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JP2013192367A - Electric power conversion apparatus - Google Patents

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JP2013192367A
JP2013192367A JP2012056771A JP2012056771A JP2013192367A JP 2013192367 A JP2013192367 A JP 2013192367A JP 2012056771 A JP2012056771 A JP 2012056771A JP 2012056771 A JP2012056771 A JP 2012056771A JP 2013192367 A JP2013192367 A JP 2013192367A
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bus bar
water channel
conversion device
housing
cooling water
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JP2012056771A
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Japanese (ja)
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Tetsuya Kawashima
徹也 川島
Hideki Miyazaki
英樹 宮崎
Kazuto Oyama
和人 大山
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Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
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Publication date
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Priority to PCT/JP2013/052650 priority patent/WO2013136877A1/en
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Abstract

【課題】電力変換装置には電動機や直流バッテリに電気的に接続されたバスバーが存在しており、このバスバーで生じるジュール熱が電力変換装置の内部温度を上げる問題があった。また、電気自動車に使用されるので収納空間の制約から電力変換装置を小型にまとめることが要請されている。
【解決手段】半導体素子を内蔵するパワーモジュールと、直流電流を供給する直流バスバーと、交流電流が出力される交流バスバーと、冷媒が流れる冷却水路を有する水路筺体からなる電力変換装置であって、水路筺体の冷却水路にパワーモジュールが配置され、水路筺体の第1の面で直流バスバーを冷却し、水路筺体の第2の面で交流バスバーを冷却するようにした。
【選択図】図3
There is a bus bar electrically connected to an electric motor or a direct current battery in a power converter, and there is a problem that Joule heat generated in the bus bar raises the internal temperature of the power converter. Moreover, since it is used for an electric vehicle, it is required to reduce the size of the power conversion device due to restrictions on storage space.
A power conversion device comprising a power module incorporating a semiconductor element, a DC bus bar for supplying a DC current, an AC bus bar for outputting an AC current, and a water channel housing having a cooling water channel through which a refrigerant flows. A power module is arranged in the cooling water channel of the water channel housing, the DC bus bar is cooled on the first surface of the water channel housing, and the AC bus bar is cooled on the second surface of the water channel housing.
[Selection] Figure 3

Description

本発明はインバータ回路を備えた電力変換装置に係り、特に半導体パワーモジュールとバスバーを効率良く冷却することができる新規な電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power converter provided with an inverter circuit, and more particularly to a novel power converter capable of efficiently cooling a semiconductor power module and a bus bar.

電気自動車、或いはハイブリッド自動車等においては車両の動力源として電動機を搭載しており、一般的には電動機に供給する電力を制御するためにインバータ装置を主要構成要素とする電力変換装置を備えている。   An electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like is equipped with an electric motor as a power source for the vehicle, and generally includes an electric power conversion device having an inverter device as a main component in order to control electric power supplied to the electric motor. .

インバータ装置は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ等の電力用半導体素子を内蔵した半導体パワーモジュール、その半導体パワーモジュールを駆動する駆動回路、それらを制御する制御回路、及びバッテリから供給される電力の配線である直流バスバー、電動機へ供給する電力の配線である交流バスバー、および電流平滑化用のコンデンサ等を備えている。   The inverter device is a semiconductor power module incorporating a power semiconductor element such as an insulated gate bipolar transistor, a drive circuit for driving the semiconductor power module, a control circuit for controlling them, and a direct current that is a wiring for power supplied from a battery. A bus bar, an AC bus bar which is a wiring for power supplied to the electric motor, and a capacitor for current smoothing are provided.

このようなインバータ装置を備えた電力変換装置においては、その性能を十分に発揮させるためには電力変換装置の冷却が不可欠であり、従来から提案されているインバータ装置の特に電力用半導体素子で発生する熱を冷却する技術として、例えば、特開2008−259267号公報(特許文献1)には半導体パワーモジュールの両面に放熱板を設ける構造が開示されている。   In a power conversion device equipped with such an inverter device, cooling of the power conversion device is indispensable in order to fully demonstrate its performance, and this occurs particularly in power semiconductor elements of conventionally proposed inverter devices. As a technique for cooling the heat to be generated, for example, Japanese Patent Laying-Open No. 2008-259267 (Patent Document 1) discloses a structure in which a heat sink is provided on both surfaces of a semiconductor power module.

また、この他に電力用半導体素子だけでなくバスバーで発生するジュール熱の冷却が必要になる場合がある。そして、このバスバーの冷却に関しては例えば、特開2011−18847号公報(特許文献2)には半導体パワーモジュールの冷却水路内にバスバーを通してバスバーを直接的に冷却する構造が開示されている。   In addition to this, it may be necessary to cool not only the power semiconductor element but also the Joule heat generated in the bus bar. Regarding the cooling of the bus bar, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-18847 (Patent Document 2) discloses a structure in which the bus bar is directly cooled through the bus bar in the cooling water passage of the semiconductor power module.

特開2008−259267号公報JP 2008-259267 A 特開2011−18847号公報JP 2011-18847 A

ところで、この種の電力変換装置では多くの電子部品、例えば発熱量の大きい絶縁ゲート型バイポーラトランジスタよりなる電力用半導体素子等が多く使用され、これらの電子部品からの発熱によって電力変換装置が高温の環境になる現象がある。   By the way, in this type of power conversion device, many electronic components, for example, a power semiconductor element composed of an insulated gate bipolar transistor having a large calorific value is used, and the power conversion device has a high temperature due to heat generation from these electronic components. There is a phenomenon that becomes an environment.

更に、電力変換装置には電動機や直流バッテリに電気的に接続された導線(バスバー)が存在しており、この導線で生じるジュール熱も電力変換装置の内部温度を上げ、結果的に電力変換装置の温度を高くする現象がある。   Furthermore, the power converter has a conductive wire (bus bar) electrically connected to the electric motor or the direct current battery. Joule heat generated by the conductive wire also raises the internal temperature of the power converter, resulting in the power converter. There is a phenomenon that raises the temperature.

これに加えて、この種電力変換装置は電気自動車、或いはハイブリッド自動車等に使用されるので、その収納空間の制約から電力変換装置を小型にまとめることが要請されている。   In addition, since this type of power conversion device is used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like, it is required to reduce the size of the power conversion device due to restrictions on the storage space.

本発明の目的は、電力用半導体素子や電動機や直流バッテリに電気的に接続された導線(バスバー)で発生する熱を効率よく外部に持ち去ると共に、小型にまとめた電力変換装置を提供することにある。   An object of the present invention is to efficiently carry away heat generated by a conductive wire (bus bar) electrically connected to a power semiconductor element, an electric motor, or a direct current battery to the outside, and to provide a power conversion device that is reduced in size. is there.

本発明の特徴は、インバータ回路を構成する半導体素子を内蔵する半導体パワーモジュールと、インバータ回路に直流電流を供給する直流バスバーと、インバータ回路によって変換された交流電流が出力される交流バスバーと、冷媒が流れる冷却水路を内部に有する水路筺体からなる電力変換装置であって、水路筺体の冷却水路に半導体パワーモジュールが配置され、水路筺体の第1の面で直流バスバーを冷却し、及び/または水路筺体の第2の面で交流バスバーを冷却する、ところにある。   A feature of the present invention is that a semiconductor power module including a semiconductor element constituting an inverter circuit, a DC bus bar that supplies a DC current to the inverter circuit, an AC bus bar that outputs an AC current converted by the inverter circuit, and a refrigerant A power conversion device comprising a waterway housing having a cooling water passage through which a semiconductor power module is disposed in the cooling water passage of the waterway housing, cooling the DC bus bar on the first surface of the waterway housing, and / or The AC bus bar is cooled on the second side of the enclosure.

本発明によれば、インバータ装置の半導体パワーモジュールとバスバーを効率良く冷却することができるとともに、インバータ装置を小型にまとめることができる。   According to the present invention, the semiconductor power module and the bus bar of the inverter device can be efficiently cooled, and the inverter device can be reduced in size.

電気自動車の概略のシステムを示すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram showing a schematic system of an electric vehicle. 電力変換装置の主構成要素であるインバータ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 inverter circuit which is the main components of a power converter device. 本発明の一実施例になるに電力変換装置の外観斜視図である。1 is an external perspective view of a power converter according to an embodiment of the present invention. 図3に示す電力変換装置を分解して斜めから見た分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which decomposed | disassembled the power converter device shown in FIG. 3, and was seen from the diagonal. 図3に示す電力変換装置をA−Aの線で断面したA-A断面図である。It is AA sectional drawing which cut the power converter shown in FIG. 3 by the line of AA. 半導体パワーモジュールを斜めから見た外観斜視図である。It is the external appearance perspective view which looked at the semiconductor power module from diagonally. モータジェネレータと電力変換装置を組み合わせた構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure which combined the motor generator and the power converter device.

以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明するが、その前に本発明が対象とする電力変換装置の構成について説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to that, the configuration of a power conversion device targeted by the present invention will be described.

図1は電気自動車(以下「EV車」と記述する)のシステムを示すシステム構成図である。モータジェネレータ20は車両の走行用トルクを発生するだけでなく、モータジェネレータ20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 system configuration diagram showing a system of an electric vehicle (hereinafter referred to as “EV vehicle”). The motor generator 20 not only generates a running torque for the vehicle, but also has a function of converting mechanical energy applied from the outside to the motor generator 20 into electric power.

モータジェネレータ20は例えば永久磁石同期電動機(三相)であり、電動機及び発電機として切り換え動作する。例えば坂道を下る運転状態や減速運転状態では回生制御されて発電機としてバッテリ30を充電することができる。   The motor generator 20 is, for example, a permanent magnet synchronous motor (three-phase), and performs switching operation as an electric motor and a generator. For example, the regenerative control is performed in a driving state or a deceleration driving state down a slope, and the battery 30 can be charged as a generator.

モータジェネレータ20が発生する回転トルクは、変速機18およびデファレンシャルギア16を介して車輪12に伝達される。一方、回生制動の運転時には、車輪12から回転トルクがモータジェネレータ20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電力変換装置40により直流電力に変換されて高電圧用のバッテリ30を充電し、充電された電力は再び走行エネルギーとして再利用される。   The rotational torque generated by the motor generator 20 is transmitted to the wheels 12 via the transmission 18 and the differential gear 16. On the other hand, during regenerative braking operation, rotational torque is transmitted from the wheel 12 to the motor generator 20, and AC power is generated based on the supplied rotational torque. The generated AC power is converted to DC power by the power converter 40 to charge the high-voltage battery 30 and the charged power is reused again as travel energy.

電力変換装置40はバッテリ30と直流ケーブル32を介して電気的に接続されており、バッテリ30と電力変換装置40との相互において電力の授受が行われる。   The power converter 40 is electrically connected to the battery 30 via the DC cable 32, and power is exchanged between the battery 30 and the power converter 40.

モータジェネレータ20を電動機として動作させる場合には、電力変換装置40は直流ケーブル32を介してバッテリ30から供給された直流電力を交流電力に変換して交流ケーブル34を介してモータジェネレータ20に供給する。   When the motor generator 20 is operated as an electric motor, the power converter 40 converts the DC power supplied from the battery 30 via the DC cable 32 into AC power and supplies the AC power to the motor generator 20 via the AC cable 34. .

次に、図2を用いて電力変換装置のインバータ回路42の具体的な構成を説明する。尚、以下では電力用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略してIGBTと記すことにする。   Next, a specific configuration of the inverter circuit 42 of the power conversion device will be described with reference to FIG. In the following description, an insulated gate bipolar transistor is used as a power semiconductor element and is abbreviated as IGBT.

図2において、上アームとして動作するIGBT52及びダイオード56と、下アームとして動作するIGBT62及びダイオード66とで、上下アームの直列回路50が構成される。インバータ回路42は、この直列回路50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。   In FIG. 2, an IGBT 52 and a diode 56 operating as an upper arm, and an IGBT 62 and a diode 66 operating as a lower arm constitute a series circuit 50 of upper and lower arms. The inverter circuit 42 is provided corresponding to three phases of the U phase, the V phase, and the W phase of the AC power to be output from the series circuit 50.

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20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50は直列回路の中間電極69から交流電流を出力する。この中間電極69は交流端子59を介して交流バスバー86と接続され、さらに交流コネクタ88を介してモータジェネレータ20の各相巻線に電気的に接続されている。   These three phases correspond to the three-phase windings of the armature winding of the motor generator 20 in this embodiment. The series circuit 50 of the three-phase upper and lower arms outputs an alternating current from the intermediate electrode 69 of the series circuit. This intermediate electrode 69 is connected to an AC bus bar 86 via an AC terminal 59 and further electrically connected to each phase winding of the motor generator 20 via an AC connector 88.

上アームのIGBT52のコレクタ電極は正極端子57を介して正極導体板92に、また、下アームのIGBT62のエミッタ電極は、負極端子58を介して負極導体板94に電気的に接続されている。正極導体板92および負極導体板94はコンデンサ90に電気的に接続されており、さらに直流コネクタ38を介してバッテリ30に電気的に接続されている。(図3、図4等を参照のこと)
制御回路72は上位の制御装置から制御指令を受け、これに基づいてインバータ回路42を構成する各相の直列回路50を構成する上アームのIGBT52や下アームのIGBT62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74に供給する。
The collector electrode of the IGBT 52 of the upper arm is electrically connected to the positive electrode conductor plate 92 via the positive electrode terminal 57, and the emitter electrode of the IGBT 62 of the lower arm is electrically connected to the negative electrode conductor plate 94 via the negative electrode terminal 58. The positive electrode conductor plate 92 and the negative electrode conductor plate 94 are electrically connected to the capacitor 90, and are further electrically connected to the battery 30 via the DC connector 38. (Refer to Fig. 3 and Fig. 4)
The control circuit 72 is a control signal for controlling the upper arm IGBT 52 and the lower arm IGBT 62 constituting the serial circuit 50 of each phase constituting the inverter circuit 42 based on the control command from the upper control device. A control pulse is generated and supplied to the driver circuit 74.

ドライバ回路74は上記制御パルスに基づき、各相のIGBTを制御するための駆動パルスをIGBT52の信号用エミッタ電極55と、ゲート電極54及び、IGBT62の信号用エミッタ電極65と、ゲート電極64を介して供給する。各相のIGBTは、ドライバ回路74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30から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、モータジェネレータ20に供給する。   Based on the control pulse, the driver circuit 74 sends a drive pulse for controlling the IGBT of each phase via the signal emitter electrode 55 of the IGBT 52, the gate electrode 54, the signal emitter electrode 65 of the IGBT 62, and the gate electrode 64. Supply. Each phase IGBT performs conduction or cutoff operation based on the drive pulse from the driver circuit 74, converts the DC power supplied from the battery 30 into three-phase AC power, and supplies it to the motor generator 20.

制御回路72は、IGBT52及びIGBT62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20に対して要求される目標トルク値、直列回路50からモータジェネレータ20に供給される電流値、及びモータジェネレータ20の回転子の磁極位置がある。   The control circuit 72 includes a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) for performing arithmetic processing on the switching timing of the IGBT 52 and the IGBT 62. Information input to the microcomputer includes a target torque value required for the motor generator 20, a current value supplied from the series circuit 50 to the motor generator 20, and a magnetic pole position of the rotor of the motor generator 20.

目標トルク値は、図示しない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80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20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。   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 80. 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 20.

制御回路72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20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74に出力する。   The microcomputer in the control circuit 72 calculates current command values for the d-axis and q-axis of the motor generator 20 based on the target torque value, and the calculated d-axis and q-axis current command values and the detected d-axis. The voltage command values for the d-axis and the q-axis are calculated based on the difference between the current values of the axes and the q-axis, and the calculated voltage command values for the d-axis and the q-axis are calculated based on the detected magnetic pole position. It is converted into voltage command values for phase, V phase, and W phase. Then, the microcomputer generates a pulse-like modulated wave based on a 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 wave The wave is output to the driver circuit 74 as a PWM (pulse width modulation) signal.

ドライバ回路74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IGBT62のゲート電極に出力する。また、ドライバ回路74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IGBT52のゲート電極にそれぞれ出力する。   When driving the lower arm, the driver circuit 74 outputs a drive signal obtained by amplifying the PWM signal to the gate electrode of the corresponding IGBT 62 of the lower arm. Further, when driving the upper arm, the driver circuit 74 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 52 respectively.

以上がインバータ回路の具体的な構成であるが、この構成は良く知られているものであるのでこれ以上の説明は省略する。   The above is the specific configuration of the inverter circuit. Since this configuration is well known, further description is omitted.

そして、上述したように電力変換装置では多くの電子部品、例えば発熱量の大きい絶縁ゲート型バイポーラトランジスタよりなる電力用半導体素子等が多く使用され、これらの電子部品からの発熱によって電力変換装置が高温の環境になる現象がある。   As described above, many electronic components, for example, power semiconductor elements such as insulated gate bipolar transistors that generate a large amount of heat are used in the power converter, and the power converter is heated by the heat generated from these electronic components. There is a phenomenon that becomes an environment.

更に、電力変換装置には電動機や直流バッテリに電気的に接続された導線(バスバー)が存在しており、この導線で生じるジュール熱も電力変換装置の内部温度を上げ、結果的に電力変換装置の温度を高くする現象がある。   Furthermore, the power converter has a conductive wire (bus bar) electrically connected to the electric motor or the direct current battery. Joule heat generated by the conductive wire also raises the internal temperature of the power converter, resulting in the power converter. There is a phenomenon that raises the temperature.

これに加えてこの種電力変換装置は電気自動車、或いはハイブリッド自動車等に使用されるので、その収納空間の制約から電力変換装置を小型にまとめることが必要である。   In addition, since this type of power conversion device is used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like, it is necessary to make the power conversion device small in size due to restrictions on the storage space.

本発明は、小型に構成できながら効率よく電力用半導体素子や電動機や直流バッテリに電気的に接続された導線(バスバー)で発生する熱を外部に持ち去る技術を提案するものである。   The present invention proposes a technique for efficiently removing heat generated by a conductive wire (bus bar) electrically connected to a power semiconductor element, an electric motor, or a DC battery while being small in size.

図3は電力変換装置40の外観斜視図、図4は図3に示す電力変換装置を分解して斜めから見た分解斜視図、図5は図3に示す電力変換装置をA−Aの線で断面したA-A断面図、及び図6は半導体パワーモジュールを斜めから見た外観斜視図である。   3 is an external perspective view of the power converter 40, FIG. 4 is an exploded perspective view of the power converter shown in FIG. 3 in an exploded view, and FIG. 5 is an AA line of the power converter shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA, and FIG. 6 is an external perspective view of the semiconductor power module as viewed obliquely.

以上のような図面をもとに本発明の一実施例を説明する。図3において、参照番号110は水路筺体で長手方向に直角に位置する短辺側側面110Aには冷却水入口112が設けられ、この冷却水入口112より流入した冷却水は水路筺体110の内部を通って図示しない冷却水出口から流出される。この水路筺体110は伝熱性の良い材料、好ましくはアルミ合金で作られており、水路筺体110の内部を流れる冷却水によって熱が外部に持ち去られるようになっている。   An embodiment of the present invention will be described based on the drawings as described above. In FIG. 3, reference numeral 110 is a water channel housing, and a cooling water inlet 112 is provided on a short side surface 110 </ b> A located at right angles to the longitudinal direction. Cooling water flowing in from the cooling water inlet 112 flows inside the water channel housing 110. It flows out from a cooling water outlet (not shown). The water channel housing 110 is made of a material having good heat conductivity, preferably an aluminum alloy, and heat is taken away by the cooling water flowing inside the water channel housing 110.

そして、この水路筺体110の長辺側側面110Bには3個の貫通孔(図示せず)が開けられ、この貫通孔に夫々U相半導体パワーモジュール500a、V相半導体パワーモジュール500b、及びW相半導体パワーモジュール500cが挿入されている。このU相半導体パワーモジュール500a、V相半導体パワーモジュール500b、及びW相半導体パワーモジュール500cは電力用半導体素子を主要構成要素としたU相、V相、W相の上下アームの直列回路50を内蔵している。   And three through-holes (not shown) are opened in the long side surface 110B of the water channel housing 110, and the U-phase semiconductor power module 500a, the V-phase semiconductor power module 500b, and the W-phase are respectively formed in these through-holes. The semiconductor power module 500c is inserted. The U-phase semiconductor power module 500a, the V-phase semiconductor power module 500b, and the W-phase semiconductor power module 500c incorporate a series circuit 50 of U-phase, V-phase, and W-phase upper and lower arms whose main components are power semiconductor elements. doing.

良く知られているように、U相半導体パワーモジュール500a、V相半導体パワーモジュール500b、及びW相半導体パワーモジュール500cには、上下アームの直列回路50を構成する電力用半導体素子(IGBT52、IGBT62、ダイオード56、ダイオード66)が内部に封止され、外部接続端子である正極端子57、負極端子58、交流端子59および、制御信号用の接続端子である上アームゲート端子54、上アームエミッタ端子55、下アームゲート端子64、下アームエミッタ端子65と電気的に接続されている。   As is well known, the U-phase semiconductor power module 500a, the V-phase semiconductor power module 500b, and the W-phase semiconductor power module 500c include power semiconductor elements (IGBT52, IGBT62, The diode 56 and the diode 66) are sealed inside, and are connected to the positive terminal 57, the negative terminal 58, the AC terminal 59, which are external connection terminals, the upper arm gate terminal 54 and the upper arm emitter terminal 55, which are connection terminals for control signals. The lower arm gate terminal 64 and the lower arm emitter terminal 65 are electrically connected.

水路筺体110の上面110cには絶縁機能と放熱機能を備えるシート(以下放熱シートという)130Aが密着して載置され、更にその上に直流バスバーとして機能する銅よりなる正極導体板92、及び銅よりなる負極導体板94を介してコンデンサ90が載置されている。コンデンサ90の上には各半導体パワーモジュール500a、500b、及び500cを制御する制御基板120が載置されるようになっている。   A sheet 130A having an insulating function and a heat dissipation function (hereinafter referred to as a heat dissipation sheet) 130A is placed in close contact with the upper surface 110c of the water channel housing 110, and further, a positive electrode conductor plate 92 made of copper functioning as a DC bus bar, and a copper A capacitor 90 is placed via a negative electrode conductor plate 94 made of the same. On the capacitor 90, a control board 120 for controlling the semiconductor power modules 500a, 500b, and 500c is placed.

制御基板120は制御回路72及びドライバ回路74が実装されるが、図面上では省略している。ドライバ回路74はこれと電気的に接続されたU相半導体パワーモジュール500a、V相半導体パワーモジュール500b、及びW相半導体パワーモジュール500cの制御信号用の接続端子である上アームゲート端子54、上アームエミッタ端子55、下アームゲート端子64、下アームエミッタ端子65を介して上下アームのIGBT52、62を制御する。   Although the control circuit 72 and the driver circuit 74 are mounted on the control board 120, they are omitted in the drawing. The driver circuit 74 is connected to the U-phase semiconductor power module 500a, the V-phase semiconductor power module 500b, and the W-phase semiconductor power module 500c, which are electrically connected thereto. The IGBTs 52 and 62 of the upper and lower arms are controlled via the emitter terminal 55, the lower arm gate terminal 64, and the lower arm emitter terminal 65.

当然であるが個々の上下アームのIGBT52、62はこれも夫々アームゲート端子54、上アームエミッタ端子55、下アームゲート端子64、下アームエミッタ端子65を介して制御されるものである。   As a matter of course, the IGBTs 52 and 62 of the individual upper and lower arms are also controlled via the arm gate terminal 54, the upper arm emitter terminal 55, the lower arm gate terminal 64, and the lower arm emitter terminal 65, respectively.

直流バスバーとして機能する正極導体板92の長辺方向に直交する短辺側にはバッテリの正極と接続されるバッテリ正極側電極部92aが形成され、同様に直流バスバーとして機能する負極導体板94の長手方向側にはバッテリの負極と接続されるバッテリ負極側電極部94aが形成されている。   A battery positive electrode portion 92a connected to the positive electrode of the battery is formed on the short side orthogonal to the long side direction of the positive electrode conductor plate 92 functioning as a DC bus bar. Similarly, the negative electrode conductor plate 94 functioning as a DC bus bar is formed. A battery negative electrode portion 94a connected to the negative electrode of the battery is formed on the longitudinal direction side.

正極導体板92および負極導体板94は配線インダクタンスの低減を目的として積層状に配置されることが望ましく、絶縁紙や樹脂などを挟んで互いに密着させてもよいものである。   The positive electrode conductor plate 92 and the negative electrode conductor plate 94 are desirably arranged in a laminated form for the purpose of reducing wiring inductance, and may be in close contact with each other with insulating paper or resin interposed therebetween.

ここで、正極導体板92と負極導体板94の長手方向に沿って水路筺体110の冷却水通路111が形成されており、長手方向に冷却水が流れるようになっている。これによって熱の持ち去り効率を高めている。   Here, a cooling water passage 111 of the water channel housing 110 is formed along the longitudinal direction of the positive electrode conductor plate 92 and the negative electrode conductor plate 94, and the cooling water flows in the longitudinal direction. This increases the efficiency of heat removal.

尚、この冷却水通路111を直線状に形成して各半導体パワーモジュール500a、500b、及び500cをこれに沿って順次並べて配置する構成や、冷却水通路111を折り返して流れるようなU字状に形成して各半導体パワーモジュール500a、500b、及び500cをこれに沿って順次並べて配置する構成を採用することができる。直線状に冷却水通路111を形成する場合は水路筺体110の対向する面に夫々冷却水の出入口を設ければ良く、また、U字状に冷却水通路111を形成する場合は水路筺体110の一方の面に夫々冷却水の出入口を設ければ良いものである。   The cooling water passage 111 is formed in a straight line and the semiconductor power modules 500a, 500b, and 500c are sequentially arranged along the cooling water passage 111, and the cooling water passage 111 is folded and flows in a U shape. It is possible to adopt a configuration in which the semiconductor power modules 500a, 500b, and 500c are formed and sequentially arranged along this. In the case where the cooling water passage 111 is formed in a straight line, the cooling water inlet / outlet may be provided on the opposing surface of the water passage housing 110, and in the case where the cooling water passage 111 is formed in a U shape, It is only necessary to provide a cooling water inlet / outlet on one side.

また、正極導体板92の長辺側には半導体パワーモジュールの正極端子57と接続される正極側電極部92bが形成され、同様に負極導体板94の長辺側には半導体パワーモジュールの負極端子58と接続される負極側電極部94bが形成されている。   A positive electrode portion 92b connected to the positive electrode terminal 57 of the semiconductor power module is formed on the long side of the positive electrode conductor plate 92. Similarly, the negative electrode terminal of the semiconductor power module is formed on the long side of the negative electrode conductor plate 94. A negative electrode portion 94 b connected to 58 is formed.

水路筺体110の下側には銅よりなる3本のU相交流バスバー86a、V相交流バスバー86b及びW相交流バスバー86cが配置されており、U相交流バスバー86aの接続端子86aaはU相半導体パワーモジュール500aの交流端子59に接続され、V相交流バスバー86bの接続端子86bbはV相半導体パワーモジュール500bの交流端子59に接続され、W相交流バスバー86cの接続端子86ccはW相半導体パワーモジュール500cの交流端子59に接続されている。   Below the water channel housing 110, three U-phase AC bus bars 86a, V-phase AC bus bars 86b and W-phase AC bus bars 86c made of copper are arranged. A connection terminal 86aa of the U-phase AC bus bar 86a is a U-phase semiconductor. Connected to the AC terminal 59 of the power module 500a, the connection terminal 86bb of the V-phase AC bus bar 86b is connected to the AC terminal 59 of the V-phase semiconductor power module 500b, and the connection terminal 86cc of the W-phase AC bus bar 86c is the W-phase semiconductor power module. It is connected to the AC terminal 59 of 500c.

ここで、3本のU相交流バスバー86a、V相交流バスバー86b及びW相交流バスバー86cの延びる方向に沿って水路筺体110の冷却水通路111が形成されており、各交流バスバーの延びる方向に冷却水が流れるようになっている。これによって熱の持ち去り効率を高めている。   Here, the cooling water passage 111 of the water channel housing 110 is formed along the direction in which the three U-phase AC bus bars 86a, the V-phase AC bus bars 86b, and the W-phase AC bus bars 86c extend, and the AC bus bars extend in the extending direction. Cooling water flows. This increases the efficiency of heat removal.

図4及び図5に示されているように、水路筺体110の底面110Dには絶縁機能と放熱機能を備えるシート(以下放熱シートという)130Bが密着して配置されている。そして、上述した3本のU相交流バスバー86a、V相交流バスバー86b及びW相交流バスバー86cが放熱シート130Bに密着して配置されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, a sheet (hereinafter referred to as a heat dissipation sheet) 130 </ b> B having an insulating function and a heat dissipation function is disposed in close contact with the bottom surface 110 </ b> D of the water channel housing 110. The three U-phase AC bus bars 86a, the V-phase AC bus bars 86b, and the W-phase AC bus bars 86c described above are disposed in close contact with the heat dissipation sheet 130B.

尚、図5においてコンデンサ90は正極端子91aを介して正極導体板92と電気的に接続され、同様にコンデンサ90の負極端子91bを介して負極導体板94と電気的に接続されている。   In FIG. 5, the capacitor 90 is electrically connected to the positive electrode conductor plate 92 via the positive electrode terminal 91a, and similarly connected to the negative electrode conductor plate 94 via the negative electrode terminal 91b of the capacitor 90.

図6にあるように、U相半導体パワーモジュール500a、V相半導体パワーモジュール500b、及びW相半導体パワーモジュール500cは中空の缶状の容器503に収納されその一端に取り付けハウジング501が形成されている。そして、この取り付けハウジングを水路筺体110の上面110Cと底面110Dを繋ぐ側面110Bに設けた貫通孔に取り付ければ、図5にあるように缶状の容器503が水路筺体110の冷却水通路111に露出するようになる。   As shown in FIG. 6, the U-phase semiconductor power module 500a, the V-phase semiconductor power module 500b, and the W-phase semiconductor power module 500c are housed in a hollow can-like container 503, and a mounting housing 501 is formed at one end thereof. . If this mounting housing is attached to a through-hole provided in the side surface 110B connecting the upper surface 110C and the bottom surface 110D of the water channel housing 110, the can-like container 503 is exposed to the cooling water passage 111 of the water channel housing 110 as shown in FIG. To come.

したがって、IGBT等で発生する熱は主としてU相半導体パワーモジュール500a、V相半導体パワーモジュール500b、及びW相半導体パワーモジュール500cの容器503によって形成される第一放熱面503a、及び第二の放熱面503bから水路筐体110内の冷却水通路111を流れる冷却水に放熱される。このとき、放熱面503a、503bには冷却水との接触面積を大きくするため、図示してはいないが柱状、あるいは板状の放熱フィンが設けられている。   Accordingly, the heat generated by the IGBT or the like mainly includes the first heat dissipation surface 503a and the second heat dissipation surface formed by the container 503 of the U-phase semiconductor power module 500a, the V-phase semiconductor power module 500b, and the W-phase semiconductor power module 500c. Heat is dissipated from 503b to the cooling water flowing through the cooling water passage 111 in the water channel casing 110. At this time, in order to increase the contact area with the cooling water, the heat radiation surfaces 503a and 503b are provided with columnar or plate-shaped heat radiation fins (not shown).

そして、本実施例の特徴の一つは上述したように水路筐体110の上面110Cに放熱シート130Aを介して直流バスバーである正極導体板92及び負極導体板94が密着して配置されていることである。。   One of the features of this embodiment is that, as described above, the positive electrode conductor plate 92 and the negative electrode conductor plate 94 that are DC bus bars are disposed in close contact with the upper surface 110C of the water channel housing 110 via the heat dissipation sheet 130A. That is. .

また、本実施例のもう一つの特徴は上述したように水路筐体110の底面110Dに放熱シート130Bを介して交流バスバー86a、86b及び86cが密着して配置されていることである。   Another feature of the present embodiment is that the AC bus bars 86a, 86b, and 86c are arranged in close contact with the bottom surface 110D of the water channel housing 110 via the heat dissipation sheet 130B as described above.

放熱シート130A及び130Bは上述しているように放熱機能と絶縁機能を兼ね備えていることが重要であり、本実施例においては複合材によって放熱シート130A及び130Bが形成されている。具体的には放熱シートと絶縁シートを貼り合わせた二重構造のシートである。   As described above, it is important that the heat radiation sheets 130A and 130B have both a heat radiation function and an insulation function. In this embodiment, the heat radiation sheets 130A and 130B are formed of a composite material. Specifically, it is a double structure sheet in which a heat dissipation sheet and an insulating sheet are bonded together.

放熱シート130A及び130Bの材料としては、絶縁シート部はPET(ポリエチレンテレフタラート)が使用され、放熱性を高めるためその厚さをなるべく薄くしており、厚さは0.1mmのものを使用している。また、放熱シート部はシリコン系の樹脂材料が使用され、その厚さは1.0mmのものを使用している。このような放熱シート部、及び絶縁シート部は説明した材料や厚さに限定されなく、これ以外の材料や仕様が適宜選択、採用されても差し支えないものであるが、実際の材料としてはこれらが使用実績等の観点から望ましいものである。   As the material of the heat radiating sheets 130A and 130B, PET (polyethylene terephthalate) is used for the insulating sheet portion, and the thickness is made as thin as possible in order to improve heat dissipation, and the thickness is 0.1 mm. ing. Further, a silicon-based resin material is used for the heat radiating sheet portion, and a thickness of 1.0 mm is used. Such heat-dissipating sheet parts and insulating sheet parts are not limited to the materials and thicknesses described, and other materials and specifications may be selected and adopted as appropriate, but these are the actual materials. Is desirable from the viewpoint of actual use.

以上のような構成の電力変換装置において、電動機を駆動するためインバータ回路を含む電力変換装置40によって直流電流が交流電流に変換され、また電動機を発電機と使用するため交流電流が直流電流に変換されるが、そのために使用されるインバータ回路のIGBT等で発生する熱は主としてU相半導体パワーモジュール500a、V相半導体パワーモジュール500b、及びW相半導体パワーモジュール500cの容器503によって形成される第一放熱面503a、及び第二の放熱面503bから水路筐体110内の冷却水通路111を流れる冷却水に放熱される。このため半導体パワーモジュール500a、500b、及び500c自身による熱は効率よく冷却水に移されて水路筺体110の外部に持ち去られる。   In the power converter configured as described above, a direct current is converted into an alternating current by the power converter 40 including an inverter circuit to drive the motor, and an alternating current is converted into a direct current in order to use the motor with a generator. However, the heat generated in the IGBT or the like of the inverter circuit used for that purpose is mainly formed by the container 503 of the U-phase semiconductor power module 500a, the V-phase semiconductor power module 500b, and the W-phase semiconductor power module 500c. Heat is radiated from the heat radiating surface 503a and the second heat radiating surface 503b to the cooling water flowing through the cooling water passage 111 in the water channel housing 110. For this reason, the heat generated by the semiconductor power modules 500a, 500b, and 500c itself is efficiently transferred to the cooling water and carried outside the water channel housing 110.

また、直流と交流の変換過程で生じる正極導体板92及び負極導体板94よりなる直流バスバー及びU相交流バスバー86a、V相交流バスバー86b及びW相交流バスバー86cでのジュール熱は放熱シート130A及び130Bを介して水路筺体110の本体に伝えられ、更に水路筺体110を流れる冷却水によって外部に持ち去られるので、効率よく両バスバーで生じるジュール熱を逃がすことができるようになる。   Further, the Joule heat generated in the DC / AC conversion process in the DC bus bar and the U-phase AC bus bar 86a, the V-phase AC bus bar 86b, and the W-phase AC bus bar 86c formed by the positive electrode conductor plate 92 and the negative electrode conductor plate 94 Since it is transferred to the main body of the waterway housing 110 via 130B and is carried away to the outside by the cooling water flowing through the waterway housing 110, the Joule heat generated in both bus bars can be efficiently released.

また、本実施例によると水路筺体110の上面に放熱シート130A、直流バスバーを構成する正極導体板92、負極導体板94及びコンデンサ90を積み上げる構成とし、更に水路筺体110の低面に放熱シート130B、交流バスバーを積み上げる構成としたのでこれらを効率よく小型にまとめることができ、電気自動車、或いはハイブリッド自動車等の狭い収納空間に収めることができる。   In addition, according to the present embodiment, the heat dissipation sheet 130A, the positive electrode conductor plate 92, the negative electrode conductor plate 94, and the capacitor 90 constituting the DC bus bar are stacked on the upper surface of the waterway casing 110, and the heat dissipation sheet 130B is disposed on the lower surface of the waterway casing 110. Since the AC bus bars are stacked, they can be efficiently and compactly packed and can be stored in a narrow storage space such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.

更に、電力変換装置には電動機と電気的に接続された熱伝達が良い導線が接続されており、この導線を介して電動機の熱が電力変換装置の交流バスバーに流入し、この熱がインバータ回路部や、場合によってはコンデンサまで侵入して結果的に電力変換装置の温度を高くする現象がある。電力変換装置のコンデンサは熱的に弱く、外部から侵入する熱を出来るだけ少なくすることが要請されている。   Further, the power converter is connected to a conductive wire that is electrically connected to the motor and has good heat transfer, and the heat of the motor flows into the AC bus bar of the power converter through this conductive wire, and this heat is transferred to the inverter circuit. There is a phenomenon in which the temperature of the power converter is increased as a result of intrusion to the capacitor and, in some cases, the capacitor. The capacitor of the power converter is thermally weak, and it is required to reduce the heat entering from the outside as much as possible.

本実施例においては、交流バスバーに流入してくる外部からの熱(例えば電動機からの熱)は放熱シート130Bを通って水路筺体110に伝えられようになる。水路筐体110は冷媒入口112から流入する冷却水によって冷却されるためにU相交流バスバー86a、V相交流バスバー86b及びW相交流バスバー86cより温度が低くなっており、この温度勾配の差によってU相交流バスバー86a、V相交流バスバー86b及びW相交流バスバー86cの熱は水路筐体110に効率よく流れることになる。よって、電動機の熱が電力変換装置の交流バスバーに流入しても効率よく水路筺体110を流れる冷却水で持ち去ることが期待できる。   In the present embodiment, external heat (for example, heat from the electric motor) flowing into the AC bus bar is transmitted to the water channel housing 110 through the heat dissipation sheet 130B. Since the water channel casing 110 is cooled by the cooling water flowing from the refrigerant inlet 112, the temperature is lower than the U-phase AC bus bar 86a, the V-phase AC bus bar 86b, and the W-phase AC bus bar 86c. The heat of the U-phase AC bus bar 86a, the V-phase AC bus bar 86b, and the W-phase AC bus bar 86c efficiently flows to the water channel housing 110. Therefore, even if the heat of the electric motor flows into the AC bus bar of the power converter, it can be expected to efficiently carry away with the cooling water flowing through the water channel housing 110.

図7は小型にまとめられた本実施例になる電力変換装置40をモータジェネレータ20に組み込んだ構成を示す構成図である。   FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration in which the power converter 40 according to the present embodiment, which is summarized in a small size, is incorporated in the motor generator 20.

図7において、簡略化して示した電動機を収納したハウジング200には一体に形成された電力変換装置40を収納する収納部202が形成されている。この収納部202は全体的には矩形の箱状に形成され、この箱内に電力変換装置40がぴったりと収まるように収納されている。これによって、電動機と電力変換装置が一体化された、いわゆる機電一体型のモータジェネレータ20が実現できる。   In FIG. 7, the housing 200 that houses the simplified electric motor is formed with a housing portion 202 that houses the integrally formed power conversion device 40. The storage unit 202 is formed in a rectangular box shape as a whole, and the power conversion device 40 is stored in the box so as to fit tightly. As a result, a so-called electromechanical integrated motor generator 20 in which the electric motor and the power conversion device are integrated can be realized.

そして、電力変換装置を構成する水路筺体110の冷却水入口112や冷媒出口、図2に示す直流コネクタ38等は収納部202に設けた窓部202A,202B等から外部に向かって引き出すことができるように構成されている。   And the cooling water inlet 112 and the refrigerant | coolant outlet of the water channel housing 110 which comprise a power converter device, the DC connector 38 etc. which are shown in FIG. 2 can be pulled out toward the exterior from the window parts 202A, 202B etc. which were provided in the accommodating part 202. It is configured as follows.

尚、交流コネクタ88は収納部202の外部に露出させてモータジェネレータ20の三相の電機子巻線と接続しても良いし、収納部202の底面の底壁面を貫通して接続しても良いものである。ここで、電動機と電力変換装置が一体化された機電一体型のモータジェネレータ20においては、図7にあるように交流バスバー86a、86b、86cと電機子巻線の接続部側に冷却水入口112を設けた方が冷却効果が向上するようになる。   The AC connector 88 may be exposed to the outside of the storage unit 202 and connected to the three-phase armature winding of the motor generator 20 or may be connected through the bottom wall surface of the bottom surface of the storage unit 202. It ’s good. Here, in the electromechanically integrated motor generator 20 in which the electric motor and the power conversion device are integrated, as shown in FIG. 7, the cooling water inlet 112 is formed on the connection side of the AC bus bars 86a, 86b, 86c and the armature winding. The cooling effect is improved by providing.

以上に説明した実施例おいては電気自動車の駆動用電動機と電力変換装置を一体化したものについて説明しているが、図3乃至図6に示した実施例はハイブリッド自動車への適用や、電動機と電力変換装置を別々に構成したシステムへの適用も可能である。   In the above-described embodiments, the drive motor and electric power converter of the electric vehicle are integrated. However, the embodiments shown in FIGS. 3 to 6 are applied to a hybrid vehicle, and the electric motor. It is also possible to apply to a system in which the power converter is configured separately.

12…車輪、16…デファレンシャルギア、18…変速機、20…モータジェネレータ、30…バッテリ、32…直流ケーブル、34…交流ケーブル、38…直流コネクタ、40…インバータ装置、42…インバータ回路、50…上下アームの直列回路、52…上アームのIGBT、54…上アームゲート電極、55…上アームエミッタ電極、56…上アームのダイオード、58…負極端子、59…交流端子、62…下アームのIGBT、64…下アームゲート電極、65…下アームエミッタ電極、66…下アームのダイオード、69…中間電極、72…制御回路、74…ドライバ回路、80…電流センサ、86…交流バスバー、86a…U相交流バスバー、86b…V相交流バスバー、86c…W相交流バスバー、88…交流コネクタ、90…コンデンサ、91a…コンデンサ正極端子、91b…コンデンサ負極端子、92…正極導体板、92a…正極導体板のバッテリ側正電極、94…負極導体板、94a…負極導体板のバッテリ側負電極、110…水路筐体、110A…水路筐体の短辺側の側面、111B…水路筐体の長辺側の側面、110C…水路筐体の上面、111D…水路筐体の底面、
112…冷媒入口、111…冷却水流路、120…制御基板、130A、130B…放熱シート、200…ハウジング、202…収納部、500a…U相半導体パワーモジュール、500b…V相半導体パワーモジュール、500c…W相半導体パワーモジュール。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Wheel, 16 ... Differential gear, 18 ... Transmission, 20 ... Motor generator, 30 ... Battery, 32 ... DC cable, 34 ... AC cable, 38 ... DC connector, 40 ... Inverter device, 42 ... Inverter circuit, 50 ... Series of upper and lower arms, 52 ... IGBT of upper arm, 54 ... Upper arm gate electrode, 55 ... Upper arm emitter electrode, 56 ... Upper arm diode, 58 ... Negative electrode terminal, 59 ... AC terminal, 62 ... Lower arm IGBT 64 ... Lower arm gate electrode, 65 ... Lower arm emitter electrode, 66 ... Lower arm diode, 69 ... Intermediate electrode, 72 ... Control circuit, 74 ... Driver circuit, 80 ... Current sensor, 86 ... AC bus bar, 86a ... U Phase AC bus bar, 86b ... V phase AC bus bar, 86c ... W phase AC bus bar, 88 ... AC connector, 9 ... Capacitor 91a. Capacitor positive terminal 91b. Capacitor negative terminal 92. Positive conductor plate 92a. Battery positive electrode of the positive conductor plate 94. Negative conductor plate 94a. Battery negative electrode of the negative conductor plate 110 ... water channel housing, 110A ... side surface on the short side of the water channel housing, 111B ... side surface on the long side of the water channel housing, 110C ... top surface of the water channel housing, 111D ... bottom surface of the water channel housing,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 112 ... Refrigerant inlet, 111 ... Cooling water flow path, 120 ... Control board, 130A, 130B ... Radiation sheet, 200 ... Housing, 202 ... Storage part, 500a ... U-phase semiconductor power module, 500b ... V-phase semiconductor power module, 500c ... W phase semiconductor power module.

Claims (12)

インバータ回路を構成する半導体素子を内蔵する半導体パワーモジュールと、前記インバータ回路に直流電流を供給する直流バスバーと、前記インバータ回路によって変換された交流電流が出力される交流バスバーと、前記半導体パワーモジュールを冷却する冷却水が流れる冷却水路を有する水路筺体からなる電力変換装置において、
前記水路筺体の前記冷却水路内に前記半導体パワーモジュールを配置し、前記水路筺体の第1の面と前記直流バスバーの少なくとも一部を熱的に接続して前記直流バスバーを冷却し、または/及び前記水路筺体の第2の面と前記交流バスバーの少なくとも一部を熱的に接続して冷却するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
A semiconductor power module including a semiconductor element constituting an inverter circuit; a DC bus bar for supplying a DC current to the inverter circuit; an AC bus bar for outputting an AC current converted by the inverter circuit; and the semiconductor power module. In the power conversion device consisting of a water channel housing having a cooling water channel through which cooling water to be cooled flows,
Disposing the semiconductor power module in the cooling water channel of the water channel housing, and thermally connecting at least part of the DC bus bar to the first surface of the water channel housing to cool the DC bus bar; and / or A power conversion device, wherein the second surface of the waterway housing and at least a part of the AC bus bar are thermally connected to be cooled.
請求項1に記載の電力変換装置において、
前記水路筺体と前記直流バスバーとの間、及び前記水路筺体と前記交流バスバーの間には絶縁機能と放熱機能を有する放熱シートを介して互いに接触していることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
A power conversion device, wherein the waterway housing and the DC bus bar, and the waterway housing and the AC bus bar are in contact with each other via a heat dissipation sheet having an insulating function and a heat dissipation function.
請求項2に記載の電力変換装置において、
前記水路筺体の側面には貫通孔が設けられて前記半導体パワーモジュールが挿通固定され、前記水路筺体の側面と直交する上面と前記直流バスバーを前記放熱シートで熱的に接続して前記直流バスバーを冷却し、前記水路筺体の側面と直交する底面と前記交流バスバーを前記放熱シートで熱的に接続して冷却するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 2,
A through-hole is provided in a side surface of the waterway housing, and the semiconductor power module is inserted and fixed. The upper surface orthogonal to the side surface of the waterway housing and the DC bus bar are thermally connected by the heat radiating sheet to connect the DC bus bar. A power conversion device that is cooled and cooled by thermally connecting a bottom surface orthogonal to a side surface of the waterway housing and the AC bus bar with the heat dissipation sheet.
請求項3に記載の電力変換装置において、
前記直流バスバーの長手方向と前記水路筺体に設けた冷却水通路の方向が一致するように前記直流バスバーを前記水路筺体に前記放熱シートを介して密着させたことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 3,
The power converter according to claim 1, wherein the DC bus bar is brought into close contact with the water channel housing via the heat radiating sheet so that a longitudinal direction of the DC bus bar coincides with a direction of a cooling water passage provided in the water channel housing.
請求項3に記載の電力変換装置において、
前記交流バスバーの延びる方向と前記水路筺体に設けた冷却水通路の方向が一致するように前記交流バスバーを前記水路筺体に前記放熱シートを介して密着させたことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 3,
The power converter, wherein the AC bus bar is brought into close contact with the water channel housing via the heat radiating sheet so that the direction in which the AC bus bar extends matches the direction of the cooling water passage provided in the water channel housing.
請求項1に記載の電力変換装置において、
前記前記水路筺体に設けた冷却水通路は直線状延びる通路、或いは途中で折り返して戻る通路であることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
The power conversion device according to claim 1, wherein the cooling water passage provided in the water channel housing is a passage extending linearly or a passage that is folded back and returned in the middle.
インバータ回路を構成する半導体素子を内蔵する半導体パワーモジュールと、前記インバータ回路に直流電流を供給する直流バスバーと、前記インバータ回路によって変換された交流電流が出力される交流バスバーと、前記半導体パワーモジュールを冷却する冷却水が流れる冷却水路を有する水路筺体からなる電力変換装置において
前記水路筺体の前記冷却水路内に前記半導体パワーモジュールを配置し、前記水路筺体の第1の面に絶縁機能と放熱機能を備える放熱シートを介して前記直流バスバーを熱接触するように配置すると共に前記直流バスバーの前記放熱シートへの接触面とは反対側の面に前記直流バスバーと電気的に接続されたコンデンサを載置し、前記水路筺体の第1の面とは反対側に絶縁機能と放熱機能を備える放熱シートを介して前記交流バスバーを接触するように配置したことを特徴とする電力変換装置。
A semiconductor power module including a semiconductor element constituting an inverter circuit; a DC bus bar for supplying a DC current to the inverter circuit; an AC bus bar for outputting an AC current converted by the inverter circuit; and the semiconductor power module. In a power converter comprising a water channel housing having a cooling water channel through which cooling water to be cooled flows, the semiconductor power module is disposed in the cooling water channel of the water channel housing, and an insulating function and a heat dissipation function are provided on a first surface of the water channel housing. A capacitor electrically connected to the DC bus bar is placed on the surface of the DC bus bar opposite to the contact surface with the heat dissipation sheet, and the DC bus bar is disposed in thermal contact with the heat dissipation sheet. And a heat dissipating sheet having an insulating function and a heat dissipating function on the side opposite to the first surface of the waterway housing. It arrange | positions so that the said alternating current bus bar may be contacted through, The power converter device characterized by the above-mentioned.
請求項7に記載の電力変換装置であって、
前記半導体パワーモジュールは前記水路筺体の前記第1の面と前記第2の面を繋ぐ側面に設けた貫通孔を挿通して前記冷却水通路内に露出するように前記水路筺体に固定されていることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 7,
The semiconductor power module is fixed to the waterway housing so as to be exposed in the cooling water passage through a through hole provided in a side surface connecting the first surface and the second surface of the waterway housing. The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項8に記載の電力変換装置において、
前記直流バスバーの長手方向と前記水路筺体に設けた冷却水通路の方向が一致するように前記直流バスバーを前記水路筺体に前記放熱シートを介して密着させたことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 8, wherein
The power converter according to claim 1, wherein the DC bus bar is brought into close contact with the water channel housing via the heat radiating sheet so that a longitudinal direction of the DC bus bar coincides with a direction of a cooling water passage provided in the water channel housing.
請求項8に記載の電力変換装置において、
前記交流バスバーの延びる方向と前記水路筺体に設けた冷却水通路の方向が一致するように前記交流バスバーを前記水路筺体に前記放熱シートを介して密着させたことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 8, wherein
The power converter, wherein the AC bus bar is brought into close contact with the water channel housing via the heat radiating sheet so that the direction in which the AC bus bar extends matches the direction of the cooling water passage provided in the water channel housing.
請求項1乃至請求項10に記載のいずれかの電力変換装置において、
前記電力変換装置は電動機のハウジングに形成した箱状の収納部内に載置されて前記電動機と一体化されていることを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to any one of claims 1 to 10,
The power conversion device is mounted in a box-shaped storage portion formed in a housing of an electric motor and integrated with the electric motor.
請求項11に記載の電力変換装置において、
前記交流バスバーと前記電動機の電機子巻線の接続部側に前記冷却水通路の入口が配置されていることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 11,
The power converter according to claim 1, wherein an inlet of the cooling water passage is disposed on a connection side of the AC bus bar and the armature winding of the motor.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5792867B1 (en) * 2014-05-16 2015-10-14 三菱電機株式会社 Automotive power converter
US9214459B2 (en) 2013-11-29 2015-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
JPWO2016189658A1 (en) * 2015-05-26 2018-03-01 日産自動車株式会社 Mechanical and electric integrated rotating electrical machine
CN113015398A (en) * 2019-12-18 2021-06-22 维洛西门子新能源汽车法国简式股份公司 Electrical device
JP2021136805A (en) * 2020-02-28 2021-09-13 三菱電機株式会社 Power converter
JP7343026B1 (en) 2022-10-17 2023-09-12 富士電機株式会社 power converter
KR20240004811A (en) * 2021-07-06 2024-01-11 비와이디 컴퍼니 리미티드 Motor controller and vehicle having said motor controller

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105119502B (en) * 2015-08-21 2017-10-10 北京天诚同创电气有限公司 Current transformer rectifying device
CN107733248A (en) * 2017-11-21 2018-02-23 臻驱科技(上海)有限公司 Vehicle electric converting means
CN111919374B (en) * 2018-03-30 2024-08-02 日本电产株式会社 Power conversion device
DE102018118525A1 (en) * 2018-07-31 2020-02-06 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Arrangement with a busbar device and a converter housing and method for their production, converter for a vehicle and vehicle
FR3091141B1 (en) * 2018-12-21 2021-06-25 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Electrical assembly of an electrical connection bar and a cooling module
DE102019112010A1 (en) * 2019-05-08 2020-11-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Motor vehicle inverter assembly
FR3113441B1 (en) * 2020-08-14 2022-08-19 Valeo Siemens eAutomotive France ELECTRICAL DEVICE WITH WATER BOX COOLING AND ELECTRICAL SYSTEM COMPRISING SUCH DEVICE
FR3116412B1 (en) * 2020-11-18 2023-12-22 Valeo Siemens Eautomotive France Sas U-shaped cooling module for power electrical equipment
FR3143848A1 (en) * 2022-12-16 2024-06-21 Valeo Systemes De Controle Moteur Voltage converter comprising heat dissipation means

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62205697A (en) * 1986-03-05 1987-09-10 富士通株式会社 Unified unit of cooling module and bus-bar
JPH07322640A (en) * 1994-05-27 1995-12-08 Nippondenso Co Ltd Inverter
JP2001110985A (en) * 1999-10-08 2001-04-20 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor device
JP2008206243A (en) * 2007-02-19 2008-09-04 Hitachi Ltd Power converter
JP2010124607A (en) * 2008-11-19 2010-06-03 Toyota Motor Corp Power converter
JP2010252461A (en) * 2009-04-14 2010-11-04 Denso Corp Electric power converter
WO2010147199A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 株式会社安川電機 Wiring board and power conversion device
JP2011018847A (en) * 2009-07-10 2011-01-27 Toyota Motor Corp Power module with cooling device
JP2012005323A (en) * 2010-06-21 2012-01-05 Hitachi Automotive Systems Ltd Power converter

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62205697A (en) * 1986-03-05 1987-09-10 富士通株式会社 Unified unit of cooling module and bus-bar
JPH07322640A (en) * 1994-05-27 1995-12-08 Nippondenso Co Ltd Inverter
JP2001110985A (en) * 1999-10-08 2001-04-20 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor device
JP2008206243A (en) * 2007-02-19 2008-09-04 Hitachi Ltd Power converter
JP2010124607A (en) * 2008-11-19 2010-06-03 Toyota Motor Corp Power converter
JP2010252461A (en) * 2009-04-14 2010-11-04 Denso Corp Electric power converter
WO2010147199A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 株式会社安川電機 Wiring board and power conversion device
JP2011018847A (en) * 2009-07-10 2011-01-27 Toyota Motor Corp Power module with cooling device
JP2012005323A (en) * 2010-06-21 2012-01-05 Hitachi Automotive Systems Ltd Power converter

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9214459B2 (en) 2013-11-29 2015-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
JP5792867B1 (en) * 2014-05-16 2015-10-14 三菱電機株式会社 Automotive power converter
JPWO2016189658A1 (en) * 2015-05-26 2018-03-01 日産自動車株式会社 Mechanical and electric integrated rotating electrical machine
US10361608B2 (en) 2015-05-26 2019-07-23 Nissan Motor Co., Ltd. Mechanically-electrically integrated electrical rotating apparatus with high cooling performance
CN113015398A (en) * 2019-12-18 2021-06-22 维洛西门子新能源汽车法国简式股份公司 Electrical device
JP2021136805A (en) * 2020-02-28 2021-09-13 三菱電機株式会社 Power converter
KR20240004811A (en) * 2021-07-06 2024-01-11 비와이디 컴퍼니 리미티드 Motor controller and vehicle having said motor controller
KR102894116B1 (en) * 2021-07-06 2025-12-03 비와이디 컴퍼니 리미티드 Motor controller and vehicle having the motor controller
JP7343026B1 (en) 2022-10-17 2023-09-12 富士電機株式会社 power converter
JP2024058809A (en) * 2022-10-17 2024-04-30 富士電機株式会社 Power Conversion Equipment

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