着される。第1封止樹脂348は図8に示すように、多面体形状(ここでは略直方体形状)を有している。   The power semiconductor elements (IGBT 328, IGBT 330, diode 156, and diode 166) constituting the upper and lower arm series circuit 150, as shown in FIGS. 8 and 9, are formed by the conductor plate 315 or conductor plate 318, or by the conductor plate 320 or conductor plate. By 319, it is fixed by being sandwiched from both sides. The conductor plate 315 and the like are sealed with the first sealing resin 348 with the heat dissipation surface exposed, and the insulating sheet 333 is thermocompression bonded to the heat dissipation surface. As shown in FIG. 8, the first sealing resin 348 has a polyhedral shape (here, a substantially rectangular parallelepiped shape).

第1封止樹脂348により封止されたモジュール1次封止体302は、モジュールケース304の中に挿入して絶縁シート333を挟んで、CAN型冷却器であるモジュールケース304の内面に熱圧着される。ここで、CAN型冷却器とは、一面に挿入口306と他面に底を有する筒形状をした冷却器である。モジュールケース304の内部に残存する空隙には、第2封止樹脂351が充填される。   The module primary sealing body 302 sealed with the first sealing resin 348 is inserted into the module case 304 and sandwiched with the insulating sheet 333, and is thermocompression bonded to the inner surface of the module case 304 that is a CAN type cooler. Is done. Here, the CAN-type cooler is a cylindrical cooler having an insertion port 306 on one surface and a bottom on the other surface. The space remaining inside the module case 304 is filled with the second sealing resin 351.

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、かつ、つなぎ目の無い状態で一体に成形される。モジュールケース304は、挿入口306以外に開口を設けない構造であり、挿入口306は、フランジ304Bよって、その外周を囲まれている。また、図6(a)に示されるように、他の面より広い面を有する第1放熱面307A及び第2放熱面307Bがそれぞれ対向した状態で配置され、これらの放熱面に対向するようにして、各パワー半導体素子(IGBT328,IGBT330,ダイオード156,ダイオード166)が配置されている。当該対向する第1放熱面307Aと第2放熱面307Bと繋ぐ3つの面は、当該第1放熱面307A及び第2放熱面307Bより狭い幅で密閉された面を構成し、残りの一辺の面に挿入口306が形成される。モジュールケース304の形状は、正確な直方体である必要が無く、角が図6(a)に示す如く曲面を成していても良い。   The module case 304 is made of a member having electrical conductivity, for example, an aluminum alloy material (Al, AlSi, AlSiC, Al—C, etc.), and is integrally formed without a joint. The module case 304 has a structure in which no opening other than the insertion port 306 is provided. The insertion port 306 is surrounded by a flange 304B. Further, as shown in FIG. 6 (a), the first heat radiating surface 307A and the second heat radiating surface 307B, which are wider than the other surfaces, are arranged facing each other so as to face these heat radiating surfaces. Each power semiconductor element (IGBT 328, IGBT 330, diode 156, diode 166) is arranged. The three surfaces that connect the first heat radiation surface 307A and the second heat radiation surface 307B that face each other constitute a surface that is sealed with a narrower width than the first heat radiation surface 307A and the second heat radiation surface 307B, and the other one side surface An insertion port 306 is formed at the bottom. The shape of the module case 304 does not need to be an accurate rectangular parallelepiped, and the corner may form a curved surface as shown in FIG.

このような形状の金属製のケースを用いることで、モジュールケース304を水や油などの冷媒が流れる冷媒流路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。また、対向した第1放熱面307Aと第2放熱面307Bに、フィン305がそれぞれ均一に形成される。さらに、第1放熱面307A及び第2放熱面307Bの外周には、厚みが極端に薄くなっている湾曲部304Aが形成されている。湾曲部304Aは、フィン305を加圧することで簡単に変形する程度まで厚みを極端に薄くしてあるため、モジュール1次封止体302が挿入された後の生産性が向上する。   By using the metal case having such a shape, even when the module case 304 is inserted into the refrigerant flow path 19 through which a refrigerant such as water or oil flows, a seal against the refrigerant can be secured by the flange 304B. It is possible to prevent the medium from entering the inside of the module case 304 with a simple configuration. Further, the fins 305 are uniformly formed on the first heat radiation surface 307A and the second heat radiation surface 307B facing each other. Further, a curved portion 304A having an extremely thin thickness is formed on the outer periphery of the first heat radiating surface 307A and the second heat radiating surface 307B. Since the curved portion 304A is extremely thin to such an extent that it can be easily deformed by pressurizing the fin 305, the productivity after the module primary sealing body 302 is inserted is improved.

上述のように導体板315等を絶縁シート333を介してモジュールケース304の内壁に熱圧着することにより、導体板315等とモジュールケース304の内壁の間の空隙を少なくすることができ、パワー半導体素子の発生熱を効率良くフィン305へ伝達できる。さらに絶縁シート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。   As described above, the gap between the conductor plate 315 and the inner wall of the module case 304 can be reduced by thermocompression bonding the conductor plate 315 and the like to the inner wall of the module case 304 via the insulating sheet 333, and the power semiconductor The generated heat of the element can be efficiently transmitted to the fin 305. Further, by providing 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. .

モジュールケース304の外には、コンデンサモジュール500と電気的に接続するための金属製の直流正極配線315Aおよび直流負極配線319Aが設けられており、その先端部に直流正極端子315B(157)と直流負極端子319B(158)がそれぞれ形成されている。また、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ための金属製の交流配線320Aが設けられており、その先端に交流端子320B(159)が形成されている。本実施形態では、図9に示す如く、直流正極配線315Aは導体板315と接続され、直流負極配線319Aは導体板319と接続され、交流配線320Aは導体板320と接続される。   Outside the module case 304, a metallic DC positive wiring 315A and a DC negative wiring 319A for electrical connection with the capacitor module 500 are provided, and a DC positive terminal 315B (157) and a DC are connected to the tip thereof. Negative terminals 319B (158) are formed respectively. Also, a metallic AC wiring 320A for supplying AC power to motor generator MG1 or MG2 is provided, and an AC terminal 320B (159) is formed at the tip thereof. In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the DC positive wiring 315A is connected to the conductor plate 315, the DC negative wiring 319A is connected to the conductor plate 319, and the AC wiring 320A is connected to the conductor plate 320.

モジュールケース304の外にはさらに、ドライバ回路174と電気的に接続するための金属製の信号配線324Uおよび324Lが設けられており、その先端部に制御端子325U(154,155)と制御端子325L(164,165)がそれぞれ形成されている。本実施形態では、図9に示す如く、信号配線324UはIGBT328と接続され、信号配線324LはIGBT328と接続される。   In addition to the module case 304, metal signal wirings 324U and 324L for electrical connection with the driver circuit 174 are provided, and a control terminal 325U (154, 155) and a control terminal 325L are provided at the tip thereof. (164, 165) are formed. In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the signal wiring 324 </ b> U is connected to the IGBT 328, and the signal wiring 324 </ b> L is connected to the IGBT 328.

図13(a)は、本実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの上面図である。図13(b)は、本実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの側面図である。   FIG. 13A is a top view of the power semiconductor module 300a according to the present embodiment. FIG. 13B is a side view of the power semiconductor module 300a according to the present embodiment.

電流センサ180aは、ギャップを有するコアを樹脂でモールドしたものであり、コアのギャップ部にはホール素子を有するICを搭載する。また電流センサ180aは、当該電流センサ180aの一方の側面から突出してフランジ部304Bに固定される第1固定部と、当該電流センサ180aの他方の側面から突出してフランジ部304Bに固定される第2固定部と、を有する。さらに電流センサ180aは、電流センサ180a内のICと電気的接続された信号端子184が、パワー半導体モジュール300aの上方まで延長され、制御端子325U及び325Lと同様、ドライバ回路基板22に半田付けにより接続される。パワー半導体モジュール300b及び300cに接続される電流センサも電流センサ180aと同様の構成である。   The current sensor 180a is obtained by molding a core having a gap with a resin, and an IC having a Hall element is mounted in the gap portion of the core. The current sensor 180a protrudes from one side surface of the current sensor 180a and is fixed to the flange portion 304B. The current sensor 180a protrudes from the other side surface of the current sensor 180a and is fixed to the flange portion 304B. And a fixing part. Further, the current sensor 180a has a signal terminal 184 electrically connected to the IC in the current sensor 180a extended above the power semiconductor module 300a, and connected to the driver circuit board 22 by soldering like the control terminals 325U and 325L. Is done. The current sensor connected to the power semiconductor modules 300b and 300c has the same configuration as the current sensor 180a.

ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ駆動用の電力変換装置の場合、交流配線320Aには数百アンペアの大電流を通電する。そのため、ジュール熱により発熱するが、電流センサ180aは、冷却用のフィン305に近いフランジ部304Bにネジで固定されため、電流センサ180aが受けた熱は、第1固定部181a及び第2固定部181b,フランジ部304B,フィン305、冷媒の順に流れ、電流センサ180aが冷却されるため、交流配線320Aに大電流を流しても電流センサ180aを許容温度以下で使用することができ、耐熱性を向上させることができる。   In the case of a power conversion device for driving a motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle, a large current of several hundred amperes is passed through the AC wiring 320A. Therefore, although it generates heat due to Joule heat, the current sensor 180a is fixed to the flange portion 304B near the cooling fin 305 with screws, so that the heat received by the current sensor 180a is the first fixing portion 181a and the second fixing portion. Since the current sensor 180a is cooled in the order of 181b, the flange portion 304B, the fin 305, and the refrigerant, the current sensor 180a can be used at a temperature lower than the allowable temperature even when a large current flows through the AC wiring 320A. Can be improved.

本実施形態では電流センサ180aをパワー半導体モジュール300aにネジで固定する際に、直接固定しているが、間に放熱用グリス等を用いて熱伝導率を向上させる方法も有効である。   In this embodiment, when the current sensor 180a is fixed to the power semiconductor module 300a with a screw, it is directly fixed. However, a method of improving the thermal conductivity using heat radiation grease or the like is also effective.

なお、本実施形態では、電流センサ180aを固定するのに、接着剤を用いてもよい、また、電流センサ180aを両面冷却パワー半導体モジュール300にモールドしてもよい。   In the present embodiment, an adhesive may be used to fix the current sensor 180a, or the current sensor 180a may be molded on the double-sided cooling power semiconductor module 300.

モジュールケース304にフランジ部304Bが設けられていない場合であっても、電流センサ180aの第1固定部181a及び第2固定部181bは、モジュールケース304の第1放熱面307A及び第2放熱面307Bの垂直方向の面、つまりモジュールケース304の厚み方向の面に直接接続されることにより、電流センサ180aを熱から保護することができる。   Even when the module case 304 is not provided with the flange portion 304B, the first fixing portion 181a and the second fixing portion 181b of the current sensor 180a are not connected to the first heat dissipation surface 307A and the second heat dissipation surface 307B of the module case 304. The current sensor 180a can be protected from heat by being directly connected to the surface in the vertical direction, that is, the surface in the thickness direction of the module case 304.

直流正極配線315A,直流負極配線319A,交流配線320A,信号配線324Uおよび信号配線324Lは、樹脂材料で成形された配線絶縁部608によって相互に絶縁された状態で、補助モールド体600として一体に成型される。配線絶縁部608は、各配線を支持するための支持部材としても作用し、これに用いる樹脂材料は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂かあるいは熱可塑性樹脂が適している。これにより、直流正極配線315A,直流負極配線319A,交流配線320A,信号配線324Uおよび信号配線324Lの間の絶縁性を確保でき、高密度配線が可能となる。   The DC positive wiring 315A, the DC negative wiring 319A, the AC wiring 320A, the signal wiring 324U, and the signal wiring 324L are integrally molded as the auxiliary mold body 600 in a state where they are insulated from each other by the wiring insulating portion 608 formed of a resin material. Is done. The wiring insulating portion 608 also acts as a support member for supporting each wiring, and a thermosetting resin or a thermoplastic resin having an insulating property is suitable for the resin material used therefor. As a result, it is possible to secure insulation between the DC positive electrode wiring 315A, the DC negative electrode wiring 319A, the AC wiring 320A, the signal wiring 324U, and the signal wiring 324L, thereby enabling high-density wiring.

補助モールド体600は、モジュール1次封止体302と接続部370において金属接合された後に、配線絶縁部608に設けられたネジ穴を貫通するネジ309によってモジュールケース304に固定される。接続部370におけるモジュール1次封止体302と補助モールド体600との金属接合には、たとえばTIG溶接などを用いることができる。   The auxiliary mold body 600 is fixed to the module case 304 with a screw 309 that passes through a screw hole provided in the wiring insulating portion 608 after being metal-bonded to the module primary sealing body 302 at the connection portion 370. For example, TIG welding or the like can be used for metal bonding between the module primary sealing body 302 and the auxiliary mold body 600 in the connection portion 370.

直流正極配線315Aと直流負極配線319Aは、配線絶縁部608を間に挟んで対向した状態で互いに積層され、略平行に延びる形状を成している。こうした配置および形状とすることで、パワー半導体素子のスイッチング動作時に瞬間的に流れる電流が、対向してかつ逆方向に流れる。これにより、電流が作る磁界が互いに相殺する作用をなし、この作用により低インダクタンス化が可能となる。なお、交流配線320Aや制御端子325U,325Lも、直流正極配線315A及び直流負極配線319Aと同様の方向に向かって延びている。   The direct current positive electrode wiring 315A and the direct current negative electrode wiring 319A are stacked on each other in a state of facing each other with the wiring insulating portion 608 interposed therebetween, and have a shape extending substantially in parallel. With such an arrangement and shape, the current that instantaneously flows during the switching operation of the power semiconductor element flows oppositely and 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 control terminals 325U and 325L also extend in the same direction as the DC positive wiring 315A and the DC negative wiring 319A.

モジュール1次封止体302と補助モールド体600が金属接合により接続されている接続部370は、第2封止樹脂351によりモジュールケース304内で封止される。これにより、接続部370とモジュールケース304との間で必要な絶縁距離を安定的に確保することができるため、封止しない場合と比較してパワー半導体モジュール300aの小型化が実現できる。   The connection portion 370 where the module primary sealing body 302 and the auxiliary mold body 600 are connected by metal bonding is sealed in the module case 304 by the second sealing resin 351. Thereby, since a necessary insulation distance can be stably ensured between the connection part 370 and the module case 304, the power semiconductor module 300a can be reduced in size as compared with the case where sealing is not performed.

図9に示されるように、接続部370の補助モジュール体600側には、補助モジュール側直流正極接続端子315C,補助モジュール側直流負極接続端子319C,補助モジュール側交流接続端子320C,補助モジュール側信号接続端子326Uおよび補助モジュール側信号接続端子326Lが一列に並べて配置される。一方、接続部370のモジュール1次封止体302側には、多面体形状を有する第1封止樹脂348の一つの面に沿って、素子側直流正極接続端子315D,素子側直流負極接続端子319D,素子側交流接続端子320D,素子側信号接続端子327Uおよび素子側信号接続端子327Lが一列に並べて配置される。こうして接続部370において各端子が一列に並ぶような構造とすることで、トランスファーモールドによるモジュール1次封止体302の製造が容易となる。   As shown in FIG. 9, on the auxiliary module body 600 side of the connecting portion 370, the auxiliary module side DC positive connection terminal 315C, the auxiliary module side DC negative connection terminal 319C, the auxiliary module side AC connection terminal 320C, and the auxiliary module side signal The connection terminal 326U and the auxiliary module side signal connection terminal 326L are arranged in a line. On the other hand, on the module primary sealing body 302 side of the connection portion 370, along one surface of the first sealing resin 348 having a polyhedral shape, an element side DC positive connection terminal 315D and an element side DC negative connection terminal 319D are provided. , The element side AC connection terminal 320D, the element side signal connection terminal 327U, and the element side signal connection terminal 327L are arranged in a line. Thus, the structure in which the terminals are arranged in a line in the connection portion 370 facilitates the manufacture of the module primary sealing body 302 by transfer molding.

ここで、モジュール1次封止体302の第1封止樹脂348から外側に延出している部分をその種類ごとに一つの端子として見た時の各端子の位置関係について述べる。以下の説明では、直流正極配線315A(直流正極端子315Bと補助モジュール側直流正極接続端子315Cを含む)および素子側直流正極接続端子315Dにより構成される端子を正極側端子と称し、直流負極配線319A(直流負極端子319Bと補助モジュール側直流負極接続端子319Cを含む)および素子側直流負極接続端子319Dにより構成される端子を負極側端子と称し、交流配線320A(交流端子320Bと補助モジュール側交流接続端子320Cを含む)および素子側交流接続端子320Dにより構成される端子を出力端子と称し、信号配線324U(制御端子325Uと補助モジュール側信号接続端子326Uを含む)および素子側信号接続端子327Uにより構成される端子を上アーム用信号端子と称し、信号配線324L(制御端子325Lと補助モジュール側信号接続端子326Lを含む)および素子側信号接続端子327Lにより構成される端子を下アーム用信号端子と称する。   Here, the positional relationship of each terminal when the part extending outward from the first sealing resin 348 of the module primary sealing body 302 is viewed as one terminal for each type will be described. In the following description, a terminal constituted by the DC positive electrode wiring 315A (including the DC positive electrode terminal 315B and the auxiliary module side DC positive electrode connection terminal 315C) and the element side DC positive electrode connection terminal 315D is referred to as a positive electrode side terminal. A terminal composed of the DC negative electrode terminal 319B (including the auxiliary module side DC negative electrode connection terminal 319C) and the element side DC negative electrode connection terminal 319D is referred to as a negative electrode side terminal, and the AC wiring 320A (AC terminal 320B and the auxiliary module side AC connection) The terminal constituted by the element side AC connection terminal 320D and the element side AC connection terminal 320D is referred to as an output terminal, and is constituted by the signal wiring 324U (including the control terminal 325U and the auxiliary module side signal connection terminal 326U) and the element side signal connection terminal 327U. Is called the upper arm signal terminal. Referred to as a line 324L (control terminal 325L and the auxiliary module-side signal connecting terminals including 326L) and the element-side signal connecting terminals 327L signal for the lower arm composed of the terminal by terminal.

上記の各端子は、いずれも第1封止樹脂348および第2封止樹脂351から接続部370を通して突出しており、その第1封止樹脂348からの各突出部分(素子側直流正極接続端子315D,素子側直流負極接続端子319D,素子側交流接続端子320D,素子側信号接続端子327Uおよび素子側信号接続端子327L)は、上記のように多面体形状を有する第1封止樹脂348の一つの面に沿って一列に並べられている。また、正極側端子と負極側端子は、第2封止樹脂351から積層状態で突出しており、モジュールケース304の外に延出している。このような構成としたことで、第1封止樹脂348でパワー半導体素子を封止してモジュール1次封止体302を製造する時の型締めの際に、パワー半導体素子と当該端子との接続部分への過大な応力や金型の隙間が生じるのを防ぐことができる。また、積層された正極側端子と負極側端子の各々を流れる反対方向の電流により、互いに打ち消し合う方向の磁束が発生されるため、低インダクタンス化を図ることができる。   Each of the terminals protrudes from the first sealing resin 348 and the second sealing resin 351 through the connection portion 370, and each protruding portion from the first sealing resin 348 (element side DC positive electrode connection terminal 315D). , Element side DC negative electrode connection terminal 319D, element side AC connection terminal 320D, element side signal connection terminal 327U and element side signal connection terminal 327L) are one surface of the first sealing resin 348 having a polyhedral shape as described above. Are lined up in a row. Further, the positive terminal and the negative terminal protrude from the second sealing resin 351 in a stacked state and extend outside the module case 304. With such a configuration, the power semiconductor element is sealed with the first sealing resin 348 and the module primary sealing body 302 is manufactured. It is possible to prevent an excessive stress on the connecting portion and a gap in the mold from occurring. In addition, since currents in opposite directions flowing through the stacked positive electrode side terminals and negative electrode side terminals generate magnetic fluxes in directions that cancel each other, a reduction in inductance can be achieved.

補助モジュール体600側において、補助モジュール側直流正極接続端子315C,補助モジュール側直流負極接続端子319Cは、直流正極端子315B,直流負極端子319Bとは反対側の直流正極配線315A,直流負極配線319Aの先端部にそれぞれ形成されている。また、補助モジュール側交流接続端子320Cは、交流配線320Aにおいて交流端子320Bとは反対側の先端部に形成されている。補助モジュール側信号接続端子326U,326Lは、信号配線324U,324Lにおいて制御端子325U,325Lとは反対側の先端部にそれぞれ形成されている。   On the auxiliary module body 600 side, the auxiliary module side DC positive electrode connection terminal 315C and the auxiliary module side DC negative electrode connection terminal 319C are the DC positive electrode terminal 315B and the DC negative electrode terminal 319B opposite to the DC positive electrode wiring 315A and DC negative electrode wiring 319A. Each is formed at the tip. Further, the auxiliary module side AC connection terminal 320C is formed at the tip of the AC wiring 320A opposite to the AC terminal 320B. The auxiliary module side signal connection terminals 326U and 326L are formed at the distal ends of the signal wirings 324U and 324L on the side opposite to the control terminals 325U and 325L, respectively.

一方、モジュール1次封止体302側において、素子側直流正極接続端子315D,素子側直流負極接続端子319D,素子側交流接続端子320Dは、導体板315,319,320にそれぞれ形成されている。また、素子側信号接続端子327U,327Lは、ボンディングワイヤ371によりIGBT328,330とそれぞれ接続されている。   On the other hand, on the module primary sealing body 302 side, the element side DC positive connection terminal 315D, the element side DC negative connection terminal 319D, and the element side AC connection terminal 320D are formed on the conductor plates 315, 319, and 320, respectively. The element side signal connection terminals 327U and 327L are connected to the IGBTs 328 and 330 by bonding wires 371, respectively.

図10に示すように、直流正極側の導体板315および交流出力側の導体板320と、素子側信号接続端子327Uおよび327Lとは、共通のタイバー372に繋がれた状態で、これらが略同一平面状の配置となるように一体的に加工される。導体板315には、上アーム側のIGBT328のコレクタ電極と上アーム側のダイオード156のカソード電極が固着される。導体板320には、下アーム側のIGBT330のコレクタ電極と下アーム側のダイオード166のカソード電極が固着される。IGBT328,330およびダイオード156,166の上には、導体板318と導体板319が略同一平面状に配置される。導体板318には、上アーム側のIGBT328のエミッタ電極と上アーム側のダイオード156のアノード電極が固着される。導体板319には、下アーム側のIGBT330のエミッタ電極と下アーム側のダイオード166のアノード電極が固着される。各パワー半導体素子は、各導体板に設けられた素子固着部322に、金属接合材160を介してそれぞれ固着される。金属接合材160は、例えばはんだ材や銀シート及び微細金属粒子を含んだ低温焼結接合材、等である。   As shown in FIG. 10, the DC positive side conductor plate 315 and the AC output side conductor plate 320 and the element side signal connection terminals 327 </ b> U and 327 </ b> L are connected to a common tie bar 372 and are substantially the same. It is integrally processed so as to have a planar arrangement. To the conductor plate 315, the collector electrode of the IGBT 328 on the upper arm side and the cathode electrode of the diode 156 on the upper arm side are fixed. The conductor plate 320 is fixedly attached with a collector electrode of the IGBT 330 on the lower arm side and a cathode electrode of the diode 166 on the lower arm side. On the IGBTs 328 and 330 and the diodes 156 and 166, a conductor plate 318 and a conductor plate 319 are arranged in substantially the same plane. To the conductor plate 318, the emitter electrode of the IGBT 328 on the upper arm side and the anode electrode of the diode 156 on the upper arm side are fixed. On the conductor plate 319, an emitter electrode of the IGBT 330 on the lower arm side and an anode electrode of the diode 166 on the lower arm side are fixed. Each power semiconductor element is fixed to an element fixing portion 322 provided on each conductor plate via a metal bonding material 160. The metal bonding material 160 is, for example, a low-temperature sintered bonding material including a solder material, a silver sheet, and fine metal particles.

各パワー半導体素子は板状の扁平構造であり、当該パワー半導体素子の各電極は表裏面に形成されている。図10に示されるように、パワー半導体素子の各電極は、導体板315と導体板318、または導体板320と導体板319によって挟まれる。つまり、導体板315と導体板318は、IGBT328及びダイオード156を介して略平行に対向した積層配置となる。同様に、導体板320と導体板319は、IGBT330及びダイオード166を介して略平行に対向した積層配置となる。また、導体板320と導体板318は中間電極329を介して接続されている。この接続により上アーム回路と下アーム回路が電気的に接続され、上下アーム直列回路が形成される。上述したように、導体板315と導体板318の間にIGBT328及びダイオード156を挟み込むと共に、導体板320と導体板319の間にIGBT330及びダイオード166を挟み込み、導体板320と導体板318を中間電極329を介して接続する。その後、IGBT328の制御電極328Aと素子側信号接続端子327Uとをボンディングワイヤ371により接続すると共に、IGBT330の制御電極330Aと素子側信号接続端子327Lとをボンディングワイヤ371により接続する。   Each power semiconductor element has a flat plate-like structure, and each electrode of the power semiconductor element is formed on the front and back surfaces. As shown in FIG. 10, each electrode of the power semiconductor element is sandwiched between a conductor plate 315 and a conductor plate 318, or a conductor plate 320 and a conductor plate 319. In other words, the conductor plate 315 and the conductor plate 318 are stacked so as to face each other substantially in parallel via the IGBT 328 and the diode 156. Similarly, the conductor plate 320 and the conductor plate 319 have a stacked arrangement facing each other substantially in parallel via the IGBT 330 and the diode 166. In addition, the conductor plate 320 and the conductor plate 318 are connected via an intermediate electrode 329. By this connection, the upper arm circuit and the lower arm circuit are electrically connected to form an upper and lower arm series circuit. As described above, the IGBT 328 and the diode 156 are sandwiched between the conductor plate 315 and the conductor plate 318, and the IGBT 330 and the diode 166 are sandwiched between the conductor plate 320 and the conductor plate 319, so that the conductor plate 320 and the conductor plate 318 are connected to the intermediate electrode. Connect via H.329. Thereafter, the control electrode 328A of the IGBT 328 and the element side signal connection terminal 327U are connected by the bonding wire 371, and the control electrode 330A of the IGBT 330 and the element side signal connection terminal 327L are connected by the bonding wire 371.

図11は、コンデンサモジュール500の構造を説明するための斜視図である。図11には示されていないが、コンデンサケース502の内部には、フィルムコンデンサが複数設けられ、当該フィルムコンデンサは負極導体板及び正極導体板に電気的に接続される。負極導体板と正極導体板との間には低インダクタンス化のために絶縁性部材が配置され、負極導体板と正極導体板は積層状態で構成される。つまり負極導体板と正極導体板は積層導体板を構成する。   FIG. 11 is a perspective view for explaining the structure of the capacitor module 500. Although not shown in FIG. 11, a plurality of film capacitors are provided inside the capacitor case 502, and the film capacitors are electrically connected to the negative electrode conductor plate and the positive electrode conductor plate. An insulating member is disposed between the negative electrode conductor plate and the positive electrode conductor plate to reduce inductance, and the negative electrode conductor plate and the positive electrode conductor plate are configured in a laminated state. That is, the negative electrode conductor plate and the positive electrode conductor plate constitute a laminated conductor plate.

樹脂封止材550は、コンデンサケース502にフィルムコンデンサ及び積層導体板を固定するために当該コンデンサケース502内に充填される。負極側の電源端子508及び正極側の電源端子509は、積層導体板にそれぞれ電気的に接続され、樹脂封止材550の露出面から突出し、さらにコンデンサケース502の側面の方に折り曲げられる。正極側の電源端子509及び負極側の電源端子508には、図2で説明した如く、直流側コネクタ138を介して直流電力が供給される。   The resin sealing material 550 is filled in the capacitor case 502 in order to fix the film capacitor and the laminated conductor plate to the capacitor case 502. The negative power supply terminal 508 and the positive power supply terminal 509 are each electrically connected to the laminated conductor plate, protrude from the exposed surface of the resin sealing material 550, and bend toward the side surface of the capacitor case 502. DC power is supplied to the positive power supply terminal 509 and the negative power supply terminal 508 via the DC connector 138 as described with reference to FIG.

コンデンサ端子503a〜503cは、積層導体板にそれぞれ電気的に接続され、半導体モジュール300の正極端子157(315B)及び負極端子158(319B)に対応して設けられる。コンデンサ端子503a〜503cは、パワー半導体モジュール300a〜300cとそれぞれ接続される。コンデンサ端子503aを構成する負極側コンデンサ端子504aと正極側コンデンサ端子506aとの間には、絶縁シート517aが設けられ、絶縁が確保されている。他のコンデンサ端子503b〜503cも同様である。   The capacitor terminals 503a to 503c are electrically connected to the laminated conductor plates, respectively, and are provided corresponding to the positive terminal 157 (315B) and the negative terminal 158 (319B) of the semiconductor module 300. Capacitor terminals 503a to 503c are connected to power semiconductor modules 300a to 300c, respectively. An insulating sheet 517a is provided between the negative capacitor terminal 504a and the positive capacitor terminal 506a constituting the capacitor terminal 503a to ensure insulation. The same applies to the other capacitor terminals 503b to 503c.

コンデンサケース502には、コンデンサモジュール500を流路形成体12に固定するための固定手段例えば螺子を貫通させるための孔520a〜520dが設けられる。   The capacitor case 502 is provided with fixing means for fixing the capacitor module 500 to the flow path forming body 12, for example, holes 520a to 520d for allowing a screw to pass therethrough.

また、コンデンサケース502の長辺側の一側面には、突出収納部502aが形成される。この突出収納部502a内には、フィルムコンデンサ及び電源端子508,509に対して電気的に直列または並列に接続される電気回路素子が収納される。本実施形態においては、バッテリ136からのノイズを除去しかつグラウンドに電気的に接続されたノイズ除去用のコンデンサが収納される。このコンデンサはフィルムコンデンサに比べて小型のため、突出収納部502aの高さはコンデンサケース502の高さよりも小さく形成されている。つまり、突出収納部502aの下方には空間が形成される。図3に示された流路形成体12は、この空間に冷媒流路19の一部を形成している。これにより、ノイズ除去用のコンデンサを冷却することができるとともに、冷媒流路19の断面積を局所的に大きくすることを抑制して圧力損失の増大を防止している。   In addition, a protruding storage portion 502 a is formed on one side of the long side of the capacitor case 502. In the protruding housing portion 502a, electrical circuit elements that are electrically connected in series or in parallel to the film capacitor and the power supply terminals 508 and 509 are housed. In the present embodiment, a noise removing capacitor that removes noise from the battery 136 and is electrically connected to the ground is accommodated. Since this capacitor is smaller than the film capacitor, the height of the protruding housing portion 502 a is formed to be smaller than the height of the capacitor case 502. That is, a space is formed below the protruding storage portion 502a. The flow path forming body 12 shown in FIG. 3 forms a part of the refrigerant flow path 19 in this space. As a result, the noise removing capacitor can be cooled, and the increase in the pressure loss is prevented by suppressing locally increasing the cross-sectional area of the refrigerant flow path 19.

図12(a)は、ケース10にパワー半導体モジュール300a〜300cとコンデンサモジュール500とバスバーアッセンブリ800を組み付けた外観斜視図である。図12(b)は、図12(a)の部分Aの拡大図である。   12A is an external perspective view in which the power semiconductor modules 300a to 300c, the capacitor module 500, and the bus bar assembly 800 are assembled to the case 10. FIG. FIG.12 (b) is an enlarged view of the part A of Fig.12 (a).

直流正極端子315B(157),直流負極端子319B(158),交流端子321(159)及び第2封止部601Bは、ケース10の縦方向に蓋8側に向けて延びている。直流正極端子315B(157)及び直流負極端子319B(158)の電流経路の面積は、コンデンサモジュール500内の積層導体板の電流経路の面積より非常に小さい。そのため、電流が積層導体板から直流正極端子315B(157)及び直流負極端子319B(158)に流れる際には、電流経路の面積が大きく変化することになる。つまり、電流が直流正極端子315B(157)及び直流負極端子319B(158)に集中することになる。   The DC positive terminal 315B (157), the DC negative terminal 319B (158), the AC terminal 321 (159), and the second sealing portion 601B extend in the longitudinal direction of the case 10 toward the lid 8 side. The area of the current path of the DC positive terminal 315B (157) and the DC negative terminal 319B (158) is much smaller than the area of the current path of the laminated conductor plate in the capacitor module 500. Therefore, when current flows from the laminated conductor plate to the DC positive terminal 315B (157) and the DC negative terminal 319B (158), the area of the current path changes greatly. That is, the current concentrates on the DC positive terminal 315B (157) and the DC negative terminal 319B (158).

そこで、本実施形態では、負極側コンデンサ端子504aは、積層導体板から立ち上がっている立ち上がり部540を有し、その先端部に接続部542を有している。また、正極側コンデンサ端子506aは、積層導体板から立ち上がっている立ち上がり部543を有し、その先端部に接続部545を有している。前記接続部542と前記接続部545との間にパワー半導体モジュール300aの直流負極端子319B(158)や直流正極端子315B(157)が挟まれるようにして接続されている。   Therefore, in the present embodiment, the negative-side capacitor terminal 504a has a rising portion 540 that rises from the laminated conductor plate, and has a connection portion 542 at its tip. Further, the positive electrode side capacitor terminal 506a has a rising portion 543 that rises from the laminated conductor plate, and has a connection portion 545 at the tip thereof. A DC negative terminal 319B (158) and a DC positive terminal 315B (157) of the power semiconductor module 300a are connected between the connecting portion 542 and the connecting portion 545.

これにより、負極側コンデンサ端子504aや正極側コンデンサ端子506aが接続部542や545の直前まで絶縁シートを介した積層構造を成すため、電流が集中する当該コンデンサ端子の配線部分のインダクタンスを低減することができる。さらに、直流負極端子319B(158)の先端と接続部542の側辺とは溶接により接続され、同様に直流正極端子315B(157)の先端と接続部545の側辺とは溶接により接続される。このため、低インダクタンス化による特性改善に加え生産性を向上させることができる。   As a result, the negative capacitor terminal 504a and the positive capacitor terminal 506a form a laminated structure through the insulating sheet until just before the connection portions 542 and 545, so that the inductance of the wiring portion of the capacitor terminal where current concentrates is reduced. Can do. Further, the tip of the DC negative terminal 319B (158) and the side of the connecting portion 542 are connected by welding, and similarly, the tip of the DC positive terminal 315B (157) and the side of the connecting portion 545 are connected by welding. . For this reason, productivity can be improved in addition to characteristic improvement by low inductance.

パワー半導体モジュール300aの交流端子321(159)の先端は交流バスバー802aの先端とは溶接により接続される。溶接をするための生産設備において、溶接機械を溶接対象に対して複数方向に可動できるように作ることは、生産設備を複雑化させることにつながり生産性及びコスト的な観点から好ましくない。そこで、本実施形態では、交流端子321(159)の溶接箇所と直流負極端子319B(158)の溶接箇所は、ケース10の長手方向の辺に沿って一直線状に配置される。これにより、溶接機械を一方向に可動する間に、複数の溶接を行うことができ、生産性が向上する。   The tip of AC terminal 321 (159) of power semiconductor module 300a is connected to the tip of AC bus bar 802a by welding. In a production facility for welding, making the welding machine movable in a plurality of directions with respect to an object to be welded leads to a complicated production facility, which is not preferable from the viewpoint of productivity and cost. Therefore, in the present embodiment, the welding location of the AC terminal 321 (159) and the welding location of the DC negative electrode terminal 319B (158) are arranged in a straight line along the longitudinal side of the case 10. Thereby, it is possible to perform a plurality of weldings while moving the welding machine in one direction, and productivity is improved.

さらに、図4及び図12に示されるように、複数のパワー半導体モジュール300a及び300bは、ケース10の長手方向の辺に沿って一直線状に配置される。これにより、複数のパワー半導体モジュール300a〜300bを溶接する際に、更に生産性を向上させることができる。   Further, as shown in FIGS. 4 and 12, the plurality of power semiconductor modules 300 a and 300 b are arranged in a straight line along the side in the longitudinal direction of the case 10. Thereby, when welding the several power semiconductor modules 300a-300b, productivity can be improved further.

図15は、金属ベース板11を分離した状態の電力変換装置200の斜視図である。また、図16は、図15の断面Bの矢印方向からみた電力変換装置200の断面図である。   FIG. 15 is a perspective view of the power converter 200 with the metal base plate 11 separated. FIG. 16 is a cross-sectional view of the power conversion device 200 as seen from the direction of the arrow in the cross section B of FIG.

金属ベース板11は、ドライバ回路基板22の上方に配置される。本実施の形態では、ケース10の開口部の周縁が金属ベース板11によって塞がれる。制御回路基板20は、金属ベース板11と蓋8によって形成される空間に収納される。   The metal base plate 11 is disposed above the driver circuit board 22. In the present embodiment, the peripheral edge of the opening of the case 10 is closed by the metal base plate 11. The control circuit board 20 is accommodated in a space formed by the metal base plate 11 and the lid 8.

電流センサ180とドライバ回路基板22と制御回路基板20が高さ方向に階層的に配置され、また制御回路基板20が強電系のパワー半導体モジュール300a〜300cから最も遠い場所に配置されるので、スイッチングノイズ等の混入を抑制することができる。さらに、金属ベース板11は、グランドに電気的に接続された流路形成体12に電気的に接続されている。この金属ベース板11によって、ドライバ回路基板22から制御回路基板20に混入するノイズを低減している。   Since the current sensor 180, the driver circuit board 22, and the control circuit board 20 are hierarchically arranged in the height direction, and the control circuit board 20 is arranged at a position farthest from the high-power power semiconductor modules 300a to 300c, switching is performed. Mixing of noise and the like can be suppressed. Furthermore, the metal base plate 11 is electrically connected to the flow path forming body 12 that is electrically connected to the ground. The metal base plate 11 reduces noise mixed from the driver circuit board 22 into the control circuit board 20.

図15では、ドライバ回路基板22には、当該ドライバ回路基板22を貫通する孔24が形成される。また孔24にはパワー半導体モジュール300a〜300cの制御端子325U及び制御端子325Lが挿入され、制御端子325U及び制御端子325Lはドライバ回路基板22の配線パターンと半田により接合される。なお、流路形成体12との対向面とは反対側のドライバ回路基板22の面側から半田接合が行われる。   In FIG. 15, the driver circuit board 22 has a hole 24 penetrating the driver circuit board 22. The control terminals 325U and 325L of the power semiconductor modules 300a to 300c are inserted into the holes 24, and the control terminals 325U and 325L are joined to the wiring pattern of the driver circuit board 22 by soldering. Note that solder bonding is performed from the surface of the driver circuit board 22 opposite to the surface facing the flow path forming body 12.

これにより、配線コネクタを用いることなく信号線が接続できるので生産性を向上させることができる。また、本実施形態のドライバ回路基板22は、流路形成体12と対向する面側に、ドライバICチップ等の駆動回路(不図示)を実装している。これにより、半田接合の熱がドライバICチップ等に伝わることを抑制して、半田接合によるドライバICチップ等の損傷を防止している。また、ドライバ回路基板22に搭載されているトランスのような高背部品が、コンデンサモジュール500とドライバ回路基板22との間の空間に配置されるので、電力変換装置200全体を低背化することが可能となる。   Thereby, since a signal line can be connected without using a wiring connector, productivity can be improved. In addition, the driver circuit board 22 of the present embodiment has a drive circuit (not shown) such as a driver IC chip mounted on the side facing the flow path forming body 12. Thus, the heat of solder bonding is suppressed from being transmitted to the driver IC chip or the like, and damage to the driver IC chip or the like due to solder bonding is prevented. In addition, since a high-profile component such as a transformer mounted on the driver circuit board 22 is disposed in the space between the capacitor module 500 and the driver circuit board 22, the entire power conversion device 200 can be reduced in height. Is possible.

図17は、交流端子822a〜822cの周辺部品の拡大図である。交流バスバー805a〜805cは、第1支持部材820によって支持されるとともに、その先端は交流端子822a〜822cと接続される。交流端子822a〜822cは、円筒形状の雌型コネクタである。   FIG. 17 is an enlarged view of the peripheral components of the AC terminals 822a to 822c. The AC bus bars 805a to 805c are supported by the first support member 820, and their tips are connected to the AC terminals 822a to 822c. The AC terminals 822a to 822c are cylindrical female connectors.

第1支持部材820は、固定部826によってケース10に固定される。また第1支持部材820は、ケース10の外側に向かって突出しておりかつ交流端子822a〜822cの先端部を覆って構成される端子カバー部828a〜828cを有する。交流端子822a〜822cは、図19に示された車両側のコネクタ193と接続される。電力変換装置200の輸送時や車両への組付け時や試験時や部品交換時にはコネクタ193が取外された状態であるので、交流端子が露出する可能性がある。その際、作業者が露出した交流端子822a〜822cに触れることによる感電を防止する必要があるが、上記の構成により交流端子822a〜822cの先端部を絶縁物で覆うことで感電を防止することができる。   The first support member 820 is fixed to the case 10 by a fixing portion 826. The first support member 820 has terminal cover portions 828a to 828c that protrude toward the outside of the case 10 and cover the tip portions of the AC terminals 822a to 822c. AC terminals 822a to 822c are connected to vehicle-side connector 193 shown in FIG. Since the connector 193 is removed when the power conversion device 200 is transported, assembled into a vehicle, tested, or replaced, there is a possibility that the AC terminal is exposed. At that time, it is necessary to prevent electric shock due to the operator touching the exposed AC terminals 822a to 822c, but by covering the tip of the AC terminals 822a to 822c with an insulator with the above configuration, the electric shock can be prevented. Can do.

また第1支持部材820は、図19に示される交流側コネクタ188が第1支持部材820から離脱したこと、つまり交流側コネクタ188と交流端子822a〜822cとが電気的に非接続状態となったことを検知する接続検知回路830を保持している。この接続検知回路830は、交流側コネクタ188側に設けられた同様の接続検知回路と嵌め合うことによって接続状態であることを検知している。そして、接続検知回路830が交流側コネクタ188と交流端子822a〜822cとが電気的に非接続状態となったことを検知した場合、制御回路基板20に当該検知情報を伝達し、当該制御回路基板20は当該検知情報に基づいてパワー半導体モジュール300a〜300cの駆動を抑制または停止するように制御する。   Further, the first support member 820 is that the AC side connector 188 shown in FIG. 19 has been detached from the first support member 820, that is, the AC side connector 188 and the AC terminals 822a to 822c are electrically disconnected. The connection detection circuit 830 for detecting this is held. The connection detection circuit 830 detects that it is in a connected state by fitting with a similar connection detection circuit provided on the AC connector 188 side. When the connection detection circuit 830 detects that the AC connector 188 and the AC terminals 822a to 822c are electrically disconnected, the detection information is transmitted to the control circuit board 20, and the control circuit board 20 controls to suppress or stop the driving of the power semiconductor modules 300a to 300c based on the detection information.

なお、接続検知回路830は、制御回路基板20と交流端子822a等との閉回路を構成しており、いずれかの箇所が切断され、電気的に非接続状態となった時に、制御回路基板20がパワー半導体モジュールの駆動を抑制または停止する信号を発する。   Note that the connection detection circuit 830 forms a closed circuit of the control circuit board 20 and the AC terminal 822a, and the control circuit board 20 is disconnected when any part is disconnected and becomes electrically disconnected. Emits a signal to suppress or stop the driving of the power semiconductor module.

上記の構成により、電力変換装置200の車両への組付け時や試験時や部品交換時のような、作業者が車両側のコネクタ193を取外して、交流端子822a〜822cが露出される時に、電力変換装置200の駆動が停止することで作業者の安全を確保することができる。また、振動により接続検知回路830が誤って脱落し、予期しないタイミングで電力変換装置200の駆動が停止することを防止するために、接続検知回路830はケース10に強固に固定された第1支持部材820に支持されている。   With the above configuration, when the operator removes the vehicle-side connector 193 and the AC terminals 822a to 822c are exposed, such as during assembly of the power conversion device 200 to the vehicle, testing, or parts replacement, The operator's safety can be ensured by stopping the driving of the power conversion device 200. Further, in order to prevent the connection detection circuit 830 from accidentally dropping off due to vibration and stopping the driving of the power conversion device 200 at an unexpected timing, the connection detection circuit 830 is a first support firmly fixed to the case 10. Supported by member 820.

さらに、第1支持部材820は、ケース10の外側に向かって突出する突出部832を有する。突出部832は、交流端子822a〜822cを囲むように形成され、かつ当該の突出部832の外縁が図5に示される開口部10bの内縁と嵌め合うように形成される。これにより、交流端子822a〜822cと開口部10bの内縁部との位置精度を向上させることができる。また、防水効果も向上させることができる。さらに、交流端子822a〜822cを保持する第1支持部材820とケース10との接触面積を大幅に増大させることができるため、交流端子822a〜822cの共振周波数をエンジン等から伝達されてくる振動の周波数より高くすることができる。したがって、交流端子822a〜822c周辺の耐振動性を向上させることができる。   Further, the first support member 820 has a protruding portion 832 that protrudes toward the outside of the case 10. The protruding portion 832 is formed so as to surround the AC terminals 822a to 822c, and is formed so that the outer edge of the protruding portion 832 fits with the inner edge of the opening 10b shown in FIG. Thereby, the position accuracy of AC terminal 822a-822c and the inner edge part of the opening part 10b can be improved. Moreover, the waterproof effect can also be improved. Further, since the contact area between the first support member 820 holding the AC terminals 822a to 822c and the case 10 can be greatly increased, the resonance frequency of the AC terminals 822a to 822c is transmitted from the engine or the like. It can be higher than the frequency. Therefore, vibration resistance around the AC terminals 822a to 822c can be improved.

さらに、第1支持部材820は、ケース10の開口部10bを塞ぐ為の遮蔽部834を有する。遮蔽部834は、端子カバー部828a〜828cと突出部832との間を埋めるように形成される。電力変換装置200のみを輸送する時や車両への組付け時や試験時や部品交換時には、ネジや工具等の異物が外部からケース10内部へ混入する可能性がある。ケース10内部へ混入した異物は電気的接続箇所の短絡や構成部品の破損に繋がり、電力変換装置200を破壊に至らせる可能性がある。そこで上記の構成のように遮蔽部834によってケース10内部と外部を遮断することにより外部からの異物の混入を防止することができる。   Further, the first support member 820 has a shielding portion 834 for closing the opening 10 b of the case 10. The shielding part 834 is formed so as to fill between the terminal cover parts 828 a to 828 c and the protruding part 832. When only the power conversion device 200 is transported, assembled to a vehicle, tested, or when parts are replaced, foreign matter such as screws and tools may be mixed into the case 10 from the outside. The foreign matter mixed into the case 10 may lead to a short circuit at the electrical connection location or damage to the components, leading to the destruction of the power conversion device 200. Thus, by blocking the inside and the outside of the case 10 by the shielding portion 834 as in the above configuration, it is possible to prevent foreign matters from entering from the outside.

図18は、負極側の直流端子900aと正極側の直流端子900bの周辺部品の拡大図である。   FIG. 18 is an enlarged view of the peripheral components of the DC terminal 900a on the negative electrode side and the DC terminal 900b on the positive electrode side.

負極側の直流バスバー902aは、一方の先端がコンデンサモジュール500の負極側の電源端子508と接続され、一方の先端が直流端子900aと接続される。同様に、正極側の直流バスバー902bは、一方の先端がコンデンサモジュール500の正極側の電源端子509と接続され、一方の先端が直流端子900bと接続される。直流端子900a及び900bは、円筒形状の雌型コネクタである。   The DC bus bar 902a on the negative electrode side has one end connected to the power supply terminal 508 on the negative electrode side of the capacitor module 500 and one end connected to the DC terminal 900a. Similarly, one end of the DC bus bar 902b on the positive electrode side is connected to the power supply terminal 509 on the positive electrode side of the capacitor module 500, and one end is connected to the DC terminal 900b. The DC terminals 900a and 900b are cylindrical female connectors.

第2支持部材904は、固定部906によってケース10に固定される。また第2支持部材904は、ケース10の外側に向かって突出しておりかつ直流端子900a及び900bの先端部を覆って構成される端子カバー部908a及び908bを有する。直流端子900a及び900bは、図19に示された車両側のコネクタ193と接続される。電力変換装置200の輸送時や車両への組付け時や試験時や部品交換時にはコネクタ193が取外された状態であるので、直流端子が露出する可能性がある。その際、作業者が露出した直流端子900a及び900bに触れることによる感電を防止する必要があるが、上記の構成により直流端子900a及び900bの先端部を絶縁物で覆うことで感電を防止することができる。   The second support member 904 is fixed to the case 10 by a fixing portion 906. The second support member 904 includes terminal cover portions 908a and 908b that protrude toward the outside of the case 10 and that cover the tip portions of the DC terminals 900a and 900b. DC terminals 900a and 900b are connected to a vehicle-side connector 193 shown in FIG. Since the connector 193 is removed when the power conversion device 200 is transported, assembled to a vehicle, tested, or replaced, there is a possibility that the DC terminal is exposed. At that time, it is necessary to prevent an electric shock due to the operator touching the exposed DC terminals 900a and 900b, but the electric terminals can be prevented by covering the front ends of the DC terminals 900a and 900b with an insulator with the above-described configuration. Can do.

また第2支持部材904は、図19に示される直流側コネクタ138が第2支持部材904から離脱したこと、つまり直流側コネクタ138と直流端子900a及び900bとが電気的に非接続状態となったことを検知する接続検知回路910を保持している。この接続検知回路910は、直流側コネクタ138側に設けられた同様の接続検知回路と嵌め合うことによって接続状態であることを検知している。そして、接続検知回路910が直流側コネクタ138と直流端子900a及び900bとが電気的に非接続状態となったことを検知した場合、制御回路基板20に当該検知情報を伝達し、当該制御回路基板20は当該検知情報に基づいて電力変換装置200の駆動を抑制または停止するように制御する。   Further, the second support member 904 is disconnected from the DC support 138 shown in FIG. 19 from the second support member 904, that is, the DC connector 138 and the DC terminals 900a and 900b are electrically disconnected. The connection detection circuit 910 for detecting this is held. The connection detection circuit 910 detects a connection state by fitting with a similar connection detection circuit provided on the DC connector 138 side. When the connection detection circuit 910 detects that the DC connector 138 and the DC terminals 900a and 900b are electrically disconnected, the detection information is transmitted to the control circuit board 20, and the control circuit board is transmitted. 20 controls to suppress or stop the drive of the power converter 200 based on the detection information.

なお、接続検知回路830は、制御回路基板20と直流端子と閉回路を構成しており、いずれかの箇所が切断され、電気的に非接続状態となった時に、制御回路基板20がパワー半導体モジュールの駆動を抑制または停止する信号を発する。   Note that the connection detection circuit 830 forms a closed circuit with the control circuit board 20, the DC terminal, and the control circuit board 20 is a power semiconductor when any part is cut and becomes electrically disconnected. Signals to suppress or stop the drive of the module.

また、本実施形態においては、交流端子822a〜822c側にも接続検知回路830を設けており、制御回路基板20と直流端子と交流端子と閉回路を構成しており、いずれかの箇所が切断され、電気的に非接続状態となった時に、制御回路基板20がパワー半導体モジュールの駆動を抑制または停止する信号を発するように構成されている。なお、図19に示すようにコネクタ193が直流側コネクタ138と交流側コネクタ188と一体となって構成されている場合には、接続検知回路830と接続検知回路910のいずれか一方のみを設ければ、電力変換装置200の駆動を抑制または停止するような制御を実行することができる。   In the present embodiment, the connection detection circuit 830 is also provided on the AC terminals 822a to 822c side, and the control circuit board 20, the DC terminal, the AC terminal, and the closed circuit are configured, and any part is disconnected. The control circuit board 20 is configured to emit a signal for suppressing or stopping the driving of the power semiconductor module when it is electrically disconnected. As shown in FIG. 19, when the connector 193 is formed integrally with the DC side connector 138 and the AC side connector 188, only one of the connection detection circuit 830 and the connection detection circuit 910 can be provided. For example, control that suppresses or stops the driving of the power conversion device 200 can be executed.

上記の構成により、電力変換装置200の車両への組付け時や試験時や部品交換時のような、作業者が車両側のコネクタ193を取外して、直流端子900a及び900bが露出される時に、電力変換装置200の駆動が停止することで作業者の安全を確保することができる。また、振動により接続検知回路910が誤って脱落して予期しないタイミングで電力変換装置200の駆動が停止することを防止するために、接続検知回路910はケース10に強固に固定された第2支持部材904に支持されている。   With the above configuration, when the operator removes the vehicle-side connector 193 and the DC terminals 900a and 900b are exposed, such as during assembly of the power conversion device 200 to the vehicle, testing, or parts replacement, The operator's safety can be ensured by stopping the driving of the power conversion device 200. In addition, in order to prevent the connection detection circuit 910 from being accidentally dropped due to vibration and stopping the driving of the power converter 200 at an unexpected timing, the connection detection circuit 910 is a second support firmly fixed to the case 10. Supported by member 904.

さらに、第2支持部材904は、ケース10の外側に向かって突出する突出部912を有する。突出部912は、直流端子900a及び900bを囲むように形成され、かつ当該の突出部832の外縁が図5に示される開口部10cの内縁と嵌め合うように形成される。これにより、直流端子900a及び900bと開口部10cの内縁部との位置精度を向上させることができる。また、防水効果も向上させることができる。さらに、直流端子900a及び900bを保持する第2支持部材904とケース10との接触面積を大幅に増大させることができるため、直流端子900a及び900bの共振周波数をエンジン等から伝達されてくる振動の周波数より高くすることができる。したがって、直流端子900a及び900b周辺の耐振動性を向上させることができる。   Further, the second support member 904 has a protruding portion 912 that protrudes toward the outside of the case 10. The protruding portion 912 is formed so as to surround the DC terminals 900a and 900b, and is formed so that the outer edge of the protruding portion 832 fits with the inner edge of the opening 10c shown in FIG. As a result, the positional accuracy between the DC terminals 900a and 900b and the inner edge of the opening 10c can be improved. Moreover, the waterproof effect can also be improved. Furthermore, since the contact area between the second support member 904 that holds the DC terminals 900a and 900b and the case 10 can be greatly increased, the resonance frequency of the DC terminals 900a and 900b can be reduced by vibrations transmitted from the engine or the like. It can be higher than the frequency. Therefore, the vibration resistance around the DC terminals 900a and 900b can be improved.

さらに、第2支持部材904は、ケース10の開口部10cを塞ぐ為の遮蔽部914を有する。遮蔽部914は、端子カバー部908a及び908bと突出部912との間を埋めるように形成される。電力変換装置200のみを輸送する時や車両への組付け時や試験時や部品交換時には、ネジや工具等の異物が外部からケース10内部へ混入する可能性がある。ケース10内部へ混入した異物は電気的接続箇所の短絡や構成部品の破損に繋がり、電力変換装置200を破壊に至らせる可能性がある。そこで上記の構成のように遮蔽部914によってケース10内部と外部を遮断することにより外部からの異物の混入を防止することができる。   Further, the second support member 904 has a shielding portion 914 for closing the opening 10 c of the case 10. The shielding part 914 is formed so as to fill between the terminal cover parts 908 a and 908 b and the protruding part 912. When only the power conversion device 200 is transported, assembled to a vehicle, tested, or when parts are replaced, foreign matter such as screws and tools may be mixed into the case 10 from the outside. The foreign matter mixed into the case 10 may lead to a short circuit at the electrical connection location or damage to the components, leading to the destruction of the power conversion device 200. Thus, by blocking the inside and the outside of the case 10 by the shielding portion 914 as in the above configuration, it is possible to prevent foreign matters from entering from the outside.

図19は、交流端子822a〜822c及び直流端子900aと900bが組み付けられたケース10、さらに車両側のコネクタ193の分解斜視図である。   FIG. 19 is an exploded perspective view of the case 10 in which the AC terminals 822a to 822c and the DC terminals 900a and 900b are assembled, and the connector 193 on the vehicle side.

ケース10は、開口部10bの縁から当該ケース10の外側に向かって突出する第1壁10dを有する。第1壁10dはケース10と一体に形成されていてもよい。そして交流側コネクタ188が第1壁10dによって囲まれた空間を通って、第1支持部材820に支持された交流端子822a〜822cと接続される。これにより、交流端子822a〜822cが第1壁10dで覆われることになり、交流端子822a〜822cを外部からの衝撃から保護することができる。また、第1支持部材820の突出部832と第1壁10dとが広い面積で接触することにより、交流端子822a〜822cの位置精度を高めることができるとともに、交流端子822a〜822cの共振周波数をエンジン等から伝達されてくる振動の周波数より高くすることができる。さらに交流側コネクタ188も第1壁10dの内周で接触するように構成されるため、交流側コネクタ188の位置精度を高めることができるとともに、交流側コネクタ188の交流配線の共振周波数をエンジン等から伝達されてくる振動の周波数より高くすることができる。   The case 10 has a first wall 10d that protrudes from the edge of the opening 10b toward the outside of the case 10. The first wall 10d may be formed integrally with the case 10. The AC connector 188 passes through the space surrounded by the first wall 10d and is connected to AC terminals 822a to 822c supported by the first support member 820. As a result, the AC terminals 822a to 822c are covered with the first wall 10d, and the AC terminals 822a to 822c can be protected from external impact. Moreover, while the protrusion part 832 of the 1st support member 820 and the 1st wall 10d contact in a wide area, while being able to raise the positional accuracy of AC terminal 822a-822c, the resonant frequency of AC terminal 822a-822c is made. The frequency of vibration transmitted from an engine or the like can be made higher. Furthermore, since the AC side connector 188 is also configured to come into contact with the inner periphery of the first wall 10d, the position accuracy of the AC side connector 188 can be increased, and the resonance frequency of the AC wiring of the AC side connector 188 can be set to an engine or the like. The frequency of the vibration transmitted from can be made higher.

同様に、ケース10は、開口部10cの縁から当該ケース10の外側に向かって突出する第2壁10eを有する。第2壁10eはケース10と一体に形成されていてもよい。そして直流側コネクタ138が第2壁10eによって囲まれた空間を通って、第2支持部材904に支持された直流端子900a及び900bと接続される。これにより、直流端子900a及び900bが第2壁10eで覆われることになり、直流端子900a及び900bを外部からの衝撃から保護することができる。また、第2支持部材904の突出部912と第2壁10eとが広い面積で接触することにより、直流端子900a及び900bの位置精度を高めることができるとともに、直流端子900a及び900bの共振周波数をエンジン等から伝達されてくる振動の周波数より高くすることができる。さらに直流側コネクタ138も第2壁10eの内周で接触するように構成されるため、直流側コネクタ138の位置精度を高めることができるとともに、直流側コネクタ138の直流配線の共振周波数をエンジン等から伝達されてくる振動の周波数より高くすることができる。   Similarly, the case 10 includes a second wall 10e that protrudes from the edge of the opening 10c toward the outside of the case 10. The second wall 10e may be formed integrally with the case 10. The DC side connector 138 is connected to the DC terminals 900a and 900b supported by the second support member 904 through the space surrounded by the second wall 10e. Accordingly, the DC terminals 900a and 900b are covered with the second wall 10e, and the DC terminals 900a and 900b can be protected from an external impact. Further, since the protruding portion 912 of the second support member 904 and the second wall 10e are in contact with each other over a wide area, the positional accuracy of the DC terminals 900a and 900b can be increased, and the resonance frequency of the DC terminals 900a and 900b can be increased. The frequency of vibration transmitted from an engine or the like can be made higher. Further, since the DC side connector 138 is also configured to come into contact with the inner periphery of the second wall 10e, the positional accuracy of the DC side connector 138 can be increased, and the resonance frequency of the DC wiring of the DC side connector 138 can be set to an engine or the like. The frequency of the vibration transmitted from can be made higher.

金属製プレート836は、図17に示された第1支持部材820をケース10との間に挟んで、当該第1支持部材820を当該ケース10に固定するための部材である。この金属製プレート836は、図4に示された制御回路基板20が配置された側の交流バスバー822a〜822cの面の少なくとも一部を覆って形成される。制御回路基板20及び制御系信号を伝達するための配線は、微弱電流であるため交流端子822a〜822cや交流バスバー805a〜805cからのノイズの影響を受けやすい。そこで、交流端子822a〜822cや交流バスバー805a〜805cが導電性の部材である金属製プレート836により囲まれることにより、ノイズを遮断することができる。   The metal plate 836 is a member for fixing the first support member 820 to the case 10 by sandwiching the first support member 820 shown in FIG. The metal plate 836 is formed to cover at least a part of the surface of the AC bus bars 822a to 822c on the side where the control circuit board 20 shown in FIG. 4 is arranged. Since the control circuit board 20 and the wiring for transmitting the control system signal are weak currents, they are easily affected by noise from the AC terminals 822a to 822c and the AC bus bars 805a to 805c. Therefore, noise can be blocked by surrounding the AC terminals 822a to 822c and the AC bus bars 805a to 805c with a metal plate 836 which is a conductive member.

本実施形態においては、コネクタ193が直流側コネクタ138と交流側コネクタ188とが一体に構成されている。これにより、部品点数を低減させることができるとともに、接続作業を簡略化させることができ、生産性が向上する。しかしながら、一方で直流側コネクタ138と交流側コネクタ188を一括して取り付けるため、コネクタ193が大きくなって歪み易くなり、コネクタ193の挿入応力に偏りが生じる恐れがある。その結果コネクタ193や電力変換装置200の部品が破損してしまったり、コネクタ193とケース10とのシール部材に偏りが生じて防水性の低下を引き起こしてしまったりする恐れがある。またコネクタ193の挿入応力に偏りが生じたまま、コネクタ193と電力変換装置200が車両に搭載されると、要求される耐振動性能を発揮できない恐れがある。   In the present embodiment, the connector 193 is configured such that the DC side connector 138 and the AC side connector 188 are integrated. Thereby, while being able to reduce a number of parts, a connection operation can be simplified and productivity improves. However, on the other hand, since the DC side connector 138 and the AC side connector 188 are attached together, the connector 193 becomes large and easily distorted, and there is a possibility that the insertion stress of the connector 193 is biased. As a result, the connector 193 and the parts of the power conversion device 200 may be damaged, or the seal member between the connector 193 and the case 10 may be biased to cause deterioration in waterproofness. Further, if the connector 193 and the power conversion device 200 are mounted on a vehicle while the insertion stress of the connector 193 is biased, the required vibration resistance performance may not be exhibited.

そこで、本実施形態の交流端子822a〜822c及び直流端子900aと900bは、直流側コネクタ138と交流側コネクタ188とが一体に構成されたコネクタ193の歪みが低減されるように配置されている。具体的には図20に示すように、交流端子822a〜822c及び直流端子900aと900bは、ケース10の一側面に配置され、当該ケース10の一側面は短手方向の辺と長手方向の辺により構成される長方形状をなしている。そして、直流端子900aと900bは、ケース10の一側面の短手方向の一方の辺に沿って並べて配置され、かつ交流端子822a〜822cは、ケース10の一側面の長手方向の一方の辺に沿って並べて配置される。   Therefore, the AC terminals 822a to 822c and the DC terminals 900a and 900b of the present embodiment are arranged so that the distortion of the connector 193 in which the DC side connector 138 and the AC side connector 188 are integrally formed is reduced. Specifically, as shown in FIG. 20, the AC terminals 822a to 822c and the DC terminals 900a and 900b are arranged on one side surface of the case 10, and one side surface of the case 10 has a short side and a long side. It has a rectangular shape composed of The DC terminals 900a and 900b are arranged side by side along one side in the lateral direction of one side of the case 10, and the AC terminals 822a to 822c are arranged on one side in the longitudinal direction of one side of the case 10. Are arranged side by side.

これにより、直流端子900a及び900bを通る線分と交流端子822a及び822cを通る線分によって、90度傾いた略T字又は略L字が形成される。よって、コネクタ193の高さ方向(ケース10の一側面の短手方向)と幅方向(ケース10の一側面の長手方向)の位置決めが同時になされ、コネクタ193の挿入応力の偏りが生じないようにコネクタ193を各端子及びケース10に固定することができる。また、コネクタ193の高さ方向や幅方向は極端に長くなることを抑えているので、コネクタ193の歪みを低減することができ、コネクタ193の挿入応力の偏りを低減している。またコネクタ193の高さ方向又は幅方向は極端に長くなることを抑えているので、コネクタ固定部10f〜10mのそれぞれの間の距離を短くすることができる。これにより、コネクタ193とケース10との共振周波数をエンジン等から伝達されてくる振動の周波数より高くすることができ、車両の耐振動性を向上させることができる。   Thereby, a substantially T-shape or a substantially L-shape inclined by 90 degrees is formed by a line segment passing through the DC terminals 900a and 900b and a line segment passing through the AC terminals 822a and 822c. Accordingly, the connector 193 is positioned in the height direction (short side direction of one side surface of the case 10) and the width direction (longitudinal direction of one side surface of the case 10) at the same time so that the insertion stress of the connector 193 is not biased. The connector 193 can be fixed to each terminal and the case 10. Further, since the height direction and the width direction of the connector 193 are suppressed from becoming extremely long, the distortion of the connector 193 can be reduced, and the bias of the insertion stress of the connector 193 is reduced. Moreover, since the height direction or the width direction of the connector 193 is suppressed from becoming extremely long, the distance between each of the connector fixing portions 10f to 10m can be shortened. Thereby, the resonant frequency of the connector 193 and the case 10 can be made higher than the frequency of the vibration transmitted from the engine or the like, and the vibration resistance of the vehicle can be improved.

また本実施形態においては、交流端子822bは交流端子822a及び822cよりもケース10の一側面の長手方向の他方の辺に近づけて配置される。このような配置に合わせて、第1支持部材820及び第1壁10dはなだらかな角を有する逆三角形状をなしている。これにより交流側コネクタ188及びコネクタ193の高さ方向又は幅方向が極端に長くなることを抑えているので、上記のような接続信頼性及び耐振動性を向上させるような作用効果を奏する。   In the present embodiment, the AC terminal 822b is arranged closer to the other side in the longitudinal direction of one side surface of the case 10 than the AC terminals 822a and 822c. In accordance with such an arrangement, the first support member 820 and the first wall 10d have an inverted triangular shape with gentle corners. Thereby, since the height direction or the width direction of the AC side connector 188 and the connector 193 is suppressed from becoming extremely long, there is an effect that the connection reliability and vibration resistance as described above are improved.

図21は、樹脂封止材550を取り除いたコンデンサモジュール500の上面図である。   FIG. 21 is a top view of the capacitor module 500 with the resin sealing material 550 removed.

コンデンサケース502は、コンデンサ素子560a〜560dと、負極側バスバー548と、不図示の正極側バスバーと、ノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562b、を収納する。   Capacitor case 502 houses capacitor elements 560a to 560d, a negative bus bar 548, a positive bus bar (not shown), and noise removing capacitor elements 562a to 562b.

コンデンサ素子560a〜560dは、円筒形のフィルムコンデンサであり、直流電流を平滑化して、平滑化された直流電流をパワー半導体モジュール300a〜300cに出力する。コンデンサ素子560a〜560dの一方の電極がコンデンサケース502の底面と向かい合うとともに、他方の電極がコンデンサケース502の開口側を向くように配置される。また、コンデンサ素子560a〜560dは、コンデンサケース502の長辺側に沿って並べて配置される。   Capacitor elements 560a to 560d are cylindrical film capacitors, which smooth a direct current and output the smoothed direct current to power semiconductor modules 300a to 300c. Capacitor elements 560 a to 560 d are arranged so that one electrode faces the bottom surface of capacitor case 502 and the other electrode faces the opening side of capacitor case 502. Capacitor elements 560 a to 560 d are arranged side by side along the long side of capacitor case 502.

負極側バスバー548は、コンデンサ素子560a〜560dの他方の電極と接続される。不図示の正極側バスバーは、コンデンサケース502の底面とコンデンサ素子560a〜560dとの間に配置され、かつコンデンサ素子560a〜560dの一方の電極と接続される。   The negative electrode side bus bar 548 is connected to the other electrodes of the capacitor elements 560a to 560d. A positive-side bus bar (not shown) is disposed between the bottom surface of the capacitor case 502 and the capacitor elements 560a to 560d, and is connected to one electrode of the capacitor elements 560a to 560d.

ノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bは、円筒形のフィルムコンデンサであり、コンデンサ素子560a〜560dよりも静電容量は小さくかつサイズも小さいコンデンサ素子である。ノイズ除去用コンデンサ素子562aの一方の電極は、不図示の正極側バスバーと接続される。ノイズ除去用コンデンサ素子562aの他方の電極は、金属製のケース10を介して車体のグランドに電気的接続される。ノイズ除去用コンデンサ素子562bの一方の電極は、負極側バスバー548と接続される。ノイズ除去用コンデンサ素子562bの他方の電極は、金属製のケース10を介して車体のグランドに電気的接続される。ノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bは、図2のモータMG1の駆動等によって発生して直流端子900a〜900bを介して伝播する電磁ノイズを除去するためのコンデンサ素子である。   The noise removing capacitor elements 562a to 562b are cylindrical film capacitors and are capacitor elements having a smaller capacitance and a smaller size than the capacitor elements 560a to 560d. One electrode of the noise removing capacitor element 562a is connected to a positive bus bar (not shown). The other electrode of the noise removing capacitor element 562a is electrically connected to the ground of the vehicle body via the metal case 10. One electrode of the noise removing capacitor element 562b is connected to the negative bus bar 548. The other electrode of the noise removing capacitor element 562b is electrically connected to the ground of the vehicle body via the metal case 10. The noise removing capacitor elements 562a to 562b are capacitor elements for removing electromagnetic noise generated by driving the motor MG1 in FIG. 2 and the like and propagating through the DC terminals 900a to 900b.

ノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bは、コンデンサケース502の一方の側壁から突出した突出収納部502a内に配置される。一方、電源端子508a〜508b及び509a〜509bは突出収納部502aから突出している。コンデンサ素子560a〜560dは、ノイズ除去用コンデンサ素子562aと562bを介して、電源端子508a〜508bと電源端子509a〜509bと電気的に接続される。   The noise removing capacitor elements 562a to 562b are arranged in a protruding storage portion 502a protruding from one side wall of the capacitor case 502. On the other hand, the power supply terminals 508a to 508b and 509a to 509b protrude from the protruding storage portion 502a. Capacitor elements 560a to 560d are electrically connected to power supply terminals 508a to 508b and power supply terminals 509a to 509b via noise removing capacitor elements 562a and 562b.

図22は、図4に示されたコンデンサモジュール500よりも上方に配置された電気部品を取り除いた電力変換装置200の上面図である。図23は、図22の一点鎖線AAの矢印方向から見た断面図である。   FIG. 22 is a top view of the power conversion device 200 from which electrical components arranged above the capacitor module 500 shown in FIG. 4 are removed. FIG. 23 is a cross-sectional view as seen from the direction of the arrow of dashed-dotted line AA in FIG.

パワー半導体モジュール300a及びパワー半導体モジュール300bは、点線で示された第1流路部19aを流れる冷却冷媒の流れ方向に沿って並べて配置され、かつ流路形成体12に固定される。パワー半導体モジュール300cは、点線で示された第3流路部19cであって出口配管に近い側に配置され、かつ流路形成体12に固定される。またパワー半導体モジュール300cは、コンデンサモジュール500を介してパワー半導体モジュール300aと向かい合う位置に配置されている。   The power semiconductor module 300a and the power semiconductor module 300b are arranged side by side along the flow direction of the cooling refrigerant flowing through the first flow path portion 19a indicated by the dotted line, and are fixed to the flow path forming body 12. The power semiconductor module 300c is disposed on the side close to the outlet pipe, which is the third flow path portion 19c indicated by the dotted line, and is fixed to the flow path forming body 12. The power semiconductor module 300c is disposed at a position facing the power semiconductor module 300a via the capacitor module 500.

そして、図21にて示されたノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bは、コンデンサモジュール500を介してパワー半導体モジュール300bと向かい合う位置に配置されている。また図23に示されるように、ノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bは、第3流路部19cの上方に配置され、第3流路部19cと熱的に接続されている。   The noise removing capacitor elements 562a to 562b shown in FIG. 21 are arranged at positions facing the power semiconductor module 300b via the capacitor module 500. As shown in FIG. 23, the noise removing capacitor elements 562a to 562b are disposed above the third flow path portion 19c and are thermally connected to the third flow path portion 19c.

コンデンサモジュール500に設けられた電源端子508a〜508b及び509a〜509bは、直流バスバー902a及び902bと接続される。直流バスバー902a及び902bは、図18にて説示したように、直流端子900a及び900bと接続される。   Power supply terminals 508a to 508b and 509a to 509b provided on the capacitor module 500 are connected to the DC bus bars 902a and 902b. The DC bus bars 902a and 902b are connected to the DC terminals 900a and 900b as illustrated in FIG.

このような配置関係により、ノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bがパワー半導体モジュール300a〜300cからの熱を受けにくくなるので、電力変換装置200内の電気部品がより集積化され、電力変換装置を小型化することができる。つまりノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bは、パワー半導体モジュール300a及び300bに対しては、コンデンサモジュール500と第1流路部19aと第3流路部19cを介して熱的に接続されている。さらにノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bは、パワー半導体モジュール300cとは第3流路部19cを介して熱的に接続されている。よってノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bは、3つのパワー半導体モジュール300a〜300cのうち2つとは熱的に大きく離すことができるとともに、熱的に近い位置にあるパワー半導体モジュール300cも冷媒が流れる第3流路部19cを介しているので、パワー半導体モジュール300a〜300cからの熱のあおりを受けにくくなっている。   With such an arrangement relationship, the noise removing capacitor elements 562a to 562b are less likely to receive heat from the power semiconductor modules 300a to 300c, so that the electrical components in the power conversion device 200 are more integrated, and the power conversion device can be reduced in size. Can be That is, the noise removing capacitor elements 562a to 562b are thermally connected to the power semiconductor modules 300a and 300b through the capacitor module 500, the first flow path portion 19a, and the third flow path portion 19c. Furthermore, the noise removing capacitor elements 562a to 562b are thermally connected to the power semiconductor module 300c through the third flow path portion 19c. Therefore, the noise removing capacitor elements 562a to 562b can be thermally separated from two of the three power semiconductor modules 300a to 300c, and the power semiconductor module 300c located in a thermally close position also flows the refrigerant. Since the three flow path portions 19c are interposed, it is difficult for the power semiconductor modules 300a to 300c to receive heat.

また、冷媒流路19に流れる冷媒は、パワー半導体モジュール300cの近傍、ノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bの下方、パワー半導体モジュール300bの近傍、パワー半導体モジュール300aの近傍の順に流れる。そのためノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bは、パワー半導体モジュール300cから受けた熱のみを蓄えた冷媒によって冷やされるので、パワー半導体モジュール300a及び300bからの熱のあおりを受けにくくなっている。   The refrigerant flowing through the refrigerant flow path 19 flows in the order of the vicinity of the power semiconductor module 300c, the lower side of the noise removing capacitor elements 562a to 562b, the vicinity of the power semiconductor module 300b, and the vicinity of the power semiconductor module 300a. Therefore, the noise removing capacitor elements 562a to 562b are cooled by the refrigerant that stores only the heat received from the power semiconductor module 300c, and thus are less susceptible to the heat from the power semiconductor modules 300a and 300b.

さらに、ノイズ除去用コンデンサ素子は熱に弱いので自己発熱の冷却に加えて外部からの熱の影響を防ぐ必要がある。つまり、電力変換装置200外部から直流バスバー902a及び902bを介して伝達される熱の影響を防ぐ必要がある。そこで本実施形態では、第3流路部19cはノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bの直下に形成されるので、ノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bと第3流路部19cは熱的に密接に接続される。そのため、ノイズ除去用コンデンサ素子562a〜562bの自己発熱と外部からの熱を十分に冷媒に伝達することができる。   Furthermore, since the noise removing capacitor element is sensitive to heat, it is necessary to prevent the influence of external heat in addition to cooling of self-heating. That is, it is necessary to prevent the influence of heat transmitted from the outside of the power converter 200 via the DC bus bars 902a and 902b. Therefore, in the present embodiment, since the third flow path portion 19c is formed immediately below the noise removing capacitor elements 562a to 562b, the noise removing capacitor elements 562a to 562b and the third flow path portion 19c are thermally intimate. Connected. Therefore, the self-heating of the noise removing capacitor elements 562a to 562b and the heat from the outside can be sufficiently transmitted to the refrigerant.

なお本実施形態では、第3流路部19cの近傍に配置される電気回路部品がノイズ除去用コンデンサ素子であったが、抵抗器450が配置されてもよい。つまり、電力変換装置200外部から直流バスバー902a及び902bを介して伝達される熱の影響を防ぐ必要がある電気回路部品が、第3流路部19cの近傍に配置されるので、コンデンサ素子560dと直流端子902a及び902bに対して電気的に直列または並列に接続される電気回路素子であればよい。   In the present embodiment, the electric circuit component disposed in the vicinity of the third flow path portion 19c is the noise removing capacitor element, but the resistor 450 may be disposed. That is, since the electric circuit component that needs to prevent the influence of the heat transmitted from the outside of the power converter 200 via the DC bus bars 902a and 902b is disposed in the vicinity of the third flow path portion 19c, the capacitor element 560d and Any electric circuit element that is electrically connected in series or in parallel to the DC terminals 902a and 902b may be used.

直流バスバー902a及び902bは、コンデンサモジュール500に設けられた電源端子508a〜508b及び509a〜509b側の近傍においては、その主面どうしがズレるように形成される。一方、直流バスバー902aが直流バスバー902bの上方に配置されるように形成され、直流端子900a及び900bの近傍においては、直流バスバー902a及び902bの主面どうしが重ね合うように形成される。これにより、直流バスバー902a及び902bの配線インダクタンスが低減される。   The DC bus bars 902a and 902b are formed in such a manner that their main surfaces are shifted in the vicinity of the power supply terminals 508a to 508b and 509a to 509b provided in the capacitor module 500. On the other hand, the DC bus bar 902a is formed so as to be disposed above the DC bus bar 902b, and in the vicinity of the DC terminals 900a and 900b, the main surfaces of the DC bus bars 902a and 902b are formed so as to overlap each other. Thereby, the wiring inductance of the DC bus bars 902a and 902b is reduced.

また、図18に示され直流端子900a及び900bは、第1パワー半導体モジュール300a〜300cよりもノイズ除去用コンデンサ素子562a及び562bに近い位置に配置される。これにより、ケース10内に配置された直流バスバー902a及び902bの配線距離を短くすることができる。そのため、直流バスバー902a及び902bから放射される電磁ノイズを低減することができる。また、直流バスバー902a及び902bを伝達する電磁ノイズが、コンデンサモジュール500内の負極側バスバー548や正極側バスバーやコンデンサ素子560a等に伝達される前に、ノイズ除去用コンデンサ素子562a及び562bによって除去することができる。   Further, the DC terminals 900a and 900b shown in FIG. 18 are arranged at positions closer to the noise removing capacitor elements 562a and 562b than the first power semiconductor modules 300a to 300c. Thereby, the wiring distance of DC bus-bar 902a and 902b arrange | positioned in case 10 can be shortened. Therefore, electromagnetic noise radiated from the DC bus bars 902a and 902b can be reduced. In addition, electromagnetic noise transmitted through the DC bus bars 902a and 902b is removed by the noise removing capacitor elements 562a and 562b before being transmitted to the negative electrode side bus bar 548, the positive electrode side bus bar, the capacitor element 560a, and the like in the capacitor module 500. be able to.

また、図21に示されるように、第1パワー半導体モジュール300a〜300c内のIGBTがスイッチングした場合に流れ上下アーム間に流れる還流電流580a〜580cは、負極側バスバー548及び正極側バスバーに流れる。本実施形態においては、ノイズ除去用コンデンサ素子562a及び562bと第1パワー半導体モジュール300a〜300c内のIGBTやダイオードの配線距離は、ノイズ除去用コンデンサ素子562a及び562bと直流端子900a及び900bとの配線距離より小さくなっている。これにより、還流電流580a〜580cがノイズ除去用コンデンサ素子562a及び562bに流れることによって、ノイズ除去用コンデンサ素子562a及び562bがノイズ除去機能を十分に果たせなくなることを抑制している。   In addition, as shown in FIG. 21, the reflux currents 580 a to 580 c that flow when the IGBTs in the first power semiconductor modules 300 a to 300 c are switched and flow between the upper and lower arms flow to the negative bus bar 548 and the positive bus bar. In this embodiment, the wiring distance between the noise removing capacitor elements 562a and 562b and the IGBTs and diodes in the first power semiconductor modules 300a to 300c is the wiring between the noise removing capacitor elements 562a and 562b and the DC terminals 900a and 900b. It is smaller than the distance. Accordingly, it is possible to prevent the noise removing capacitor elements 562a and 562b from sufficiently performing the noise removing function due to the return currents 580a to 580c flowing through the noise removing capacitor elements 562a and 562b.

なお、ノイズ除去用コンデンサ素子562a及び562bはコンデンサケース502の外部に配置して、流路形成体12に固定するようにしてもよい。本実施形態においては、コンデンサ素子560a〜560d及びノイズ除去用コンデンサ素子562a及び562bはフィルムコンデンサであり、熱伝導性が似ている部材を用いるので、コンデンサ素子560a〜560d及びノイズ除去用コンデンサ素子562a及び562bが一つのコンデンサケース502内において樹脂封止材550で封止している。これにより、ノイズ除去用コンデンサ素子562a及び562bの電気的接続を行うための接続点の増大を抑制するとともに電力変換装置200内での温度管理は容易になる。   The noise removing capacitor elements 562a and 562b may be disposed outside the capacitor case 502 and fixed to the flow path forming body 12. In the present embodiment, the capacitor elements 560a to 560d and the noise removing capacitor elements 562a and 562b are film capacitors, and members having similar thermal conductivity are used. Therefore, the capacitor elements 560a to 560d and the noise removing capacitor element 562a are used. And 562b are sealed with a resin sealing material 550 in one capacitor case 502. This suppresses an increase in the number of connection points for electrical connection of the noise removing capacitor elements 562a and 562b and facilitates temperature management in the power conversion device 200.

抵抗器450はコンデンサ素子560a〜560dに残存した電荷を熱エネルギーに変換するための放電抵抗として機能して、修理作業時の感電防止を防いでいる。そのため、抵抗器450は特に他の電機部品から熱的に遮断されていることが必要である。そこで、抵抗器450は、第3流路部19cを介してコンデンサモジュール500とは反対側に配置されている。なお抵抗器450は、その一側面に正極側端子451と負極側端子452を設ける。正極側端子451は、不図示のハーネスを介してドライバ回路基板22に接続される。ドライバ回路基板22には、抵抗器450と電気的に直列に接続されたスイッチング素子が搭載されている。一方負極側端子452は、負極側である電源端子509aと接続される。ドライバ回路基板22に搭載されたスイッチング素子のスイッチング動作が、ドライバ回路基板22又は制御回路基板20に搭載されたマイコン等により制御される。   The resistor 450 functions as a discharge resistor for converting the electric charge remaining in the capacitor elements 560a to 560d into thermal energy, thereby preventing an electric shock during repair work. For this reason, it is necessary that the resistor 450 is thermally insulated from other electric parts. Therefore, the resistor 450 is disposed on the side opposite to the capacitor module 500 via the third flow path portion 19c. The resistor 450 is provided with a positive terminal 451 and a negative terminal 452 on one side. The positive terminal 451 is connected to the driver circuit board 22 via a harness (not shown). On the driver circuit board 22, a switching element electrically connected in series with the resistor 450 is mounted. On the other hand, the negative terminal 452 is connected to the power terminal 509a on the negative side. The switching operation of the switching element mounted on the driver circuit board 22 is controlled by a microcomputer or the like mounted on the driver circuit board 22 or the control circuit board 20.

またケース10の底面には、図4に示されたDCDCコンバータ700から延びる端子702を貫通するための開口部703を形成する。図22では、この開口部703は、カバー704によって塞がれている。このカバー704を使用するのは、電力変換装置200はDCDCコンバータ700と組み合せて使用されない場合である。図4のように電力変換装置200とDCDCコンバータ700が組み合わせて使用される場合には、当該カバー704は取り外される。これにより、本実施形態の電力変換装置200は、車両の実施態様に応じて、DCDCコンバータ700を組み合せたり、取り外したりできるように構成されている。   Further, an opening 703 for penetrating a terminal 702 extending from the DCDC converter 700 shown in FIG. In FIG. 22, the opening 703 is closed by a cover 704. The cover 704 is used when the power conversion device 200 is not used in combination with the DCDC converter 700. When the power converter 200 and the DCDC converter 700 are used in combination as shown in FIG. 4, the cover 704 is removed. Thereby, the power converter device 200 of this embodiment is comprised so that the DCDC converter 700 can be combined or removed according to the embodiment of a vehicle.

また交流バスバー805a〜805cにはパワー半導体モジュール内のIGBTのスイッチング動作にともなって高周波のノイズ電流が流れる。このノイズ電流は高周波の磁界を電流の流れる向きを軸とした同心円状に発生する。そして、前記高周波の磁界が制御回路基板20に鎖交することによりノイズを生じる。そこで本実施形態では、直流端子900a及び900bからケース10内部に向かう直流バスバー902a及び900bの形成方向は、図17に示された交流端子822a〜822cからケース10内部に向かう交流バスバー805a〜805cの形成方向に沿うように形成される。これにより、交流バスバー805a〜805cに流れる電流と、直流バスバー902a及び900bに流れる電流の向きは逆向きであるため、交流バスバー805a〜805cに流れる電流により発生する磁界と、直流バスバー902a及び900bに流れる電流により発生する磁界がケース10内で打ち消し合い交流バスバー805a〜805cと直流バスバー902a及び900bに流れる電流により生じる磁界を抑制することができる。   Further, high-frequency noise current flows through the AC bus bars 805a to 805c along with the switching operation of the IGBT in the power semiconductor module. This noise current is generated concentrically with a high-frequency magnetic field as an axis about the direction of current flow. The high frequency magnetic field is linked to the control circuit board 20 to generate noise. Therefore, in the present embodiment, the direction of formation of the DC bus bars 902a and 900b from the DC terminals 900a and 900b to the inside of the case 10 is the same as that of the AC bus bars 805a to 805c from the AC terminals 822a to 822c shown in FIG. It is formed along the forming direction. Thereby, since the direction of the current flowing through the AC bus bars 805a to 805c and the direction of the current flowing through the DC bus bars 902a and 900b are opposite to each other, the magnetic field generated by the current flowing through the AC bus bars 805a to 805c and The magnetic field generated by the flowing current cancels out in the case 10, and the magnetic field generated by the current flowing in the AC bus bars 805a to 805c and the DC bus bars 902a and 900b can be suppressed.

図24は、図22の一点鎖線BBの矢印方向から見た断面図である。   24 is a cross-sectional view seen from the direction of the arrow of the alternate long and short dash line BB in FIG.

DCDCコンバータ700の端子702は、開口部703を貫通して、コンデンサモジュール500に設けられた電源端子509bと接続される。本実施形態においては、DCDCコンバータ700は車両内の12V系の電装品を駆動する為の電源に充電するための降圧回路として機能させている。しかしながら、電力変換装置200等に異常が発生して、駆動モータへの電力供給が困難になったときに、DCDCコンバータ700から緊急的に電力を供給するようにしてもよい。   A terminal 702 of the DCDC converter 700 passes through the opening 703 and is connected to a power supply terminal 509 b provided in the capacitor module 500. In the present embodiment, the DCDC converter 700 functions as a step-down circuit for charging a power source for driving a 12V electrical component in the vehicle. However, when an abnormality occurs in the power conversion device 200 or the like and it becomes difficult to supply power to the drive motor, power may be urgently supplied from the DCDC converter 700.

コンデンサモジュール500に設けられた電源端子508a,509aは、ケース10に設けられた窓17と対向するように配置される。これにより、電源端子508a,509aの接続作業性が向上する。さらに、DCDCコンバータ700との接続部である電源端子508b,509bも窓17と対向するように配置される。これにより、電源端子508b,509bの接続作業性も向上する。   The power supply terminals 508 a and 509 a provided on the capacitor module 500 are arranged so as to face the window 17 provided on the case 10. Thereby, the connection workability of the power supply terminals 508a and 509a is improved. Further, power supply terminals 508 b and 509 b that are connected to the DCDC converter 700 are also arranged so as to face the window 17. Thereby, the connection workability of the power supply terminals 508b and 509b is also improved.

本発明に係る他の実施形態について、図14及び図25を用いて説明する。実施例1と同じ符号を付した構成は同様の機能を有する。図14(a)は、他の実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの上面図である。図14(b)は、他の実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの側面図である。   Another embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. Configurations denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment have similar functions. FIG. 14A is a top view of a power semiconductor module 300a according to another embodiment. FIG. 14B is a side view of a power semiconductor module 300a according to another embodiment.

フレキシブルプリント基板50は制御端子325U及び325L、電流センサ180aの信号端子184と接続される配線基板として機能する。コネクタ51は、フレキシブルプリント基板50における制御端子325U等が接続された側とは反対側に接続される。60はドライバ回路を構成する電子部品である。   The flexible printed board 50 functions as a wiring board connected to the control terminals 325U and 325L and the signal terminal 184 of the current sensor 180a. The connector 51 is connected to the side of the flexible printed board 50 opposite to the side to which the control terminal 325U and the like are connected. Reference numeral 60 denotes an electronic component constituting the driver circuit.

フレキシブルプリント基板50と、各信号端子とは半田付けにて接続されており、直流正極配線315A,直流負極配線319A,交流配線320Aからすこし距離をとった位置に、これらの配線と平行に配置されている。   The flexible printed circuit board 50 and each signal terminal are connected by soldering, and are arranged in parallel to these wirings at positions slightly away from the DC positive electrode wiring 315A, the DC negative electrode wiring 319A, and the AC wiring 320A. ing.

図25は、コネクタ51とドライバ回路基板22に設けられたコネクタ55との接続状態を示す側面図である。   FIG. 25 is a side view showing a connection state between the connector 51 and the connector 55 provided on the driver circuit board 22.

実施例1において、電流センサ180aの熱対策を行うことが可能となったが、パワー半導体モジュール300aに電流センサの信号端子184が増え、制御端子325U及び325Lと合わせると、一相あたり11本、三相分で33本とドライバ回路基板へ挿入する信号端子の数が増加することとなった。   In the first embodiment, it is possible to take heat countermeasures for the current sensor 180a. However, when the number of signal terminals 184 of the current sensor is increased in the power semiconductor module 300a and the control terminals 325U and 325L are combined, 11 lines per phase, The number of signal terminals to be inserted into the driver circuit board is increased by 33 for three phases.

そのため、信号端子をドライバ回路基板22のスルーホールに接続する際に挿入性が悪化、この問題を解決するためにドライバ回路基板22にガイドピン等を別途用意する必要があった。さらに、信号端子をプリント基板に挿入後半田付けする際の時間が増加する問題が生じた。   For this reason, when the signal terminals are connected to the through holes of the driver circuit board 22, the insertability deteriorates, and it is necessary to separately prepare guide pins and the like on the driver circuit board 22 in order to solve this problem. Furthermore, there has been a problem that the time required for soldering after inserting the signal terminal into the printed circuit board is increased.

そこで、本実施形態では、制御端子325U及び325Lと電流センサの信号端子184をフレキシブルプリント基板50で構成し、さらにドライバ回路基板22との接続部をコネクタ55を用いることで、両面冷却パワー半導体モジュール300の信号端子とドライバ回路基板22の接続を簡素化し、インバータ最終組み立て工程での工数を低減することができる。   Therefore, in the present embodiment, the control terminals 325U and 325L and the signal terminal 184 of the current sensor are configured by the flexible printed circuit board 50, and the connector 55 is used as a connection portion between the driver circuit board 22 and the double-sided cooling power semiconductor module. The connection between the 300 signal terminals and the driver circuit board 22 can be simplified, and the number of steps in the final assembly process of the inverter can be reduced.

ここで、本実施形態で用いられる配線部材はフレキシブルで容易に湾曲可能であるため、ドライバ回路基板22との接続に、位置精度を考慮する必要がないことと、接続作業を容易にすることができるためである。   Here, since the wiring member used in the present embodiment is flexible and can be easily bent, it is not necessary to consider positional accuracy in connection with the driver circuit board 22, and the connection work can be facilitated. This is because it can.

また、フレキシブル基板とすることで、パワー半導体モジュール300aの信号端子から湾曲させて、直流正極配線315Aや直流負極配線319Aや交流配線320Aと距離ととりながら並行に配置して、ドライバ回路基板22と接続させることができるので、主端子で発生するノイズの影響を抑えることができる。さらに、交流配線320Aで発生する熱の影響を極力回避することができる。   In addition, the flexible circuit board is bent from the signal terminal of the power semiconductor module 300a, and is arranged in parallel with the DC positive electrode wiring 315A, the DC negative electrode wiring 319A, and the AC wiring 320A, and the driver circuit board 22 Since it can be connected, the influence of noise generated at the main terminal can be suppressed. Furthermore, the influence of heat generated in the AC wiring 320A can be avoided as much as possible.

本実施形態では、フレキシブルプリント基板50の配線材料としてポリイミドと銅箔を用いているが、通常のガラエポ等リジッドタイプのプリント基板を使用してもよい、また、通常の配線材を用いて接続してもよい。   In this embodiment, polyimide and copper foil are used as the wiring material of the flexible printed circuit board 50. However, a rigid type printed circuit board such as a normal glass epoxy may be used, and connection is made using a normal wiring material. May be.

また、制御端子325U及び325L、信号端子184とフレキシブルプリント基板50とは、半田付けにより接続されているが、こちらもコネクタ等で接続されていてもよい。   The control terminals 325U and 325L, the signal terminal 184, and the flexible printed circuit board 50 are connected by soldering, but may also be connected by a connector or the like.

本発明に係る他の実施形態について、図26及び図27を用いて説明する。実施例1と同じ符号を付した構成は同様の機能を有する。図26(a)は、他の実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの上面図である。図26(b)は、他の実施形態に係るパワー半導体モジュール300aの側面図である。図27は、コネクタ51とドライバ回路基板22との接続状態を示す側面図である。   Another embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. Configurations denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment have similar functions. FIG. 26A is a top view of a power semiconductor module 300a according to another embodiment. FIG. 26B is a side view of a power semiconductor module 300a according to another embodiment. FIG. 27 is a side view showing a connection state between the connector 51 and the driver circuit board 22.

186はホールセンサICである。電子部品60の一部にはICも内蔵され、制御回路基板20からの入力信号に応じて、両面冷却パワー半導体300を駆動するとともに、過電流保護,過温度保護,電源低電圧保護等、各種保護機能を有し、パワー半導体素子を保護する機能を有している。   Reference numeral 186 denotes a hall sensor IC. An IC is also incorporated in a part of the electronic component 60, and the double-sided cooling power semiconductor 300 is driven in accordance with an input signal from the control circuit board 20, and various types such as overcurrent protection, overtemperature protection, and power supply low voltage protection It has a protection function and a function of protecting the power semiconductor element.

電流センサ180aのコアのギャップ部に、フレキシブルプリント基板50を延長し、そのうえにホールセンサIC186を搭載することで、実施例1,2で用いていた電流センサの信号端子182を用いることなく、直接、電流センサ180aの信号を、コネクタ51経由で、制御回路基板20に送ることができる。   By extending the flexible printed circuit board 50 to the gap portion of the core of the current sensor 180a and mounting the Hall sensor IC 186 thereon, directly without using the signal terminal 182 of the current sensor used in the first and second embodiments, The signal from the current sensor 180 a can be sent to the control circuit board 20 via the connector 51.

実施例1において、電流センサ180aをパワー半導体モジュール300aのフランジ部304Bに固定することで、交流配線320Aが若干長くなった。このことにより、フランジ部304Bから、ドライバ回路基板22の間のスペースが長くなり、デットスペースが広くなったため、ドライバ回路基板22上にあった部品の全部、もしくは一部を、フレキシブルプリント基板50上に配置することにより、デットスペースの有効利用ができ、かつ、ドライバ回路基板22をなくすことができるので、電力変換装置の小型化を行うことができている。   In Example 1, the AC wiring 320A was slightly lengthened by fixing the current sensor 180a to the flange portion 304B of the power semiconductor module 300a. As a result, the space between the flange portion 304B and the driver circuit board 22 is increased, and the dead space is widened. Therefore, all or part of the components on the driver circuit board 22 are transferred onto the flexible printed circuit board 50. Since the dead space can be effectively used and the driver circuit board 22 can be eliminated, the power converter can be downsized.

さらに、フレキシブルプリント基板50上にはドライバ回路を構成する部品を搭載しているため、コネクタ51を、制御回路基板20にコネクタ接続するだけでよいので、インバータの最終組み立て工数を大幅に低減し、低コスト化を図ることができる。   Furthermore, since the components constituting the driver circuit are mounted on the flexible printed circuit board 50, it is only necessary to connect the connector 51 to the control circuit board 20, so that the final assembly man-hour of the inverter is greatly reduced. Cost reduction can be achieved.

以上のように、電流センサ180aをパワー半導体モジュール300aのフランジ部304B又はモジュールケース304に直接固定して、電流センサ180aについても、両方向から冷却を行うことで、インバータ装置を大型化せず、電流センサの熱対策を行うことができる。   As described above, the current sensor 180a is directly fixed to the flange portion 304B or the module case 304 of the power semiconductor module 300a, and the current sensor 180a is also cooled from both directions, so that the inverter device is not enlarged and the current is not increased. It is possible to take measures against heat of the sensor.

また、パワー半導体モジュール300aの制御端子325U及び325Lと電流センサの信号端子184をフレキシブルプリント基板50で、上位の制御回路基板20、又はドライバ回路基板22等とコネクタ接続化することにより、電流センサ180aの熱対策で生じた、インバータ組み立て工数の複雑化,工数の増加を防止することができる。   Further, the control terminals 325U and 325L of the power semiconductor module 300a and the signal terminals 184 of the current sensor are connected to the upper control circuit board 20, the driver circuit board 22 or the like by the flexible printed circuit board 50, thereby connecting the current sensor 180a. It is possible to prevent the complexity of the inverter assembly man-hours and the increase in man-hours caused by heat countermeasures.

さらには、フレキシブルプリント基板50上に、ドライバ回路の電子部品60やホールセンサIC186を搭載することで、ドライバ回路基板22をなくすことができ、ひいてはインバータ装置を小型化することができる。   Furthermore, by mounting the electronic component 60 of the driver circuit and the Hall sensor IC 186 on the flexible printed board 50, the driver circuit board 22 can be eliminated, and the inverter device can be downsized.

8,18 蓋
10 ケース
10a 突出収納部
10b,10c,400a〜400c,404,701,703 開口部
10d 第1壁
10e 第2壁
10f〜10m コネクタ固定部
11 金属ベース板
12 流路形成体
13 入口配管
14 出口配管
17 窓
19 冷媒流路
19a 第1流路部
19b 第2流路部
19c 第3流路部
20 制御回路基板
21,51,193 コネクタ
22 ドライバ回路基板
50 フレキシブルプリント基板
60 電子部品
136 バッテリ
138 直流側コネクタ
140 インバータ回路
150 上下アームの直列回路
153,163 コレクタ電極
154 ゲート電極端子
155 信号用エミッタ電極
156,166 ダイオード
157 正極端子
158 負極端子
159 交流端子
160 金属接合材
164 ゲート電極
165 エミッタ電極
169,329 中間電極
172 制御回路
174 ドライバ回路
180a 電流センサ
181a 第1固定部
181b 第2固定部
184 信号端子
186 ホールセンサIC
188 交流側コネクタ
200 電力変換装置
302 モジュール1次封止体
304 モジュールケース
304A 湾曲部
304B フランジ部
305 フィン
306 挿入口
307A 第1放熱面
307B 第2放熱面
309 ネジ
315,318,319,320 導体板
315A 直流正極配線
315B 直流正極端子
315C 補助モジュール側直流正極接続端子
315D 素子側直流正極接続端子
319A 直流負極配線
319B 直流負極端子
319C 補助モジュール側直流負極接続端子
319D 素子側直流負極接続端子
320A 交流配線
320B 交流端子
320C 補助モジュール側交流接続端子
320D 素子側交流接続端子
322 素子固着部
324U,324L 信号配線
325U,325L 制御端子
326U,326L 補助モジュール側信号接続端子
327U,327L 素子側信号接続端子
328,330 IGBT
333 絶縁シート
348 第1封止樹脂
351 第2封止樹脂
370,542 接続部
371 ボンディングワイヤ
372 タイバー
406,407 凸部
409 シール部材
417,418,421,422,423 流れ方向
420 下カバー
450 抵抗器
451 正極側端子
452 負極側端子
500 コンデンサモジュール
502 コンデンサケース
504,506 コンデンサ端子
508a,508b,509a,509b 電源端子
540 立ち上がり部
548 負極側バスバー
550 樹脂封止材
560a〜560d コンデンサ素子
562a及び562b ノイズ除去用コンデンサ素子
580a,580b,580c 還流電流
600 補助モールド体
608 配線絶縁部
700 DCDCコンバータ
702 端子
704 カバー
800 バスバーアッセンブリ
8, 18 Lid 10 Case 10a Projection storage 10b, 10c, 400a to 400c, 404, 701, 703 Opening 10d First wall 10e Second wall 10f to 10m Connector fixing part 11 Metal base plate 12 Flow path forming body 13 Inlet Piping 14 Outlet piping 17 Window 19 Refrigerant flow path 19a First flow path portion 19b Second flow path portion 19c Third flow path portion 20 Control circuit boards 21, 51, 193 Connector 22 Driver circuit board 50 Flexible printed circuit board 60 Electronic component 136 Battery 138 DC side connector 140 Inverter circuit 150 Upper and lower arm series circuits 153 and 163 Collector electrode 154 Gate electrode terminal 155 Signal emitter electrode 156 and 166 Diode 157 Positive electrode terminal 158 Negative electrode terminal 159 AC terminal 160 Metal bonding material 164 Gate electrode 165 Emitter Electrode 1 9,329 intermediate electrode 172 control circuit 174 driver circuit 180a a current sensor 181a first fixing portion 181b second fixed portion 184 the signal terminal 186 Hall sensor IC
188 AC side connector 200 Power converter 302 Module primary sealing body 304 Module case 304A Curved portion 304B Flange portion 305 Fin 306 Insertion port 307A First heat radiating surface 307B Second heat radiating surface 309 Screws 315, 318, 319, 320 Conductor plate 315A DC positive wiring 315B DC positive terminal 315C Auxiliary module side DC positive connection terminal 315D Element side DC positive connection terminal 319A DC negative wiring 319B DC negative terminal 319C Auxiliary module side DC negative connection terminal 319D Element side DC negative connection terminal 320A AC wiring 320B AC terminal 320C Auxiliary module side AC connection terminal 320D Element side AC connection terminal 322 Element fixing part 324U, 324L Signal wiring 325U, 325L Control terminal 326U, 326L Auxiliary module side signal connection Terminals 327U, 327L Element side signal connection terminals 328, 330 IGBT
333 Insulating sheet 348 First sealing resin 351 Second sealing resin 370, 542 Connection portion 371 Bonding wire 372 Tie bar 406, 407 Protrusion portion 409 Seal member 417, 418, 421, 422, 423 Flow direction 420 Lower cover 450 Resistor 451 Positive side terminal 452 Negative side terminal 500 Capacitor module 502 Capacitor case 504, 506 Capacitor terminal 508a, 508b, 509a, 509b Power supply terminal 540 Rising part 548 Negative side bus bar 550 Resin sealing materials 560a to 560d Capacitor elements 562a and 562b Noise removal Capacitor elements 580a, 580b, 580c Return current 600 Auxiliary mold body 608 Wiring insulation part 700 DCDC converter 702 Terminal 704 Cover 800 Bus bar assembly

Claims (5)

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、
冷却冷媒を流す流路を形成する流路形成体と、
前記交流電流を検出する電流センサと、を備え、
前記パワー半導体モジュールは、前記パワー半導体素子の一方の面と対向する金属製の第1放熱ベースと、前記パワー半導体素子の他方の面と対向する金属製の第2放熱ベースと、当該第1放熱ベースと当該第2放熱ベースに挟まれた空間から突出して前記交流電流を伝達する交流端子と、を有し、
前記流路形成体は、前記第1放熱ベースの側部に配置された第1流路と、前記パワー半導体モジュールを介して当該第1流路と対向して配置された第2流路と、を有し、
前記電流センサは、前記交流端子に貫通される位置に配置され、
さらに前記電流センサは、前記第1放熱ベースに固定する第1固定部と、前記第2放熱ベースに固定する第2固定部と、を有する電力変換装置。
A power semiconductor module having a power semiconductor element for converting a direct current into an alternating current;
A flow path forming body that forms a flow path for flowing a cooling refrigerant;
A current sensor for detecting the alternating current,
The power semiconductor module includes a metal first heat dissipation base facing one surface of the power semiconductor element, a metal second heat dissipation base facing the other surface of the power semiconductor element, and the first heat dissipation. An AC terminal that projects from the space sandwiched between the base and the second heat dissipation base and transmits the AC current;
The flow path forming body includes a first flow path disposed on a side portion of the first heat dissipation base, a second flow path disposed to face the first flow path via the power semiconductor module, Have
The current sensor is disposed at a position penetrating the AC terminal,
Furthermore, the current sensor includes a first fixing portion that is fixed to the first heat dissipation base, and a second fixing portion that is fixed to the second heat dissipation base.
請求項1に記載された電力変換装置であって、
前記第1放熱ベース及び前記第2放熱ベースには、前記交流端子を囲むフランジ部を形成され、
前記電流センサの前記第1固定部及び前記第2固定部は、前記フランジ部に固定される電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
The first heat radiating base and the second heat radiating base are formed with a flange portion surrounding the AC terminal,
The power conversion device in which the first fixing portion and the second fixing portion of the current sensor are fixed to the flange portion.
請求項1又は2に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記パワー半導体素子を駆動するドライバ回路を搭載したドライバ回路基板と、
前記ドライバ回路基板と接続される配線基板と、を備え、
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接続される制御端子を有し、
前記制御端子は、前記第1放熱ベース及び前記第2放熱ベースにおける前記交流端子が突出する側に配置され、
前記配線基板は、前記電流センサから突出する電流センサ端子及び前記制御端子と接続される電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1 or 2,
A driver circuit board on which a driver circuit for driving the power semiconductor element is mounted;
A wiring board connected to the driver circuit board,
The power semiconductor module has a control terminal connected to the power semiconductor element,
The control terminal is disposed on the side where the AC terminal protrudes in the first heat dissipation base and the second heat dissipation base,
The wiring board is a power conversion device connected to a current sensor terminal protruding from the current sensor and the control terminal.
請求項3に記載された電力変換装置であって、
前記配線基板は、フレキシブルプリント基板である電力変換装置。
The power conversion device according to claim 3,
The power conversion device, wherein the wiring board is a flexible printed board.
請求項1又は2に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記パワー半導体素子のスイッチング動作を制御する制御回路を搭載した制御回路基板と、
前記制御回路基板と接続されるとともに前記交流端子の突出方向と平行に配置された配線基板と、
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接続される制御端子を有し、
前記制御端子は、前記第1放熱ベース及び前記第2放熱ベースにおける前記交流端子が突出する側に配置され、
前記配線基板は、前記電流センサから突出する電流センサ端子と前記制御端子と接続されるとともに前記パワー半導体素子を駆動するドライバ回路を実装する電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1 or 2,
A control circuit board equipped with a control circuit for controlling the switching operation of the power semiconductor element;
A wiring board connected to the control circuit board and arranged in parallel with the protruding direction of the AC terminal;
The power semiconductor module has a control terminal connected to the power semiconductor element,
The control terminal is disposed on the side where the AC terminal protrudes in the first heat dissipation base and the second heat dissipation base,
The wiring board is connected to a current sensor terminal protruding from the current sensor and the control terminal, and is mounted with a driver circuit for driving the power semiconductor element.
JP2011125929A 2011-06-06 2011-06-06 Power converter Expired - Fee Related JP5568511B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011125929A JP5568511B2 (en) 2011-06-06 2011-06-06 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011125929A JP5568511B2 (en) 2011-06-06 2011-06-06 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012253954A true JP2012253954A (en) 2012-12-20
JP5568511B2 JP5568511B2 (en) 2014-08-06

Family

ID=47526197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011125929A Expired - Fee Related JP5568511B2 (en) 2011-06-06 2011-06-06 Power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5568511B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017187598A1 (en) * 2016-04-28 2017-11-02 日産自動車株式会社 In-vehicle power conversion device
JP2018050398A (en) * 2016-09-21 2018-03-29 本田技研工業株式会社 Power conversion device
WO2021177064A1 (en) * 2020-03-05 2021-09-10 富士電機株式会社 Power conversion device
CN113541507A (en) * 2020-04-20 2021-10-22 三菱电机株式会社 Power conversion device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1118429A (en) * 1997-06-24 1999-01-22 Hitachi Ltd Control module
JP2006081311A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Keihin Corp Power drive unit
JP2006081308A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Keihin Corp Power drive unit
JP2010035347A (en) * 2008-07-29 2010-02-12 Hitachi Ltd Power conversion device and electric vehicle
JP2010258315A (en) * 2009-04-28 2010-11-11 Hitachi Automotive Systems Ltd Power module and power converter
JP2011135725A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Denso Corp Power converter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1118429A (en) * 1997-06-24 1999-01-22 Hitachi Ltd Control module
JP2006081311A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Keihin Corp Power drive unit
JP2006081308A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Keihin Corp Power drive unit
JP2010035347A (en) * 2008-07-29 2010-02-12 Hitachi Ltd Power conversion device and electric vehicle
JP2010258315A (en) * 2009-04-28 2010-11-11 Hitachi Automotive Systems Ltd Power module and power converter
JP2011135725A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Denso Corp Power converter

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017187598A1 (en) * 2016-04-28 2017-11-02 日産自動車株式会社 In-vehicle power conversion device
RU2713620C1 (en) * 2016-04-28 2020-02-05 Ниссан Мотор Ко., Лтд. On-board power conversion device
US10617044B2 (en) 2016-04-28 2020-04-07 Nissan Motor Co., Ltd. In-vehicle power conversion device
JP2018050398A (en) * 2016-09-21 2018-03-29 本田技研工業株式会社 Power conversion device
WO2021177064A1 (en) * 2020-03-05 2021-09-10 富士電機株式会社 Power conversion device
JP2021141729A (en) * 2020-03-05 2021-09-16 富士電機株式会社 Power conversion device
US11949338B2 (en) 2020-03-05 2024-04-02 Fuji Electric Co., Ltd. Power converter
CN113541507A (en) * 2020-04-20 2021-10-22 三菱电机株式会社 Power conversion device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5568511B2 (en) 2014-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5455888B2 (en) Power converter for vehicle
JP5417314B2 (en) Power converter
JP5455887B2 (en) Power converter
JP5506741B2 (en) Power converter
JP5973026B2 (en) Power semiconductor device
JP5422468B2 (en) Power converter
JP5422466B2 (en) Power converter
JP5624875B2 (en) Power converter
JP5506749B2 (en) Power converter
JP5506740B2 (en) Power converter
JP5846854B2 (en) Integrated power converter and DCDC converter used therefor
JP5592496B2 (en) Power converter
WO2011162241A1 (en) Power conversion device
WO2011136222A1 (en) Power module and method for manufacturing power module
JP2011229298A (en) Power module and power conversion equipment using the same
JP5568511B2 (en) Power converter
JP5978324B2 (en) Power converter
JP5953152B2 (en) Power semiconductor module and power converter using the same
JP5687786B2 (en) Power converter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130719

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130719

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140516

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140527

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140623

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5568511

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees