JP2007020238A - Inverter unit for automobile - Google Patents

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Takeshi Yamaguchi
山口　　剛
Koji Ishimura
光司 石村
Akinori Koreeda
秋徳 是枝
Sumiyuki Kakita
純之 垣田
Takashi Ikebe
隆史 池辺
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Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter unit in which long lifetime and high reliability can be ensured for power cycle or temperature cycle accompanied by temperature change due to acceleration and deceleration in traveling of a hybrid automobile or an electric automobile, and the size and cost can be reduced. <P>SOLUTION: An inverter power unit for driving a motor is provided with a high current substrate mounting a power device, a driver IC for driving the gate of the power device, a current sensor for detecting the interphase current and the DC current of a motor, an external load and a bus bar. A water-cooled heat exchanger for cooling the power device and a capacitor is provided. The high current substrate, the capacitor and a control substrate are integrated by securing the control substrate different from the high current substrate for driving the power device to a capacitor securing base and then they are buried in a cabinet. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はインバータユニットに関し、特にハイブリッド自動車用モータに使用される高出力モータを制御するインバータユニットに関する。   The present invention relates to an inverter unit, and more particularly to an inverter unit that controls a high-output motor used in a motor for a hybrid vehicle.

従来より、ハイブリッド自動車用モータ等の高出力モータにおいてはパワーデバイスが使用されたインバータユニットが知られている。このインバータユニットの構造は、例えば特開平１１−３４６４８０号公報に開示されているように、半導体デバイス（以下「パワーデバイス」）と窒化アルミニウム(AlN)絶縁基板が高温ハンダにより接合され、また、窒化アルミニウム絶縁基板と材質が主にAl-SiCまたはCu-Mo等にて使用されたヒートシンクとが低温ハンダにより接合され、ヒートシンクが熱グリス等によりヒートシンク等の専用の冷却器に接合され、このヒートシンクにパワーデバイスが搭載されている他方面に冷却水を流しパワーデバイスを冷却している。更に、電気接続部材である大量のバスバーが必要であり、パワーデバイスとバスバー及び絶縁基板を大量にAlワイヤボンディングにて電気的接続された構造となっている。
特開平１１−３４６４８０号 Conventionally, an inverter unit using a power device is known in a high output motor such as a motor for a hybrid vehicle. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-346480, the inverter unit has a structure in which a semiconductor device (hereinafter referred to as “power device”) and an aluminum nitride (AlN) insulating substrate are joined by high-temperature soldering, An aluminum insulating substrate and a heat sink mainly made of Al-SiC or Cu-Mo are joined by low-temperature solder, and the heat sink is joined to a dedicated cooler such as a heat sink by thermal grease, etc. The power device is cooled by flowing cooling water on the other surface on which the power device is mounted. Furthermore, a large number of bus bars which are electrical connection members are required, and the power device, the bus bar and the insulating substrate are electrically connected in large quantities by Al wire bonding.
JP-A-11-346480

しかしながら上述した従来のインバータユニットにおいては次のような問題が生じている。すなわち、１点目に大型化及び高熱抵抗がある。これは、パワーデバイスと窒化アルミニウム絶縁基板及びヒートシンクとがハンダ接合され、このヒートシンクが専用の冷却器に接合されると、パワーデバイスからヒートシンクまでの部品が多数存在することで、パワーデバイスからヒートシンクまでの熱抵抗Rthを低減させるために、パワーデバイスの寸法サイズを大きくする必要がある。さらに、Al-SiCまたはCu-Mo等を使用しヒートシンクサイズを大きくすることで熱容量が高く、過渡熱損失を緩和（パワーデバイスの接合部温度が飽和するまでに達する熱時定数τが大）されるため、モジュール全体サイズが大型になる。またパワーデバイスにAlワイヤボンディング接合されているパワーモジュールは、パワーモジュールからの接続に膨大なバスバーを空中配線しており、バスバー接続部の強電部と周辺部品への絶縁などを施すため、空間距離や絶縁シートなどを駆使し絶縁を確保しているため、形状が大きくなっている。また、強電端子を接続する部位は一般的に１０ｓｑmm〜２０ｓｑｍｍ程度のハーネス（シールド用編組線）を用い、パワーユニット側は防水を保つためと、且つ電波シールドを行えるコネクタを用いているが、投影的にも途出量が大きく外観上大きくなっていた。   However, the conventional inverter unit described above has the following problems. That is, there is an increase in size and high thermal resistance at the first point. This is because the power device, aluminum nitride insulating substrate and heat sink are soldered together, and when this heat sink is joined to a dedicated cooler, there are many parts from the power device to the heat sink, In order to reduce the thermal resistance Rth, it is necessary to increase the size of the power device. Furthermore, by using Al-SiC or Cu-Mo, etc., and increasing the heat sink size, the heat capacity is high and transient heat loss is mitigated (the thermal time constant τ that reaches the point where the power device junction temperature saturates is large). Therefore, the entire module size becomes large. In addition, the power module, which is bonded to the power device by Al wire bonding, has a large number of bus bars in the air for connection from the power module. Since the insulation is ensured by making full use of the insulation sheet, etc., the shape is large. In addition, a harness (shield braided wire) of about 10 sqmm to 20 sqmm is generally used for the site where the high voltage terminal is connected, and the power unit side uses a connector that can be waterproof and can shield radio waves. In addition, the amount of running out was large and the appearance was large.

２点目に信頼性が低い。これは、パワーデバイスと窒化アルミニウム絶縁基板とがハンダ接合され、また、パワーデバイスにAlワイヤボンディング接合されているため、パワーサイクル試験において、接続されているAlワイヤが電流集中により溶断される可能性があることから信頼性が低い。一方、配線のインダクタンスが高くオーバーシュート電圧が高くなりパワーデバイスが発熱、破壊を起こし信頼性が低い。   Second, the reliability is low. This is because the power device and the aluminum nitride insulating substrate are solder-bonded, and the power device is bonded to the Al wire by bonding, so in the power cycle test, the connected Al wire may be blown by current concentration. The reliability is low. On the other hand, the wiring inductance is high and the overshoot voltage is high, causing the power device to generate heat and break down, resulting in low reliability.

３点目に重量が重くなる。これは、パワーデバイスと窒化アルミニウム絶縁基板及びヒートシンクとがハンダ接合され、ヒートシンクと窒化アルミニウム絶縁基板及びパワーデバイスの熱膨張係数の差によりヒートシンクの材質にはAl-SiCまたはCu-Mo等を使用されている。また、Al-SiCまたはCu-Mo等を使用することで熱容量が高く、過渡熱損失を緩和（パワーデバイスの接合部温度が飽和するまでに達する熱時定数τが大）された役割を果たしている構造のため、重量が重くなりコストも高くなる。また、パワーデバイスと窒化アルミニウム絶縁基板及びヒートシンクとがハンダ接合され、更にAlワイヤボンディング接続されていることからリワーク性が困難である。更に、ヒートシンクの材質やパワーデバイスを冷却する専用の冷却器への配管が必要であることからも高コストとなっている。   The third point is heavier. This is because the power device is soldered to the aluminum nitride insulating substrate and the heat sink, and the heat sink is made of Al-SiC or Cu-Mo due to the difference in thermal expansion coefficient between the heat sink, the aluminum nitride insulating substrate and the power device. ing. Also, by using Al-SiC or Cu-Mo, etc., the heat capacity is high, and the transient heat loss is mitigated (the thermal time constant τ that reaches the point where the power device junction temperature saturates is large). Due to the structure, the weight increases and the cost also increases. Further, since the power device, the aluminum nitride insulating substrate, and the heat sink are soldered and further connected by Al wire bonding, reworkability is difficult. Furthermore, the cost is high because the material of the heat sink and the piping to a dedicated cooler for cooling the power device are necessary.

本発明は上記課題に鑑み、ハイブリッド自動車及び電気自動車が走行時に於ける加速と減速により温度変化が伴うパワーサイクルや温度サイクルに対して高寿命で且つ高信頼性を確保でき、また、小型で軽く低コストを実現できるインバータ装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention can ensure a long life and high reliability against a power cycle and a temperature cycle accompanied by a temperature change due to acceleration and deceleration when the hybrid vehicle and the electric vehicle are running, and is small and light. It aims at providing the inverter apparatus which can implement | achieve low cost.

上記課題を解決するために、本発明では次のような構成とする。すなわち、請求項１では、モータ駆動用のインバータパワーユニットには大電流基板を備え、当該大電流基板にはパワーデバイスと当該パワーデバイスのゲートを駆動するドライバＩＣとモータの相間電流と直流電流検出用電流センサと外部負荷とバスバーとが実装され、前記パワーデバイスとコンデンサを冷却する水冷熱交換器を備え、前記パワーデバイスを駆動する大電流基板とは別の制御基板を前記コンデンサ固定台に固定することで大電流基板とコンデンサと制御基板とを一体化し、これらを筐体に埋設することを構造を特徴とする自動車用インバータユニットとする。前記バスバーは、電源への強電端子への接続を行うバスバーの一部と一体化して構成してもよい。モータ駆動用のインバータパワーユニットはハイブリッド自動車或いは電気自動車のモータ制御に使用されるものであってもよい。   In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows. That is, in claim 1, the inverter power unit for driving the motor is provided with a large current substrate, and the large current substrate is used for detecting the power device, the driver IC for driving the gate of the power device, the interphase current of the motor, and the direct current. A current sensor, an external load, and a bus bar are mounted, a water-cooled heat exchanger that cools the power device and the capacitor is provided, and a control board that is different from the large current board that drives the power device is fixed to the capacitor fixing base. Thus, a large current board, a capacitor, and a control board are integrated, and these are embedded in a housing to form an inverter unit for an automobile characterized by a structure. The bus bar may be configured integrally with a part of the bus bar for connection to the high voltage terminal to the power source. The inverter power unit for driving the motor may be used for motor control of a hybrid vehicle or an electric vehicle.

パワーデバイスを直接冷却する水冷熱交換器の裏面にコンデンサを直接配置し、パワーデバイスとコンデンサを同時に冷却可能な構造としたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニットとしてもよい。   The inverter unit for an automobile according to claim 1, wherein a capacitor is directly disposed on a back surface of a water-cooled heat exchanger that directly cools the power device, and the power device and the capacitor can be cooled at the same time.

コンデンサを熱交換器に設置するコンデンサ固定バンドを用いてコンデンサ胴体部の固定と熱交換部分への押さえ込み固定を併用すると共に、前記固定バンドを金属成形により形成し、当該固定バンドに平面部を設けることでパワーデバイスからの高周波スイッチングノイズを遮蔽することを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニットとしてもよい。   A capacitor fixing band for installing the capacitor in the heat exchanger is used for both fixing the capacitor body and pressing and fixing to the heat exchanging portion, and forming the fixing band by metal forming, and providing a flat portion on the fixing band. The high frequency switching noise from a power device is shielded by this, It is good also as an inverter unit for vehicles according to claim 1 characterized by things.

パワーデバイスと直流電源平滑用コンデンサの発熱を熱交換器の温度に均一化することで、制御基板に搭載されるマイクロプロセッサなどへの発熱による影響を遮断可能な如く熱交換器とコンデンサ固定バンドを用いることを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニットとしてもよい。   By uniformizing the heat generation of the power device and the DC power supply smoothing capacitor to the temperature of the heat exchanger, the heat exchanger and the capacitor fixing band are installed so that the influence of heat generation on the microprocessor mounted on the control board can be cut off. It is good also as an inverter unit for vehicles according to claim 1 used.

強電端子台を銅系バスバー材と熱可塑性樹脂にて製作し、筐体用金属ケースに設置。筐体用金属ケースの開口部を極力端子接続部分の形状に合わせて小さくすることを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニットとしてもよい。   A high-voltage terminal block is made of copper-based busbar material and thermoplastic resin, and installed in a metal case for the housing. 2. The automobile inverter unit according to claim 1, wherein the opening of the metal case for the housing is made as small as possible in accordance with the shape of the terminal connection portion.

不活性炉にて熱処理を施し応力緩和を行った強電端子を備えることを特徴する請求項１に記載の自動車用インバータユニットとしてもよい。   It is good also as an inverter unit for motor vehicles of Claim 1 provided with the high electrical terminal which heat-processed in the inert furnace and performed stress relaxation.

強電端子へ接続される強電ハーネスのシールド（編祖部位）部位と筐体を接地し、且つ、ボルトなどによって接続された端子接続部を金属遮断し、放射ノイズの抑制ができるシールド一体型カバーを備えることを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニットとしてもよい。   A shield-integrated cover that grounds the shield (knitting part) part of the high-voltage harness connected to the high-voltage terminal and the housing, and blocks the terminal connection connected by bolts, etc. to suppress radiation noise. It is good also as an inverter unit for motor vehicles of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

パワーデバイスを直接冷却する水冷熱交換器の裏面を用いて直流電源平滑用コンデンサを同時に冷却する構造によって冷却構造を簡素化でき、小型化が可能になる。また、コンデンサを熱交換器に設置するコンデンサ固定バンドを用いて、コンデンサ胴体部の固定と熱交換部分への押さえ込み固定を併用すると共に、その金属部品の形状に平面部を設けることで、パワーデバイスのＰＷＭ制御などによって発生する高周波スイッチングノイズの影響を制御基板への金属遮蔽が可能になる。また、熱交換器とコンデンサ固定バンドを用いることによって、パワーデバイス、直流電源平滑用コンデンサの発熱を熱交換器の温度に均一化する事で、制御基板に搭載されるマイクロプロセッサなどへの発熱による影響を遮断する。また、強電端子台（例えば３相モータ各相の端子や直流電源の入力端子）を銅系バスバー材と熱可塑性樹脂にて製作し、筐体用金属ケースに設置、筐体用金属ケースの開口部を極力端子接続部分の形状に合わせて小さくすることで外部へのノイズ漏洩を抑えられる。また、不活性炉にて熱処理を施し、応力緩和を行った強電端子を使用することで、強電端子台に同時成型された端子は側面部厚さを考慮し、成型後、相手側端子のネジ止め用ナットを端子で蓋をする形状になっているが、端子を上下に曲げる際の端子に施したメッキが曲げ部にて亀裂発生するため、端子打ち抜き後の歪み及びメッキの異種金属歪みが緩和できる。また、強電端子へ接続される強電ハーネスのシールド（編祖部位）部位と筐体を接地し、且つ、ボルトなどによって接続されたシールド一体型カバーを設けることで、端子接続部を金属遮断することで放射ノイズの抑制ができる。   The cooling structure can be simplified and the size can be reduced by the structure that simultaneously cools the DC power supply smoothing capacitor using the back surface of the water-cooled heat exchanger that directly cools the power device. In addition, by using a capacitor fixing band that installs the capacitor in the heat exchanger, it is possible to use both the fixing of the capacitor body and the pressing and fixing to the heat exchanging part, as well as providing a flat part in the shape of the metal part, It is possible to shield the control board from the influence of high-frequency switching noise generated by PWM control or the like. Also, by using a heat exchanger and a capacitor fixing band, the heat generated by the power device and the DC power supply smoothing capacitor is equalized to the temperature of the heat exchanger, resulting in heat generated by the microprocessor mounted on the control board. Block the effects. In addition, high-voltage terminal blocks (for example, terminals for each phase of a three-phase motor and DC power supply input terminals) are made of a copper-based busbar material and thermoplastic resin, installed in a metal case for the case, and an opening in the metal case for the case Noise leakage to the outside can be suppressed by making the part as small as possible according to the shape of the terminal connection part. In addition, by using a high-voltage terminal that has been heat-treated in an inert furnace and stress-relieved, the terminal formed simultaneously on the high-voltage terminal block takes into account the thickness of the side surface, and after molding, the screw of the mating terminal The stopper nut is covered with the terminal, but the plating applied to the terminal when bending the terminal up and down cracks at the bent part, so there is distortion after punching the terminal and dissimilar metal distortion of the plating. Can be relaxed. Also, the shield (knitting part) part of the high-voltage harness connected to the high-voltage terminal and the housing are grounded, and a shield-integrated cover connected by a bolt or the like is provided, so that the terminal connection part is shielded from metal. Can suppress radiation noise.

次に本発明の実施例について述べる。本発明の自動車用インバータユニットの各方向から見た組み立て図を図１から図６に示す。当該自動車用インバータユニットはハイブリッド自動車或いは電気自動車のモータ駆動用に使用されている。これらの図において、モータを駆動するパワーデバイス１は、熱抵抗が小さく且つ熱容量が小さい絶縁されたアルミワイヤを施さないパッケージであり、当該パッケージ両端から出力されるリードフレームに大電流を流すために必要なバスバー３を内蔵した大電流基板２に均等配置され実装される。   Next, examples of the present invention will be described. The assembly drawing seen from each direction of the inverter unit for motor vehicles of this invention is shown in FIGS. The inverter unit for automobile is used for driving a motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle. In these figures, a power device 1 that drives a motor is a package that does not have an insulated aluminum wire that has a small thermal resistance and a small thermal capacity, and allows a large current to flow through a lead frame that is output from both ends of the package. It is equally arranged and mounted on the large current substrate 2 having the necessary bus bars 3 built therein.

また、パワーデバイス１を駆動するためのゲート駆動用ＩＣや外部強電端子へ出力するために必要なバスバー３、モータの相間電流及び直流電源電流測定用電流センサ（以下「電流センサ」）４を大電流基板２に配置して一括のはんだ接合をフロー方式等で行う。実装されたパワーデバイス１の表面は後に述べる熱交換器５と均一に接触させるため、はんだ接合時には平面均衡化を行うための治具などによる固定を行い、パワーデバイス１表面を大電流基板２表面に対し均等化している。   In addition, a gate drive IC for driving the power device 1 and a bus bar 3 necessary for output to the external high voltage terminal, a current sensor (hereinafter referred to as “current sensor”) 4 for measuring the interphase current of the motor and the DC power source current are greatly increased. Arranged on the current substrate 2 and batch soldering is performed by a flow method or the like. Since the surface of the mounted power device 1 is in uniform contact with the heat exchanger 5 described later, the surface of the power device 1 is fixed to the surface of the large current substrate 2 by soldering with a jig or the like for leveling the balance when soldering. Is equalized.

はんだ接合を施した大電流基板２上のパワーデバイス１表面には高放熱性グリスまたは高放熱性接着剤（以下「グリス類」）を均一に薄く塗布し、熱交換器５を大電流基板２にネジによって固定する。グリス類は１Ｗ／ｍ・Ｋ〜１０Ｗ／ｍ・Ｋと幅広く使用が可能である。この際、パワーデバイス１のリードフレームは熱交換器５と大電流基板３によって機械的に押さえ込まれるため、スプリングバックが可能なようにリードフレーム根本に曲げを施している。この機械的にパワーデバイス１表面を押さえ込むことによって熱抵抗の高いグリス類の厚さは、グリス類に含まれる放熱用フィラーの最大サイズ迄押さえ込まれる。この厚さは２０ｕｍ〜５０ｕｍまでが望ましい。   A high heat dissipation grease or a high heat dissipation adhesive (hereinafter referred to as “grease”) is uniformly and thinly applied to the surface of the power device 1 on the large current substrate 2 to which the solder joint is applied, and the heat exchanger 5 is connected to the high current substrate 2. Secure with screws. Greases can be used in a wide range of 1 W / m · K to 10 W / m · K. At this time, since the lead frame of the power device 1 is mechanically pressed by the heat exchanger 5 and the large current substrate 3, the lead frame base is bent so that spring back is possible. By mechanically pressing down the surface of the power device 1, the thickness of the grease having high thermal resistance is pressed down to the maximum size of the heat dissipating filler contained in the grease. This thickness is desirably 20 μm to 50 μm.

大電流基板２の熱交換器固定部分６は、一般的多層ガラスエポキシ基板に０．８ｍｍ程度のバスバーを内蔵しており、バスバー部位をガラスエポキシ部位より露出する事で、強固なネジ締めが可能である。   The heat exchanger fixing portion 6 of the large current substrate 2 has a built-in bus bar of about 0.8 mm in a general multilayer glass epoxy substrate, and the screw can be tightened firmly by exposing the bus bar portion from the glass epoxy portion. It is.

大電流基板２に固定された熱交換器５のパワーデバイス１接触裏面側には、直流電源平滑用コンデンサ（以下「コンデンサ」）７を固定する形状になっており、そこへパワーデバイス１と熱交換器５を接続した際に用いたグリス類を塗布して、コンデンサ７を配置する。   A power source 1 smoothing capacitor (hereinafter referred to as “capacitor”) 7 is fixed on the back surface side of the power device 1 of the heat exchanger 5 fixed to the large current substrate 2. Apply the grease used when the exchanger 5 is connected, and place the capacitor 7.

また、コンデンサ７の上面にコンデンサ固定バンド８によって機械的にコンデンサ７を固定する事で、熱交換機５に均一に密着させる。コンデンサ固定バンド８は熱交換器５にネジによって固定される。当該行為によって熱交換器５の両面のパワーデバイス１とコンデンサ７を冷却することが可能である。当該コンデンサ固定バンド８はコンデンサ胴体部固定部と平面部を有し、平面部は可能な限りの拡大を行うことでパワーデバイス１のＰＷＭ制御などによって発生するスイッチングノイズを電磁遮へいすると共に、コンデンサ７やパワーデバイス１で発生した熱を熱交換器５に両面設置することで、輻射熱による温度上昇を抑制する。コンデンサ固定バンド８上へはパワーデバイスを制御する制御基板９がネジによって取り付けられ、大電流基板２と制御基板９は信号の入出力に必要なハーネス群１０で接続される。   Further, the capacitor 7 is mechanically fixed to the upper surface of the capacitor 7 by the capacitor fixing band 8, so that the capacitor 7 is uniformly adhered to the heat exchanger 5. The capacitor fixing band 8 is fixed to the heat exchanger 5 with screws. By this action, it is possible to cool the power device 1 and the condenser 7 on both sides of the heat exchanger 5. The capacitor fixing band 8 has a capacitor body fixing portion and a flat portion, and the flat portion is enlarged as much as possible to shield the switching noise generated by the PWM control of the power device 1 etc. In addition, the heat generated by the power device 1 is installed on both sides of the heat exchanger 5 to suppress a temperature rise due to radiant heat. A control board 9 for controlling the power device is attached on the capacitor fixing band 8 by screws, and the large current board 2 and the control board 9 are connected by a harness group 10 necessary for signal input / output.

次に外装部に関して説明する。先に述べた大電流基板２に実装された強電端子１７への接続用バスバー３を取り付けるための外部端子台は、図４と図５に示す如く、当該パワーユニットの内部接続と外部接続を行うため、強電端子台１７を成型した後、端子１６の両端１６ａと１６ｂとを上下に端子を折り曲げることによって側面よりの距離を極限に抑制している。成型後の端子１６折り曲げの際は、各端子１６への固定を行う際に必要なナット１９ａと１９ｂとを成型時に形成したナット挿入部位へ挿入後に端子１６を上下に折り曲げることで、ナット１９の固定及び落下を防止する。また、当該強電端子台１７は筐体１２側面に開口する開口部１８に取り付けられる。   Next, the exterior part will be described. As shown in FIGS. 4 and 5, the external terminal block for attaching the bus bar 3 for connection to the high voltage terminal 17 mounted on the large current substrate 2 described above is used for internal connection and external connection of the power unit. After the high-power terminal block 17 is molded, the distance from the side surface is suppressed to the limit by bending the terminals up and down at both ends 16a and 16b of the terminal 16. When bending the terminal 16 after molding, the nut 19 is bent up and down after inserting the nuts 19a and 19b necessary for fixing to each terminal 16 into the nut insertion site formed at the time of molding. Prevent fixing and dropping. The high-voltage terminal block 17 is attached to an opening 18 that opens on the side of the housing 12.

同時成型する端子１６には、相手側の端子に施してある表面処理に近似した合金で表面処理されている。端子１６は、高圧プレス等によって切断されるため、プレス時の残留応力があり、成型後の上下への端子折り曲げ時に残留応力の解放によって、端子１６に割れを生じる。併せて先に述べた表面処理を行ったメッキ部も端子の曲げ時に発生する割れに同調し、割れを生じるため、メッキ処理後、窒素置換炉によって焼き鈍しを約２００〜３００℃で行うことで、端子１６の曲げ時に端子本体及びメッキとも割れを抑制することが可能である。窒素還元炉は表面に施したメッキの酸化防止に封入する程度のため、変色無き程度の酸素濃度例えば５，０００ｐｐｍ〜２０，０００ｐｐｍ程度が望ましい。   The terminals 16 to be simultaneously molded are surface-treated with an alloy similar to the surface treatment applied to the counterpart terminal. Since the terminal 16 is cut by a high-pressure press or the like, there is a residual stress at the time of pressing, and the terminal 16 is cracked by releasing the residual stress when the terminal is bent up and down after molding. In addition, the plated portion subjected to the surface treatment described above also synchronizes with the crack generated when the terminal is bent, and generates a crack. Therefore, after the plating treatment, annealing is performed at about 200 to 300 ° C. in a nitrogen substitution furnace. It is possible to suppress cracking of both the terminal body and the plating when the terminal 16 is bent. Since the nitrogen reduction furnace is sealed to prevent oxidation of the plating applied to the surface, an oxygen concentration that does not change color is desirable, for example, about 5,000 ppm to 20,000 ppm.

外装ケースとする筐体１２はアルミニュームなどダイカストで製作され、先に製作された電気回路部と強電端子台１７及び熱交換器５への外部配管取り付け部、筐体１２密閉時の呼吸弁取り付け部、車両コンピュータよりの制御信号入出力線取り出し部分、筐体密閉用蓋とその間のパッキンから構成される。   The casing 12 as the outer case is manufactured by die casting such as aluminum, the previously manufactured electric circuit section, the high-voltage terminal block 17 and the external pipe mounting section to the heat exchanger 5, and the breathing valve mounting when the casing 12 is sealed. , A control signal input / output line take-out portion from the vehicle computer, a casing sealing lid and a packing therebetween.

端子台１７の端子１６にナット１９を挿入し、曲げた物を、筐体１２の側面に設けた開口部１８に接着剤などで接続及び固定する。接着後にシールド一体カバー１４をボルト１３を端子台四隅に設置することで、接着部へのシール性劣化の防止を図る。前記電気回路部を筐体１２内に挿入し、側面の熱交換器の外部配管取り出し部分にパッキンを返して強固にネジ止めする。大電流基板２に実装されたバスバー３と端子台筐体内部側端子へ強固にネジ止めすることで、電気回路部を筐体１２と固定する。通常は大電流基板を筐体内部底面へネジ固定するが、熱交換器５の外部配管取り出し方向によっては当該締め付けを行う方が締め付けによる歪みを残すことなく、車両の振動などによる共振で部品破壊することも防止できる。   A nut 19 is inserted into the terminal 16 of the terminal block 17, and the bent product is connected and fixed to the opening 18 provided on the side surface of the housing 12 with an adhesive or the like. After the bonding, the shield integrated cover 14 is installed at the four corners of the terminal block to prevent deterioration of the sealing performance to the bonded portion. The electric circuit portion is inserted into the housing 12, and the packing is returned to the external pipe take-out portion of the heat exchanger on the side surface and firmly screwed. The electric circuit unit is fixed to the housing 12 by firmly screwing the bus bar 3 mounted on the large current substrate 2 and the terminal block housing inside terminal. Normally, a high-current board is screwed to the bottom inside the housing, but depending on the direction of external piping of the heat exchanger 5, the tightening does not leave any distortion due to tightening, and the parts are destroyed by resonance due to vehicle vibration. Can also be prevented.

電気回路部から出力される車両コンピュータへの制御信号入出力線取り出しは、ハーネスにゴム製ワイヤブッシングを貫通させた物で、筐体１２側面にブッシングによって固定される。   The control signal input / output line taken out from the electric circuit unit to the vehicle computer is obtained by passing a rubber wire bushing through the harness and is fixed to the side surface of the housing 12 by the bushing.

全内容物が挿入固定された後、筐体上面へパッキンを施し、蓋を搭載しネジ止めを行うことで密閉されたインバータパワーユニットとなる。   After all the contents are inserted and fixed, packing is applied to the upper surface of the housing, and a lid is mounted and screwed to provide an airtight inverter power unit.

熱交換器５への配管は、中継パイプを用いて熱交換器に挿入し、中継パイプフランジ部をパッキンを返して筐体に固定する。中継パイプの熱交換器挿入部にはＯリングが有り、中継パイプと熱交換器嵌合部よりの水漏れを防止する。本インバータパワーユニットは過酷な自動車環境下での使用されるため、ゴム製パッキンとＯリング及びハーネスブッシングについては耐オイル性を考慮したシリコーンゴムを使用している。   Piping to the heat exchanger 5 is inserted into the heat exchanger using a relay pipe, and the relay pipe flange is returned to the packing and fixed to the housing. The heat exchanger insertion part of the relay pipe has an O-ring to prevent water leakage from the relay pipe and the heat exchanger fitting part. Since this inverter power unit is used in a harsh automotive environment, the rubber packing, the O-ring and the harness bushing use silicone rubber considering oil resistance.

また、車両側からくる強電ハーネスは高周波スイッチングされる大電流を流すため、１０〜２０ｓｑｍｍの同軸シールド線を一般的に用いる。同軸ハーネスの編組部分をハーネス端子取り付け部より約１５ｍｍ程度手前にて折り返し編組部分を露出しておき、当該パワーユニットの強電端子部へフランジボルト等を用いて強豪に接続する。前記同軸ケーブルの折り返した編組部分は当該ユニットの外装部ハーネス着座位置に設置される。同類の強電ハーネスを全て強電端子へ固定の後、シールドカバーにて端子接続部を金属でカバーする。その際、先に述べた編組部位をシールドカバーのハーネス固定部によって押さえ込み、筐体１２との安定した同電位を確保できる。当然筐体１２は車両の金属部（エンジンやトランスミッション）に固定されるため、車両での接地を十分に確保でき、ハーネス、端子接続部のシールドを確保できる。   In addition, the high-voltage harness coming from the vehicle side generally uses a coaxial shielded wire of 10 to 20 sqmm in order to flow a high current that is switched at a high frequency. The braided portion of the coaxial harness is folded back about 15 mm before the harness terminal mounting portion, and the braided portion is exposed and connected to the strong power using a flange bolt or the like to the high power terminal portion of the power unit. The folded braided portion of the coaxial cable is installed at the exterior harness seating position of the unit. After fixing all similar high-voltage harnesses to the high-voltage terminals, cover the terminal connections with metal with a shield cover. At that time, the braided portion described above is pressed down by the harness fixing portion of the shield cover, and a stable same potential with the housing 12 can be secured. Naturally, since the housing 12 is fixed to a metal part (engine or transmission) of the vehicle, sufficient grounding in the vehicle can be secured, and a shield for the harness and the terminal connection part can be secured.

本発明のインバータユニットの斜視図を示すThe perspective view of the inverter unit of this invention is shown 本発明のインバータユニットの斜視図を示すThe perspective view of the inverter unit of this invention is shown 本発明のインバータユニットの斜視図を示すThe perspective view of the inverter unit of this invention is shown 図３の矢印Ａ方向から見た図であるIt is the figure seen from the arrow A direction of FIG. 図３の矢印Ｂ方向から見た図であるIt is the figure seen from the arrow B direction of FIG. 本発明のインバータユニットの斜視図を示すThe perspective view of the inverter unit of this invention is shown

符号の説明Explanation of symbols

１ パワーデバイス
２ 大電流基板
３ バスバー
４ 電流センサ
５ 熱交換器
６ 熱交換器固定部
７ コンデンサ
８ 固定バンド
９ 制御基板
１０ ハーネス群
１１ シールド
１２ 筐体
１３ ボルト
１４ シールド一体カバー
１５ 端子接続部
１６ 端子
１７ 強電端子台
１８ 開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power device 2 Large current board 3 Bus bar 4 Current sensor 5 Heat exchanger 6 Heat exchanger fixed part 7 Capacitor 8 Fixed band 9 Control board 10 Harness group 11 Shield 12 Housing 13 Bolt 14 Shield integrated cover 15 Terminal connection part 16 Terminal 17 High power terminal block 18 Opening

Claims (9)

モータ駆動用のインバータパワーユニットには大電流基板を備え、当該大電流基板にはパワーデバイスと当該パワーデバイスのゲートを駆動するドライバＩＣとモータの相間電流と直流電流検出用電流センサと外部負荷とバスバーとが実装され、前記パワーデバイスとコンデンサを冷却する水冷熱交換器を備え、前記パワーデバイスを駆動する大電流基板とは別の制御基板を前記コンデンサ固定台に固定することで大電流基板とコンデンサと制御基板とを一体化し、これらを筐体に埋設することを構造を特徴とする自動車用インバータユニット。   The inverter power unit for driving the motor includes a large current board, and the large current board includes a power IC, a driver IC for driving the gate of the power device, a current between motors, a current sensor for DC current detection, an external load, and a bus bar. And a water-cooled heat exchanger for cooling the power device and the capacitor, and fixing the control board different from the large current board for driving the power device to the capacitor fixing base, Inverter unit for automobiles, characterized in that the control board and the control board are integrated and embedded in the housing. バスバーは、電源への強電端子への接続を行うバスバーの一部と一体化して構成していることを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニット。   2. The inverter unit for an automobile according to claim 1, wherein the bus bar is formed integrally with a part of the bus bar for connection to the high power terminal to the power source. モータ駆動用のインバータパワーユニットはハイブリッド自動車或いは電気自動車のモータ制御であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニット   2. The inverter unit for an automobile according to claim 1, wherein the inverter power unit for driving the motor is a motor control of a hybrid vehicle or an electric vehicle. パワーデバイスを直接冷却する水冷熱交換器の裏面にコンデンサを直接配置し、パワーデバイスとコンデンサを同時に冷却可能な構造としたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニット。   2. The inverter unit for an automobile according to claim 1, wherein a capacitor is directly disposed on a back surface of a water-cooled heat exchanger that directly cools the power device, and the power device and the capacitor can be cooled at the same time. コンデンサを熱交換器に設置するコンデンサ固定バンドを用いてコンデンサ胴体部の固定と熱交換部分への押さえ込み固定を併用すると共に、前記固定バンドを金属成形により形成し、当該固定バンドに平面部を設けることでパワーデバイスからの高周波スイッチングノイズを遮蔽することを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニット。   A capacitor fixing band for installing the capacitor in the heat exchanger is used for both fixing the capacitor body and pressing and fixing to the heat exchanging portion, and forming the fixing band by metal forming, and providing a flat portion on the fixing band. The high frequency switching noise from a power device is shielded by this, The inverter unit for motor vehicles of Claim 1 characterized by the above-mentioned. パワーデバイスと直流電源平滑用コンデンサの発熱を熱交換器の温度に均一化することで、制御基板に搭載されるマイクロプロセッサなどへの発熱による影響を遮断可能な如く熱交換器とコンデンサ固定バンドを用いることを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニット。   By uniformizing the heat generation of the power device and the DC power supply smoothing capacitor to the temperature of the heat exchanger, the heat exchanger and the capacitor fixing band are installed so that the influence of heat generation on the microprocessor mounted on the control board can be cut off. The inverter unit for an automobile according to claim 1, wherein the inverter unit is used. 強電端子台を銅系バスバー材と熱可塑性樹脂にて製作し、筐体用金属ケースに設置。筐体用金属ケースの開口部を極力端子接続部分の形状に合わせて小さくすることを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニット。   A high-voltage terminal block is made of copper-based busbar material and thermoplastic resin, and installed in a metal case for the housing. 2. The inverter unit for an automobile according to claim 1, wherein the opening of the metal case for housing is made as small as possible in accordance with the shape of the terminal connection portion. 不活性炉にて熱処理を施し応力緩和を行った強電端子を備えることを特徴する請求項１に記載の自動車用インバータユニット。   The inverter unit for an automobile according to claim 1, further comprising a high-voltage terminal subjected to heat treatment in an inert furnace and subjected to stress relaxation. 強電端子へ接続される強電ハーネスのシールドと筐体を接地すると共に端子接続部を金属遮断し放射ノイズの抑制ができるシールド一体型カバーを備えることを特徴とする請求項１に記載の自動車用インバータユニット。   The inverter for a vehicle according to claim 1, further comprising a shield-integrated cover that grounds the shield of the high-voltage harness connected to the high-voltage terminal and the housing, and shields the terminal connection portion from metal to suppress radiation noise. unit.
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