JP2012249482A - Electric power conversion device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power conversion device having an enhanced cooling performance, which can be downsized for additionally serving as a hybrid vehicle system.SOLUTION: An electric power conversion device of the present invention includes: a power module that converts a DC current into an AC current; an electric circuit component that is related to driving of the power module; a body in which a housing space for storing the electric circuit component is formed; a first channel forming body that is disposed on the lateral side of the housing space; a second channel forming body that is disposed on a place opposite to the first channel forming body so as to have the housing space therebetween; and a relay channel forming body that couples the first channel forming body and the second channel forming body so as to overlay on the housing space. The power module is fixed to the second channel forming body side, and the electric circuit component is disposed on a space formed by the first channel forming body, the second channel forming body, and the relay channel forming body.

Description

本発明は直流電力を交流電力に変換しあるいは交流電力を直流電力に変換するために使用する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device used for converting DC power into AC power or converting AC power into DC power.

一般に電力変換装置は、直流電源から直流電力を受ける平滑用のコンデンサモジュールと、コンデンサモジュールから直流電力を受けて交流電力を発生するインバータ回路と、インバータ回路を制御するための制御回路と、を備えている。交流電力は例えばモータに供給され、供給された交流電力に応じて回転トルクを発生するモータは、一般的には発電機としての機能を有しており、外部からモータに対して機械エネルギが供給されると、モータは供給される機械エネルギに基づいて交流電力を発生する。上記電力変換装置は交流電力を直流電力に変換する機能も備えている場合が多く、モータが発生する交流電力は直流電力に変換される。直流電力から交流電力への変換、あるいは交流電力から直流電力への変換は上記制御装置によって制御される。   Generally, a power conversion device includes a smoothing capacitor module that receives DC power from a DC power source, an inverter circuit that receives DC power from the capacitor module and generates AC power, and a control circuit that controls the inverter circuit. ing. AC power is supplied to, for example, a motor, and a motor that generates rotational torque in accordance with the supplied AC power generally has a function as a generator, and mechanical energy is supplied to the motor from the outside. Then, the motor generates AC power based on the supplied mechanical energy. The power conversion device often has a function of converting AC power into DC power, and AC power generated by the motor is converted into DC power. Conversion from DC power to AC power or conversion from AC power to DC power is controlled by the control device.

例えば上記モータが同期電動機の場合には、同期電動機の回転子の磁極位置に対する固定子が発生する回転磁界の位相を制御することにより、上記電力変換に係る制御を行うことができる。電力変換装置の一例は特開２００９−４４８９１号公報に開示されている。   For example, when the motor is a synchronous motor, the control relating to the power conversion can be performed by controlling the phase of the rotating magnetic field generated by the stator with respect to the magnetic pole position of the rotor of the synchronous motor. An example of a power converter is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-44891.

電力変換装置は、例えば自動車に搭載され、同じく自動車に搭載された二次電池から直流電力を受け、走行用の回転トルクを発生する電動機に供給するための交流電力を発生する。また車の回生制動運転時には制動力を発生するために電動機は走行エネルギに基づき交流電力を発生し、発生した交流電力は電力変換装置によって直流電力に変換され、上記二次電池に蓄電され、再び車両走行用などの電力として使用される。   The power conversion device is mounted on, for example, an automobile, receives direct-current power from a secondary battery that is also mounted on the automobile, and generates alternating-current power to be supplied to an electric motor that generates rotational torque for traveling. Further, in order to generate braking force during regenerative braking operation of the car, the electric motor generates AC power based on the running energy, and the generated AC power is converted into DC power by the power converter, stored in the secondary battery, and again It is used as electric power for driving a vehicle.

特開２００９−４４８９１号公報JP 2009-44891 A

電力変換装置、特に車載用の電力変換装置では工場内に設置される一般の産業機械の電力変換装置に比べ高い温度環境で使用される。また車載内部の空間が狭く、発熱量の低減と共に電力変換装置のより小型化が望まれている。ここで小型化とは電力変換装置の単位体積当たりの変換可能最大電力値をできるだけ大きくすることである。さらにハイブリッド自動車システムの車両搭載部品には電力変換装置の他に冷却を必要とする車載電機機器（具体的にはＤＣ−ＤＣコンバータ）が存在する。電力変換装置を冷却する冷媒で冷却を必要とする部品を同時に冷却できることがハイブリッド自動車システムとして望ましい。   A power converter, particularly a vehicle-mounted power converter, is used in a higher temperature environment than a power converter of a general industrial machine installed in a factory. In addition, the space inside the vehicle is narrow, and it is desired to reduce the size of the power conversion device while reducing the amount of heat generation. Here, downsizing is to increase the maximum convertible power value per unit volume of the power conversion device as much as possible. Furthermore, in-vehicle electric equipment (specifically, a DC-DC converter) that requires cooling is present in the vehicle-mounted components of the hybrid vehicle system in addition to the power conversion device. It is desirable for a hybrid vehicle system to be able to simultaneously cool components that require cooling with a refrigerant that cools the power converter.

本発明の課題は、冷却性能向上とハイブリッド自動車システムとしても小型化が可能な電力変換装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a power converter that can improve cooling performance and can be miniaturized as a hybrid vehicle system.

本発明による電力変換装置は、直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールと、前記パワーモジュールの駆動に関わる電気回路部品と、前記電気回路部品の収納する収納領域を形成する筺体と、前記収納領域の側部に配置される第１流路形成体と、前記収納領域を挟んで前記第１流路形成体と向き合う位置に配置される第２流路形成体と、前記収納領域を跨いで、前記第１流路形成体と前記第２流路形成体を繋ぐ中継流路形成体と、を備え、前記パワーモジュールは、前記第２流路形成体側に固定され、前記電気回路部品は、前記第１流路形成体と前記第２流路形成体と前記中継流路形成体によって形成される空間に配置される。   A power conversion device according to the present invention includes a power module that converts a direct current into an alternating current, an electric circuit component that is related to driving of the power module, a housing that forms a storage area for storing the electric circuit component, and the storage area. Across the storage area, the first flow path formation body arranged on the side of the second flow path formation body arranged at a position facing the first flow path formation body across the storage area, A relay flow path forming body that connects the first flow path forming body and the second flow path forming body, the power module is fixed to the second flow path forming body side, and the electric circuit component is The first flow path forming body, the second flow path forming body, and the relay flow path forming body are disposed in a space.

本発明によれば、冷却効率が向上し電力変換装置の冷却容積に対する変換電力の比をより大きくできる。また発熱量に合わせた収納領域を設けることができ効率的に発熱体が収納され薄型化，小型化することができる。   According to the present invention, the cooling efficiency is improved, and the ratio of the converted power to the cooling volume of the power converter can be increased. In addition, a storage area can be provided in accordance with the amount of heat generated, and the heating element is efficiently stored, so that the thickness and size can be reduced.

ハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。It is a figure which shows the control block of a hybrid vehicle. インバータ装置、インバータ装置あるいはインバータ装置の電気回路構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electric circuit structure of an inverter apparatus, an inverter apparatus, or an inverter apparatus. 本発明の実施形態に係る電力変換装置の全体構成の外観斜視図である。It is an appearance perspective view of the whole composition of the power converter concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る電力変換装置の全体構成の外観斜視図である。It is an appearance perspective view of the whole composition of the power converter concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る電力変換装置の全体構成を各構成要素に分解した斜視図である。It is the perspective view which decomposed | disassembled the whole structure of the power converter device which concerns on embodiment of this invention into each component. 冷媒の流れを簡易的に示した図である。It is the figure which showed the flow of the refrigerant | coolant simply. 筐体１２に第２流路形成体５２にパワーモジュール３００を実装した上面図である。FIG. 6 is a top view in which a power module 300 is mounted on a second flow path forming body 52 in the housing 12. 図５（ｂ）のＡ−Ａ断面基準の断面図である。It is sectional drawing of the AA cross-section reference | standard of FIG.5 (b). 筐体１２に第２流路形成体５２を実装した上面図である。FIG. 6 is a top view in which a second flow path forming body 52 is mounted on the housing 12. 筐体１２に第２流路形成体５２を実装した下面図である。FIG. 6 is a bottom view in which a second flow path forming body 52 is mounted on the housing 12. 第２流路形成体５２の外観斜視図である。3 is an external perspective view of a second flow path forming body 52. FIG. 第２流路形成体５２の下面図である。5 is a bottom view of a second flow path forming body 52. FIG. サブアッセンブリ５７の詳細な外観斜視図である。3 is a detailed external perspective view of a sub assembly 57. FIG. サブアッセンブリ５７の筺体内実装図である。FIG. 10 is a mounting diagram of the subassembly 57 in the housing. 本実施形態の電力変換装置とＤＣＤＣコンバータ９００を組み合わせた外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which combined the power converter device and DCDC converter 900 of this embodiment. 図８（ａ）の上面図である。FIG. 9 is a top view of FIG. 図８（ｂ）のＡ−Ａ断面基準の断面図である。It is sectional drawing of the AA cross-section reference | standard of FIG.8 (b). 図９（ａ）は、本実施形態に関するパワーモジュール３００の上方斜視図であり、図９（ｂ）は、パワーモジュール３００の上面図である。FIG. 9A is an upper perspective view of the power module 300 according to the present embodiment, and FIG. 9B is a top view of the power module 300. 本実施形態に関するパワーモジュール３００の直流端子の分解斜視図であり、 （ａ）は、パワーモジュール３００の構成部品である金属ベースおよび３つの上下アーム直列回路のうち１つを抜き出した図であり、（ｂ）は、金属ベース，回路配線パターンおよび絶縁基板の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the DC terminal of the power module 300 according to the present embodiment, (a) is a diagram extracted one of a metal base and three upper and lower arm series circuits that are components of the power module 300, (B) is an exploded perspective view of a metal base, a circuit wiring pattern, and an insulating substrate. （ａ）は、直流バスバーの構造を分かりやすくするため、パワーモジュールケース３０２を一部透明にした断面図であり、（ｂ）は、その要部を示す拡大図である。(A) is sectional drawing which made the power module case 302 partially transparent in order to make the structure of a DC bus bar easy to understand, and (b) is an enlarged view showing the main part. （ａ）は、上下アーム直列回路を説明するための図であり、（ｂ）は、パワーモジュール３００の電流経路を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating an upper-lower arm series circuit, (b) is a figure for demonstrating the current pathway of the power module 300. FIG. コンデンサモジュール５００の外観構成を示す斜視図である。2 is a perspective view showing an external configuration of a capacitor module 500. FIG. 樹脂などの充填材５２２を充填する前のコンデンサモジュール５００の状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state of the capacitor | condenser module 500 before filling with fillers 522, such as resin. コンデンサセル５１４の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the capacitor cell 514. FIG. 本実施形態に係る電力変換装置２００において、コンデンサモジュール５００，第２流路形成体５２，積層導体板７００、およびパワーモジュール３００のみを抜き出した斜視図である。FIG. 4 is a perspective view in which only the capacitor module 500, the second flow path forming body 52, the laminated conductor plate 700, and the power module 300 are extracted from the power conversion device 200 according to the present embodiment. 積層導体板７００の分解斜視図である。5 is an exploded perspective view of a laminated conductor plate 700. FIG. 図１６に示すパワーモジュール３００と直流側導体板の接続箇所の拡大図を示している。The enlarged view of the connection location of the power module 300 shown in FIG. 16 and a DC side conductor board is shown.

本発明の実施形態に係る電力変換装置について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。   A power converter according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

本発明の実施形態に係る電力変換装置は、ハイブリッド用の自動車や純粋な電気自動車に適用可能であるが、代表例として、本発明の実施形態に係る電力変換装置をハイブリッド自動車に適用した場合の制御構成と電力変換装置の回路構成について、図１と図２を用いて説明する。図１はハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。   The power conversion device according to the embodiment of the present invention can be applied to a hybrid vehicle or a pure electric vehicle. As a representative example, the power conversion device according to the embodiment of the present invention is applied to a hybrid vehicle. The control configuration and the circuit configuration of the power converter will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram showing a control block of a hybrid vehicle.

本発明の実施形態に係る電力変換装置では、自動車に搭載される車載電機システムの車載用電力変換装置、特に、車両駆動用電機システムに用いられ、搭載環境や動作的環境などが大変厳しい車両駆動用インバータ装置を例に挙げて説明する。車両駆動用インバータ装置は、車両駆動用電動機の駆動を制御する制御装置として車両駆動用電機システムに備えられ、車載電源を構成する車載バッテリあるいは車載発電装置から供給された直流電力を所定の交流電力に変換し、得られた交流電力を車両駆動用電動機に供給して車両駆動用電動機の駆動を制御する。また、車両駆動用電動機は発電機としての機能も有しているので、車両駆動用インバータ装置は運転モードに応じ、車両駆動用電動機の発生する交流電力を直流電力に変換する機能も有している。変換された直流電力は車載バッテリに供給される。   The power conversion device according to the embodiment of the present invention is used in a vehicle-mounted power conversion device for a vehicle-mounted electrical system mounted on an automobile, in particular, a vehicle drive electrical system, and has a very severe mounting environment and operational environment. The inverter device will be described as an example. A vehicle drive inverter device is provided in a vehicle drive electrical system as a control device that controls the drive of a vehicle drive motor, and a DC power supplied from an onboard battery or an onboard power generator that constitutes an onboard power source is a predetermined AC power. Then, the AC power obtained is supplied to the vehicle drive motor to control the drive of the vehicle drive motor. Further, since the vehicle drive motor also has a function as a generator, the vehicle drive inverter device also has a function of converting the AC power generated by the vehicle drive motor into DC power according to the operation mode. Yes. The converted DC power is supplied to the on-vehicle battery.

なお、本実施形態の構成は、自動車やトラックなどの車両駆動用電力変換装置として最適であるが、これら以外の電力変換装置、例えば電車や船舶，航空機などの電力変換装置、さらに工場の設備を駆動する電動機の制御装置として用いられる産業用電力変換装置、あるいは家庭の太陽光発電システムや家庭の電化製品を駆動する電動機の制御装置に用いられたりする家庭用電力変換装置に対しても適用可能である。   The configuration of the present embodiment is optimal as a power conversion device for driving a vehicle such as an automobile or a truck. However, other power conversion devices such as a power conversion device such as a train, a ship, and an aircraft, and a factory facility are also included. Applicable to industrial power converters used as drive motor control devices, or home power conversion devices used in home solar power generation systems and motor control devices that drive household appliances It is.

図１において、ハイブリッド電気自動車（以下、「ＨＥＶ」と記述する）１１０は１つの電動車両であり、２つの車両駆動用システムを備えている。その１つは、内燃機関であるエンジン１２０を動力源としたエンジンシステムである。エンジンシステムは、主としてＨＥＶの駆動源として用いられる。もう１つは、モータジェネレータ１９２，１９４を動力源とした車載電機システムである。車載電機システムは、主としてＨＥＶの駆動源およびＨＥＶの電力発生源として用いられる。モータジェネレータ１９２，１９４は例えば同期機あるいは誘導機であり、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ので、ここではモータジェネレータと記すこととする。   In FIG. 1, a hybrid electric vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) 110 is one electric vehicle and includes two vehicle drive systems. One of them is an engine system that uses an engine 120 that is an internal combustion engine as a power source. The engine system is mainly used as a drive source for HEV. The other is an in-vehicle electric system using motor generators 192 and 194 as a power source. The in-vehicle electric system is mainly used as an HEV drive source and an HEV power generation source. The motor generators 192 and 194 are, for example, synchronous machines or induction machines, and operate as both a motor and a generator depending on the operation method.

車体のフロント部には前輪車軸１１４が回転可能に軸支されている。前輪車軸１１４の両端には一対の前輪１１２が設けられている。車体のリア部には後輪車軸（図示省略）が回転可能に軸支されている。後輪車軸の両端には一対の後輪が設けられている。本実施形態のＨＥＶでは、動力によって駆動される主輪を前輪１１２とし、連れ回される従輪を後輪とする、いわゆる前輪駆動方式を採用しているが、この逆、すなわち後輪駆動方式を採用しても構わない。   A front wheel axle 114 is rotatably supported at the front portion of the vehicle body. A pair of front wheels 112 are provided at both ends of the front wheel axle 114. A rear wheel axle (not shown) is rotatably supported on the rear portion of the vehicle body. A pair of rear wheels are provided at both ends of the rear wheel axle. The HEV of this embodiment employs a so-called front wheel drive system in which the main wheel driven by power is the front wheel 112 and the driven wheel to be driven is the rear wheel. You may adopt.

前輪車軸１１４の中央部には前輪側デファレンシャルギア（以下、「前輪側ＤＥＦ」と記述する）１１６が設けられている。前輪車軸１１４は前輪側ＤＥＦ１１６の出力側に機械的に接続されている。前輪側ＤＥＦ１１６の入力側には変速機１１８の出力軸が機械的に接続されている。前輪側ＤＥＦ１１６は、変速機１１８によって変速されて伝達された回転駆動力を左右の前輪車軸１１４に分配する差動式動力分配機構である。変速機１１８の入力側にはモータジェネレータ１９２の出力側が機械的に接続されている。モータジェネレータ１９２の入力側には動力分配機構１２２を介してエンジン１２０の出力側およびモータジェネレータ１９４の出力側が機械的に接続されている。なお、モータジェネレータ１９２，１９４および動力分配機構１２２は、変速機１１８の筐体１２の内部に収納されている。   A front wheel side differential gear (hereinafter referred to as “front wheel side DEF”) 116 is provided at the center of the front wheel axle 114. The front wheel axle 114 is mechanically connected to the output side of the front wheel side DEF 116. The output shaft of the transmission 118 is mechanically connected to the input side of the front wheel side DEF 116. The front wheel side DEF 116 is a differential power distribution mechanism that distributes the rotational driving force that is shifted and transmitted by the transmission 118 to the left and right front wheel axles 114. The output side of the motor generator 192 is mechanically connected to the input side of the transmission 118. The output side of the engine 120 and the output side of the motor generator 194 are mechanically connected to the input side of the motor generator 192 via the power distribution mechanism 122. Motor generators 192 and 194 and power distribution mechanism 122 are housed inside casing 12 of transmission 118.

モータジェネレータ１９２，１９４は、回転子に永久磁石を備えた同期機であり、固定子の電機子巻線に供給される交流電力がインバータ装置１４０，１４２によって制御されることによりモータジェネレータ１９２，１９４の駆動が制御される。インバータ装置１４０，１４２にはバッテリ１３６が電気的に接続されており、バッテリ１３６とインバータ装置１４０，１４２との相互において電力の授受が可能である。   The motor generators 192 and 194 are synchronous machines having a permanent magnet on the rotor, and the AC power supplied to the armature windings of the stator is controlled by the inverter devices 140 and 142, thereby the motor generators 192 and 194. Is controlled. A battery 136 is electrically connected to the inverter devices 140 and 142, and power can be exchanged between the battery 136 and the inverter devices 140 and 142.

本実施形態では、モータジェネレータ１９２およびインバータ装置１４０からなる第１電動発電ユニットと、モータジェネレータ１９４およびインバータ装置１４２からなる第２電動発電ユニットとの２つを備え、運転状態に応じてそれらを使い分けている。すなわち、エンジン１２０からの動力によって車両を駆動している場合において、車両の駆動トルクをアシストする場合には第２電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力によって作動させて発電させ、その発電によって得られた電力によって第１電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させる。また、同様の場合において、車両の車速をアシストする場合には第１電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力によって作動させて発電させ、その発電によって得られた電力によって第２電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させる。   In the present embodiment, two motor generator units, a first motor generator unit composed of a motor generator 192 and an inverter device 140, and a second motor generator unit composed of a motor generator 194 and an inverter device 142 are provided. ing. That is, in the case where the vehicle is driven by the power from the engine 120, when assisting the driving torque of the vehicle, the second motor generator unit is operated as the power generation unit by the power of the engine 120 to generate power. The first electric power generation unit is operated as an electric unit by the obtained electric power. Further, in the same case, when assisting the vehicle speed of the vehicle, the first motor generator unit is operated by the power of the engine 120 as a power generation unit to generate power, and the second motor generator unit is generated by the electric power obtained by the power generation. Operate as an electric unit.

また、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１９２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電動発電ユニットまたは第２電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力ある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 vehicle can be driven only by the power of the motor generator 192 by operating the first motor generator unit as an electric unit by the electric power of the battery 136. Further, in the present embodiment, the battery 136 can be charged by generating power by operating the first motor generator unit or the second motor generator unit as a power generation unit by the power of the engine 120 or the power from the wheels.

バッテリ１３６はさらに補機用のモータ１９５を駆動するための電源としても使用される。補機としてはたとえばエアコンディショナーのコンプレッサを駆動するモータ、あるいは制御用の油圧ポンプを駆動するモータであり、バッテリ１３６からインバータ装置４３に直流電力が供給され、インバータ装置４３で交流の電力に変換されてモータ１９５に供給される。インバータ装置４３はインバータ装置１４０，１４２と同様の機能を持ち、モータ１９５に供給する交流の位相や周波数，電力を制御する。たとえばモータ１９５の回転子の回転に対し進み位相の交流電力を供給することにより、モータ１９５はトルクを発生する。一方、遅れ位相の交流電力を発生することで、モータ１９５は発電機として作用し、モータ１９５は回生制動状態の運転となる。このようなインバータ装置４３の制御機能はインバータ装置１４０，１４２の制御機能と同様である。モータ１９５の容量がモータジェネレータ１９２，１９４の容量より小さいので、インバータ装置４３の最大変換電力がインバータ装置１４０，１４２より小さいが、インバータ装置４３の回路構成は基本的にインバータ装置１４０，１４２の回路構成と同じである。   The battery 136 is also used as a power source for driving an auxiliary motor 195. The auxiliary machine is, for example, a motor that drives a compressor of an air conditioner or a motor that drives a hydraulic pump for control. DC power is supplied from the battery 136 to the inverter device 43 and converted into AC power by the inverter device 43. To the motor 195. The inverter device 43 has the same function as the inverter devices 140 and 142, and controls the phase, frequency, and power of alternating current supplied to the motor 195. For example, the motor 195 generates torque by supplying AC power having a leading phase with respect to the rotation of the rotor of the motor 195. On the other hand, by generating the delayed phase AC power, the motor 195 acts as a generator, and the motor 195 is operated in a regenerative braking state. The control function of the inverter device 43 is the same as the control function of the inverter devices 140 and 142. Since the capacity of the motor 195 is smaller than the capacity of the motor generators 192 and 194, the maximum conversion power of the inverter device 43 is smaller than the inverter devices 140 and 142, but the circuit configuration of the inverter device 43 is basically the circuit of the inverter devices 140 and 142. Same as the configuration.

インバータ装置１４０，インバータ装置１４２およびインバータ装置４３さらにコンデンサモジュール５００は電気的に密接な関係にある。さらに発熱に対する対策が必要な点が共通している。また装置の体積をできるだけ小さく作ることが望まれている。これらの点から以下で詳述する電力変換装置は、インバータ装置１４０，１４２およびインバータ装置４３さらにコンデンサモジュール５００を電力変換装置の筐体１２内に内蔵している。この構成により、小型で信頼性の高い装置が実現できる。   The inverter device 140, the inverter device 142, the inverter device 43, and the capacitor module 500 are in an electrical close relationship. Furthermore, there is a common point that measures against heat generation are necessary. It is also desired to make the volume of the device as small as possible. From these points, the power conversion device described in detail below includes the inverter devices 140 and 142, the inverter device 43, and the capacitor module 500 in the housing 12 of the power conversion device. With this configuration, a small and highly reliable device can be realized.

またインバータ装置１４０，インバータ装置１４２およびインバータ装置４３さらにコンデンサモジュール５００を一つの筐体１２に内蔵することで、配線の簡素化やノイズ対策で効果がある。またコンデンサモジュール５００とインバータ装置１４０，インバータ装置１４２およびインバータ装置４３との接続回路のインダクタンスを低減でき、スパイク電圧を低減できると共に、発熱の低減や放熱効率の向上を図ることができる。   Further, by incorporating the inverter device 140, the inverter device 142, the inverter device 43, and the capacitor module 500 in one housing 12, it is effective in simplifying wiring and taking measures against noise. In addition, the inductance of the connection circuit between the capacitor module 500, the inverter device 140, the inverter device 142, and the inverter device 43 can be reduced, the spike voltage can be reduced, and heat generation can be reduced and heat radiation efficiency can be improved.

次に、図２を用いてインバータ装置１４０，インバータ装置１４２あるいはインバータ装置４３の電気回路構成を説明する。尚、図１，図２に示す実施形態では、インバータ装置１４０，インバータ装置１４２あるいはインバータ装置４３をそれぞれ個別に構成する場合を例に挙げて説明する。インバータ装置１４０，インバータ装置１４２あるいはインバータ装置４３は同様の構成で同様の作用をなし、同様の機能を有しているので、ここでは、代表例としてインバータ装置１４０の説明を行う。   Next, the electric circuit configuration of the inverter device 140, the inverter device 142, or the inverter device 43 will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the case where the inverter device 140, the inverter device 142, or the inverter device 43 are individually configured will be described as an example. Since the inverter device 140, the inverter device 142, or the inverter device 43 has the same configuration and performs the same function and has the same function, the inverter device 140 will be described here as a representative example.

本実施形態に係る電力変換装置２００は、インバータ装置１４０とコンデンサモジュール５００とを備え、インバータ装置１４０は、半導体回路であるインバータ回路１４４と制御部１７０とを有している。また、インバータ回路１４４は、上アームとして動作するＩＧＢＴ３２８（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）およびダイオード１５６と、下アームとして動作するＩＧＢＴ３３０およびダイオード１６６と、からなる上下アーム直列回路１５０を複数有し（図２の例では３つの上下アーム直列回路１５０）、それぞれの上下アーム直列回路１５０の中点部分（中間電極１６９）から交流端子１５９を通してモータジェネレータ１９２への交流電力線（交流バスバー）１８６と接続する構成である。
また、制御部１７０はインバータ回路１４４を駆動制御するドライバ回路１７４と、ドライバ回路１７４へ信号線１７６を介して制御信号を供給する制御回路１７２と、を有している。 The power conversion device 200 according to the present embodiment includes an inverter device 140 and a capacitor module 500, and the inverter device 140 includes an inverter circuit 144 that is a semiconductor circuit and a control unit 170. Further, the inverter circuit 144 includes a plurality of upper and lower arm series circuits 150 including an IGBT 328 (insulated gate bipolar transistor) and a diode 156 that operate as an upper arm, and an IGBT 330 and a diode 166 that operate as a lower arm (FIG. 2). In this example, three upper and lower arm series circuits 150) are connected to an AC power line (AC bus bar) 186 from the middle point (intermediate electrode 169) of each upper and lower arm series circuit 150 through an AC terminal 159 to the motor generator 192. is there.
In addition, the control unit 170 includes a driver circuit 174 that drives and controls the inverter circuit 144 and a control circuit 172 that supplies a control signal to the driver circuit 174 via the signal line 176.

上アームと下アームのＩＧＢＴ３２８，３３０は、スイッチング用パワー半導体素子であり、制御部１７０から出力された駆動信号を受けて動作し、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する。この変換された電力はモータジェネレータ１９２の電機子巻線に供給される。   The IGBTs 328 and 330 of the upper arm and the lower arm are switching power semiconductor elements, operate in response to the drive signal output from the control unit 170, and convert DC power supplied from the battery 136 into three-phase AC power. . The converted electric power is supplied to the armature winding of the motor generator 192.

インバータ回路１４４は三相ブリッジ回路により構成されており、三相分の上下アーム直列回路１５０，１５０，１５０がそれぞれ、バッテリ１３６の正極側と負極側に電気的に接続されている直流正極端子３１４と直流負極端子３１６の間に電気的に並列に接続されている。   The inverter circuit 144 is configured by a three-phase bridge circuit, and a DC positive terminal 314 in which upper and lower arm series circuits 150, 150, 150 for three phases are electrically connected to the positive side and the negative side of the battery 136, respectively. And DC negative electrode terminal 316 are electrically connected in parallel.

本実施形態では、スイッチング用パワー半導体素子としてＩＧＢＴ３２８，３３０を用いることを例示している。ＩＧＢＴ３２８，３３０は、コレクタ電極１５３，１６３，エミッタ電極（信号用エミッタ電極端子１５５，１６５），ゲート電極（ゲート電極端子１５４，１６４）を備えている。ＩＧＢＴ３２８，３３０のコレクタ電極１５３，１６３とエミッタ電極との間にはダイオード１５６，１６６が図示するように電気的に接続されている。ダイオード１５６，１６６は、カソード電極およびアノード電極の２つの電極を備えており、ＩＧＢＴ３２８，３３０のエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向となるように、カソード電極がＩＧＢＴ３２８，３３０のコレクタ電極に、アノード電極がＩＧＢＴ３２８，３３０のエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。スイッチング用パワー半導体素子としてはＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）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。   In the present embodiment, the use of IGBTs 328 and 330 as switching power semiconductor elements is exemplified. The IGBTs 328 and 330 include collector electrodes 153 and 163, emitter electrodes (signal emitter electrode terminals 155 and 165), and gate electrodes (gate electrode terminals 154 and 164). Diodes 156 and 166 are electrically connected between the collector electrodes 153 and 163 of the IGBTs 328 and 330 and the emitter electrode as shown. The diodes 156 and 166 have two electrodes, a cathode electrode and an anode electrode. The cathode electrode serves as the collector electrode of the IGBTs 328 and 330 so that the direction from the emitter electrode to the collector electrode of the IGBTs 328 and 330 is the forward direction. The anode electrodes are electrically connected to the emitter electrodes of the IGBTs 328 and 330, respectively. A MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) may be used as the switching power semiconductor element. In this case, the diode 156 and the diode 166 are not necessary.

上下アーム直列回路１５０は、モータジェネレータ１９２の電機子巻線の各相巻線に対応して三相分設けられている。３つの上下アーム直列回路１５０はそれぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相に対応し、ＩＧＢＴ３２８のエミッタ電極とＩＧＢＴ３３０のコレクタ電極１６３とを接続する中間電極１６９，交流端子１５９を介してモータジェネレータ１９２へのＵ相，Ｖ相，Ｗ相を形成している。上下アーム直列回路は電気的に並列接続されている。上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３は正極端子（Ｐ端子）１５７を介してコンデンサモジュール５００の正極側コンデンサ電極に、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極は負極端子（Ｎ端子）１５８を介してコンデンサモジュール５００の負極側コンデンサ電極にそれぞれ電気的に接続（直流バスバーで接続）されている。各アームの中点部分（上アームのＩＧＢＴ３２８のエミッタ電極と下アームのＩＧＢＴ３３０のコレクタ電極との接続部分）にあたる中間電極１６９は、モータジェネレータ１９２の電機子巻線の対応する相巻線に、交流端子１５９および交流コネクタ１８８を介して電気的に接続されている。   Upper and lower arm series circuit 150 is provided for three phases corresponding to each phase winding of the armature winding of motor generator 192. The three upper and lower arm series circuits 150 correspond to the U-phase, V-phase, and W-phase, respectively, and are connected to the motor generator 192 via the intermediate electrode 169 and the AC terminal 159 that connect the emitter electrode of the IGBT 328 and the collector electrode 163 of the IGBT 330. U phase, V phase, and W phase are formed. The upper and lower arm series circuits are electrically connected in parallel. The collector electrode 153 of the upper arm IGBT 328 is connected to the positive capacitor electrode of the capacitor module 500 via the positive terminal (P terminal) 157, and the emitter electrode of the lower arm IGBT 330 is connected to the capacitor module 500 via the negative terminal (N terminal) 158. Are respectively electrically connected (connected by a DC bus bar). An intermediate electrode 169 corresponding to the middle point portion of each arm (the connection portion between the emitter electrode of the IGBT 328 of the upper arm and the collector electrode of the IGBT 330 of the lower arm) is connected to the corresponding phase winding of the armature winding of the motor generator 192 by alternating current. The terminals 159 and the AC connector 188 are electrically connected.

コンデンサモジュール５００は、ＩＧＢＴ３２８，３３０のスイッチング動作によって生じる直流電圧の変動を抑制する平滑回路を構成するためのものである。コンデンサモジュール５００の正極側コンデンサ電極にはバッテリ１３６の正極側が、コンデンサモジュール５００の負極側コンデンサ電極にはバッテリ１３６の負極側がそれぞれ直流コネクタ１３８を介して電気的に接続されている。これにより、コンデンサモジュール５００は、上アームＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３とバッテリ１３６の正極側との間と、下アームＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極とバッテリ１３６の負極側との間で接続され、バッテリ１３６と上下アーム直列回路１５０に対して電気的に並列接続される。   Capacitor module 500 is for configuring a smoothing circuit that suppresses fluctuations in DC voltage caused by the switching operation of IGBTs 328 and 330. The positive electrode side of the battery 136 is electrically connected to the positive electrode side capacitor electrode of the capacitor module 500, and the negative electrode side of the battery 136 is electrically connected to the negative electrode side capacitor electrode of the capacitor module 500 via the DC connector 138. Thus, the capacitor module 500 is connected between the collector electrode 153 of the upper arm IGBT 328 and the positive electrode side of the battery 136, and between the emitter electrode of the lower arm IGBT 330 and the negative electrode side of the battery 136. Electrically connected in parallel to the series circuit 150.

制御部１７０はＩＧＢＴ３２８，３３０を作動させるためのものであり、他の制御装置やセンサなどからの入力情報に基づいて、ＩＧＢＴ３２８，３３０のスイッチングタイミングを制御するためのタイミング信号を生成する制御回路１７２と、制御回路１７２から出力されたタイミング信号に基づいて、ＩＧＢＴ３２８，３３０をスイッチング動作させるためのドライブ信号を生成するドライバ回路１７４とを備えている。   The control unit 170 is for operating the IGBTs 328 and 330, and generates a timing signal for controlling the switching timing of the IGBTs 328 and 330 based on input information from other control devices or sensors. And a driver circuit 174 that generates a drive signal for switching the IGBTs 328 and 330 based on the timing signal output from the control circuit 172.

制御回路１７２は、ＩＧＢＴ３２８，３３０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。マイコンには入力情報として、モータジェネレータ１９２に対して要求される目標トルク値、上下アーム直列回路１５０からモータジェネレータ１９２の電機子巻線に供給される電流値、およびモータジェネレータ１９２の回転子の磁極位置が入力されている。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。磁極位置は、モータジェネレータ１９２に設けられた回転磁極センサ（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。本実施形態では三相の電流値を検出する場合を例に挙げて説明するが、二相分の電流値を検出するようにしても構わない。   The control circuit 172 includes a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) for calculating the switching timing of the IGBTs 328 and 330. The microcomputer receives as input information a target torque value required for the motor generator 192, a current value supplied to the armature winding of the motor generator 192 from the upper and lower arm series circuit 150, and a magnetic pole of the rotor of the motor generator 192. The position has been entered. The target torque value is based on a command signal output from a host controller (not shown). The current value is detected based on the detection signal output 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) provided in the motor generator 192. In the present embodiment, the case where three-phase current values are detected will be described as an example. However, two-phase current values may be detected.

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１９２のｄ，ｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ，ｑ軸の電流指令値と、検出されたｄ，ｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ，ｑ軸の電圧指令値を演算し、この演算されたｄ，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 and q axis current command values of the motor generator 192 based on the target torque value, and the calculated d and q axis current command values and the detected d and q The voltage command values for the d and q axes are calculated based on the difference from the current value of the shaft, and the calculated voltage command values for the d and q axes are calculated based on the detected magnetic pole position. Convert to W phase voltage command value. 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、これをドライブ信号として、対応する下アームのＩＧＢＴ３３０のゲート電極に、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。これにより、各ＩＧＢＴ３２８，３３０は、入力されたドライブ信号に基づいてスイッチング動作する。   When driving the lower arm, the driver circuit 174 amplifies the PWM signal, and when the driver circuit 174 drives the upper arm to the gate electrode of the corresponding IGBT 330 of the lower arm, the driver circuit 174 sets the level of the reference potential of the PWM signal. After shifting to the level of the reference potential of the upper arm, the PWM signal is amplified and output as a drive signal to the gate electrode of the corresponding IGBT 328 of the upper arm. As a result, each IGBT 328, 330 performs a switching operation based on the input drive signal.

また、制御部１７０は、異常検知（過電流，過電圧，過温度など）を行い、上下アーム直列回路１５０を保護している。このため、制御部１７０にはセンシング情報が入力されている。たとえば、各アームの信号用エミッタ電極端子１５５，１６５からは各ＩＧＢＴ３２８，３３０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ＩＧＢＴ３２８，３３０のスイッチング動作を停止させ、対応するＩＧＢＴ３２８，３３０を過電流から保護する。上下アーム直列回路１５０に設けられた温度センサ（不図示）からは上下アーム直列回路１５０の温度の情報がマイコンに入力されている。また、マイコンには上下アーム直列回路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およ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ＩＧＢＴ３２８，３３０のスイッチング動作を停止させ、上下アーム直列回路１５０（引いては、この回路１５０を含む半導体モジュール）を過温度或いは過電圧から保護する。   In addition, the control unit 170 performs abnormality detection (overcurrent, overvoltage, overtemperature, etc.) to protect the upper and lower arm series circuit 150. For this reason, sensing information is input to the control unit 170. For example, information on the current flowing through the emitter electrodes of the IGBTs 328 and 330 is input to the corresponding drive units (ICs) from the signal emitter electrode terminals 155 and 165 of each arm. Thereby, each drive part (IC) detects overcurrent, and when overcurrent is detected, the switching operation of corresponding IGBT328,330 is stopped, and corresponding IGBT328,330 is protected from overcurrent. Information on the temperature of the upper and lower arm series circuit 150 is input to the microcomputer from a temperature sensor (not shown) provided in the upper and lower arm series circuit 150. In addition, voltage information on the DC positive side of the upper and lower arm series circuit 150 is input to the microcomputer. The microcomputer performs over-temperature detection and over-voltage detection based on the information, and when an over-temperature or over-voltage is detected, stops the switching operation of all the IGBTs 328 and 330, and the upper and lower arm series circuit 150 (subtract) The semiconductor module including the circuit 150 is protected from overtemperature or overvoltage.

インバータ回路１４４の上下アームのＩＧＢＴ３２８，３３０の導通および遮断動作が一定の順で切り替わり、この切り替わり時にモータジェネレータ１９２の固定子巻線に発生する電流は、ダイオード１５６，１６６を含む回路を流れる。   The conduction and cut-off operations of the IGBTs 328 and 330 of the upper and lower arms of the inverter circuit 144 are switched in a certain order, and the current generated in the stator winding of the motor generator 192 at this switching flows through a circuit including the diodes 156 and 166.

上下アーム直列回路１５０は、図示するように、Positive端子（Ｐ端子，正極端子）１５７，Negative端子（Ｎ端子，負極端子）１５８，上下アームの中間電極１６９に接続されている交流端子１５９，上アームの信号用端子（信号用エミッタ電極端子）１５５，上アームのゲート電極端子１５４，下アームの信号用端子（信号用エミッタ電極端子）１６５，下アームのゲート電極端子１６４、を備えている。また、電力変換装置２００は、入力側に直流コネクタ１３８を有し、出力側に交流コネクタ１８８を有して、それぞれのコネクタ１３８と１８８を通してバッテリ１３６とモータジェネレータ１９２にそれぞれ接続される。また、モータジェネレータへ出力する三相交流の各相の出力を発生する回路として、各相に２つの上下アーム直列回路を並列接続するようにした回路構成の電力変換装置であってもよい。   The upper and lower arm series circuit 150 includes a positive terminal (P terminal and positive terminal) 157, a negative terminal (N terminal and negative terminal) 158, an AC terminal 159 connected to the intermediate electrode 169 of the upper and lower arms, An arm signal terminal (signal emitter electrode terminal) 155, an upper arm gate electrode terminal 154, a lower arm signal terminal (signal emitter electrode terminal) 165, and a lower arm gate electrode terminal 164 are provided. The power conversion device 200 has a DC connector 138 on the input side and an AC connector 188 on the output side, and is connected to the battery 136 and the motor generator 192 through the connectors 138 and 188, respectively. Further, as a circuit for generating an output of each phase of the three-phase AC output to the motor generator, a power conversion device having a circuit configuration in which two upper and lower arm series circuits are connected in parallel to each phase may be used.

次に図１および図２に記載した電力変換装置２００の全体構成について図３〜図８を参照しながら以下説明する。   Next, the overall configuration of the power conversion device 200 described in FIGS. 1 and 2 will be described below with reference to FIGS.

図３（ａ）は本発明の実施形態に係る電力変換装置２００の全体構成の一方の側から見た外観斜視図であり、図３（ｂ）は本発明の実施形態に係る電力変換装置２００の全体構成の他方の側から見た外観斜視図である。電力変換装置２００は、上面あるいは底面が略長方形の筐体１２と、筐体１２短辺側外周の１つに設けられた入口配管１３および出口配管１４と、筐体１２の上部開口を塞ぐための上部ケース３１と、上部ケース３１の開口部を塞ぐための上部カバー３０と筐体１２の下部開口を塞ぐための下部カバー３２とを有する。   FIG. 3A is an external perspective view seen from one side of the overall configuration of the power conversion device 200 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a power conversion device 200 according to the embodiment of the present invention. It is the external appearance perspective view seen from the other side of the whole structure. The power converter 200 closes the casing 12 whose top surface or bottom surface is substantially rectangular, the inlet pipe 13 and the outlet pipe 14 provided on one of the outer circumferences on the short side of the casing 12, and the upper opening of the casing 12. An upper case 31, an upper cover 30 for closing the opening of the upper case 31, and a lower cover 32 for closing the lower opening of the housing 12.

電力変換装置２００の短辺側の外周にはモータジェネレータ１９２や１９４との接続に用いる交流ターミナル１８とバッテリとの接続に用いる直流ターミナル１７が設けられる。交流ターミナル１８は、パワーモジュール３００とモータジェネレータ１９２，１９４とを電気的に接続するために用いられる。   On the outer periphery on the short side of the power conversion device 200, an AC terminal 18 used for connection to the motor generator 192 or 194 and a DC terminal 17 used for connection to the battery are provided. AC terminal 18 is used to electrically connect power module 300 and motor generators 192 and 194.

直流ターミナル１７は直流（バッテリ）負極側接続端子部５１０，直流（バッテリ）正極側接続端子部５１２とコンデンサモジュール５００とを電気的に接続する。   The direct current terminal 17 electrically connects the direct current (battery) negative electrode side connection terminal portion 510, the direct current (battery) positive electrode side connection terminal portion 512 and the capacitor module 500.

コネクタ２１は、上部ケース３１に実装された制御回路基板２０に接続されている。外部からの各種信号は、コネクタ２１を介して制御回路基板２０に伝送される。本実施形態では、コネクタ２１と直流ターミナル１７は電力変換装置２００の外周面の異なる短辺側に設けられている。つまり、コネクタ２１と直流（バッテリ）負極側接続端子部５１０が離れた配置となっている。これにより、直流（バッテリ）負極側接続端子部５１０から筐体１２に侵入し、さらにコネクタ２１まで伝播するノイズを低減することができ、制御回路基板２０によるモータの制御性を向上させることができる。   The connector 21 is connected to the control circuit board 20 mounted on the upper case 31. Various signals from the outside are transmitted to the control circuit board 20 via the connector 21. In the present embodiment, the connector 21 and the DC terminal 17 are provided on different short sides of the outer peripheral surface of the power conversion device 200. That is, the connector 21 and the direct current (battery) negative electrode side connection terminal portion 510 are arranged apart from each other. As a result, noise that enters the housing 12 from the direct current (battery) negative electrode side connection terminal portion 510 and further propagates to the connector 21 can be reduced, and the controllability of the motor by the control circuit board 20 can be improved. .

電力変換装置２００の内部構成について図４〜図８を使用して説明する。   The internal configuration of the power conversion device 200 will be described with reference to FIGS.

図４は本発明の実施形態に係る電力変換装置の全体構成を各構成要素に分解した斜視図である。   FIG. 4 is a perspective view in which the entire configuration of the power conversion device according to the embodiment of the present invention is disassembled into components.

図５は流路１９の構造と冷媒の流れの詳細図であり、図５（ａ）は冷媒の流れを簡易的に示した図、図５（ｂ）は筐体１２に第２流路形成体５２にパワーモジュール３００を実装した上面図、図５（ｃ）は断面図（図５（ｂ）のＡ−Ａ断面基準）、図５（ｄ）は筐体１２に第２流路形成体５２を実装した上面図、図５（ｅ）は筐体１２に第２流路形成体５２を実装した下面図である。   FIG. 5 is a detailed view of the structure of the flow path 19 and the flow of the refrigerant, FIG. 5A is a diagram showing the flow of the refrigerant in a simplified manner, and FIG. 5C is a top view of the power module 300 mounted on the body 52, FIG. 5C is a cross-sectional view (A-A cross-sectional reference in FIG. 5B), and FIG. FIG. 5E is a bottom view in which the second flow path forming body 52 is mounted on the housing 12.

図６（ａ）は第２流路形成体５２の外観斜視図であり、図６（ｂ）は第２流路形成体５２の下面図である。   6A is an external perspective view of the second flow path forming body 52, and FIG. 6B is a bottom view of the second flow path forming body 52.

図７（ａ）はサブアッセンブリ５７の詳細な外観斜視図であり、図７（ｂ）はサブアッセンブリ５７の筺体内実装図である。   FIG. 7A is a detailed external perspective view of the subassembly 57, and FIG. 7B is a housing mounting view of the subassembly 57. FIG.

図８（ａ）は本実施形態の電力変換装置とＤＣＤＣコンバータ９００を組み合わせた外観斜視図であり、図８（ｂ）は上面図、図８（ｃ）は断面図（（ｂ）のＡ−Ａ断面基準）である。   FIG. 8A is an external perspective view in which the power converter of this embodiment and the DCDC converter 900 are combined, FIG. 8B is a top view, and FIG. 8C is a cross-sectional view (A- in FIG. 8B). (A section reference).

図４〜図８において、２００は電力変換装置、３０は上部カバー、３１は上部ケース、１１は金属ベース板、７００は積層導体板、１２は筐体、１３は入口配管、１４は出口配管、３２は下部カバー、１７は直流ターミナル、１８は交流ターミナル、５１は第１流路形成体、５２は第２流路形成体、５５は中継流路形成体、１９ａは第１流路部、１９ｂは第２流路部、１９ｃは第３流路部、１９ｄは第４流路部、１９ｆは第１中継流路部、１９ｇは第２中継流路部、２０は制御回路基板で制御回路１７２を保持している。２１は外部との接続のためのコネクタ、２２はドライバ基板でドライバ回路１７４を保持している。
１８０は、交流電流を検出する電流センサである。 4 to 8, 200 is a power converter, 30 is an upper cover, 31 is an upper case, 11 is a metal base plate, 700 is a laminated conductor plate, 12 is a housing, 13 is an inlet pipe, 14 is an outlet pipe, 32 is a lower cover, 17 is a DC terminal, 18 is an AC terminal, 51 is a first flow path forming body, 52 is a second flow path forming body, 55 is a relay flow path forming body, 19a is a first flow path section, and 19b. Is a second flow path section, 19c is a third flow path section, 19d is a fourth flow path section, 19f is a first relay flow path section, 19g is a second relay flow path section, and 20 is a control circuit board. Holding. Reference numeral 21 denotes a connector for connection to the outside, and reference numeral 22 denotes a driver board which holds a driver circuit 174.
Reference numeral 180 denotes a current sensor that detects an alternating current.

３００はパワーモジュール（半導体モジュール部）で１個設けられており、パワーモジュール３００にはインバータ回路１４４が内蔵されている。５００はコンデンサモジュール、５０２はコンデンサケース、５０４は負極側コンデンサ端子、５０６は正極側コンデンサ端子、５１４はコンデンサセル、９００はＤＣＤＣコンバータ、９０１はＤＣＤＣコンバータケースをそれぞれ表す。   One power module (semiconductor module unit) 300 is provided. The power module 300 includes an inverter circuit 144. Reference numeral 500 denotes a capacitor module, 502 denotes a capacitor case, 504 denotes a negative side capacitor terminal, 506 denotes a positive side capacitor terminal, 514 denotes a capacitor cell, 900 denotes a DCDC converter, and 901 denotes a DCDC converter case.

図５（ａ）に示された第１収納領域６１は、図４の筐体１２の内部空間の一部であって、第２流路形成体５２よりも下方の空間に対応する。図５（ａ）に示された第２収納領域６２は、図４の筐体１２の内部空間の一部であって、第２流路形成体５２よりも上方の空間に対応する。   The first storage area 61 shown in FIG. 5A is a part of the internal space of the housing 12 of FIG. 4 and corresponds to a space below the second flow path forming body 52. The second storage area 62 shown in FIG. 5A is a part of the internal space of the housing 12 of FIG. 4 and corresponds to a space above the second flow path forming body 52.

図５（ａ）に示された第１流路部１９ａ及び第２流路部１９ｂは、図５（ｅ）に示された第１流路形成体５１により形成される。つまり図５（ｅ）に示されるように、入口配管１３及び出口配管１４は筺体１２の所定の一面に形成され、入口配管１３は第１流路部１９ａと繋がり、出口配管１４は第２流路部１９ｂと繋がる。第１流路部１９ａは、冷却冷媒の流れが筺体１２の所定の一面と対向する筺体１２の他方の面に向かって流れるように形成される。第２流路部１９ｂは、第１流路部１９ａと並べて配置され、かつ第１流路部１９ａと繋がり、さらに出口配管１４と向かって形成される。   The first flow path portion 19a and the second flow path portion 19b shown in FIG. 5 (a) are formed by the first flow path forming body 51 shown in FIG. 5 (e). That is, as shown in FIG. 5E, the inlet pipe 13 and the outlet pipe 14 are formed on a predetermined surface of the housing 12, the inlet pipe 13 is connected to the first flow path portion 19a, and the outlet pipe 14 is connected to the second flow path. It connects with the road part 19b. The first flow path portion 19 a is formed such that the flow of the cooling refrigerant flows toward the other surface of the housing 12 that faces a predetermined surface of the housing 12. The second flow path portion 19b is arranged side by side with the first flow path portion 19a, is connected to the first flow path portion 19a, and is further formed toward the outlet pipe 14.

図５（ａ）に示された第３流路部１９ｃ及び第４流路部１９ｄは、図５（ｄ）に示された第２流路形成体５２により形成される。つまり図５（ｄ）に示されるように、第３流路部１９ｃは、第１流路部１９ａが配置された側から第２流路部１９ｂが配置された側に向かって形成される。第４流路部１９ｄは、第３流路部１９ｃと並べて配置され、かつ第３流路部１９ｃと繋がり、さらに第１流路部１９ａが配置された側に向かって形成される。   The third flow path portion 19c and the fourth flow path portion 19d shown in FIG. 5 (a) are formed by the second flow path forming body 52 shown in FIG. 5 (d). That is, as shown in FIG. 5D, the third flow path portion 19c is formed from the side where the first flow path portion 19a is disposed toward the side where the second flow path portion 19b is disposed. The fourth flow path portion 19d is arranged side by side with the third flow path portion 19c, is connected to the third flow path portion 19c, and is formed toward the side where the first flow path portion 19a is disposed.

図５（ａ）に示された第１中継流路部１９ｆ及び第２中継流路部１９ｇは、図５（ｃ）に示された中継流路形成体５５により形成される。つまり図５（ｃ）に示されるように、第１中継流路部１９ｆは、第１収納領域６１を跨いで、かつ第１流路部１９ａと第３流路部１９ｃを繋いでいる。第２中継流路部１９ｇは、第１中継流路部１９ｆと並べて配置され、かつ第１収納領域６１を跨いで、さらに第１流路部１９ａと第４流路部１９ｄを繋いでいる。   The first relay flow path portion 19f and the second relay flow path portion 19g shown in FIG. 5 (a) are formed by the relay flow path forming body 55 shown in FIG. 5 (c). That is, as shown in FIG. 5C, the first relay flow path portion 19f straddles the first storage area 61 and connects the first flow path portion 19a and the third flow path portion 19c. The second relay flow path portion 19g is arranged side by side with the first relay flow path portion 19f, and straddles the first storage area 61, and further connects the first flow path portion 19a and the fourth flow path portion 19d.

冷却冷媒の流れは筐体の短辺側に設けられた入口配管１３から流入し、第１流路部１９ａを図５（ｅ）の矢印の方向である長方形の長辺に沿って流れ、長辺の途中で第１収納領域６１を跨ぐように中継流路形成体５５中の第１中継流路部１９ｆを矢印の方向へ上昇し、上昇した冷媒は第２流路形成体５２の第３流路部１９ｃへ流入する。さらに冷却冷媒は、第３流路部１９ｃにおいて冷媒の流れが折り返され、第４流路部１９ｄを通り、冷媒は流出される。流出された冷媒は再び第１収納領域６１を跨ぐように中継流路形成体５５中の第２中継流路部１９ｇを通り下降する。下降した冷媒は再び筐体１２と下部カバー３２により形成された第１流路部１９ａを筐体１２の外周を沿うように通り出口へ向かい出口配管１４から冷媒を流出する。   The flow of the cooling refrigerant flows from the inlet pipe 13 provided on the short side of the casing, and flows through the first flow path portion 19a along the long side of the rectangle that is the direction of the arrow in FIG. The first relay flow path portion 19f in the relay flow path forming body 55 rises in the direction of the arrow so as to straddle the first storage area 61 in the middle of the side, and the raised refrigerant is the third flow path forming body 52 third. It flows into the channel part 19c. Further, the coolant flows back in the third flow path portion 19c, passes through the fourth flow path portion 19d, and flows out. The refrigerant that has flowed out descends through the second relay flow path portion 19g in the relay flow path forming body 55 so as to straddle the first storage region 61 again. The lowered refrigerant again passes through the first flow path portion 19a formed by the casing 12 and the lower cover 32 along the outer periphery of the casing 12, toward the outlet, and flows out from the outlet pipe 14.

第１収納領域６１は空間平面６面（上面，下面，側面４面）のうち、少なくとも３面は冷却冷媒が流れる流路形成体に囲まれて構成されていることにより、冷却効率に優れた収納領域となる。これにより電気部品どうしの熱伝達や電力変換装置２００外部からの伝達熱のいずれか又はそれらの組み合わせによる電気部品への熱の影響を低減することができるので電力変換装置２００の信頼性が向上すると共に、小型化が可能になる。   The first storage region 61 is excellent in cooling efficiency because it is configured by surrounding at least three of the six plane surfaces (upper surface, lower surface, and side surface 4 surfaces) with a flow path forming body through which cooling refrigerant flows. It becomes a storage area. As a result, it is possible to reduce the influence of heat on the electrical component due to either heat transfer between the electrical components, heat transmitted from the outside of the power conversion device 200, or a combination thereof, and thus the reliability of the power conversion device 200 is improved. At the same time, downsizing is possible.

コンデンサモジュール５００は後述するコンデンサ素子を内蔵しており、この素子の耐熱温度が他の電気部品に比較して低いので、パワーモジュール３００からの熱伝達を抑制する必要性が高い。そのため、本実施形態においては第１収納領域６１には、コンデンサモジュール５００が配置される。   Capacitor module 500 contains a capacitor element, which will be described later, and since the heat-resistant temperature of this element is lower than that of other electrical components, it is highly necessary to suppress heat transfer from power module 300. Therefore, in the present embodiment, the capacitor module 500 is arranged in the first storage area 61.

なお第１収納領域６１には、電力変換装置の中で耐熱温度が比較的低い部品を有するモジュールを配置することが望ましい。場合によっては、パワーモジュール３００又はＤＣＤＣコンバータが配置されてもよい。   In the first storage area 61, it is desirable to arrange a module having components having a relatively low heat-resistant temperature in the power conversion device. In some cases, a power module 300 or a DCDC converter may be arranged.

本実施形態のパワーモジュール３００は、第２流路形成体５２を挟んで第１収納領域６１と反対側の第２収納領域６２に配置されている。これにより、電力変換装置２００の中でも最も発熱量が大きいパワーモジュール３００から発生するふく射熱の影響を他の電気回路部品が受けることを低減でき、電気回路部品の信頼性を向上させることができる。さらに第２流路形成体５２の第１収納領域６１側の面に他の電気部品を搭載することが可能となり第２流路形成体５２を流れる冷媒によってパワーモジュール３００と当該の電気部品を同時に冷却することが可能で収納効率が向上し電力変換装置２００の小型化につながる。   The power module 300 of the present embodiment is disposed in the second storage area 62 opposite to the first storage area 61 with the second flow path forming body 52 interposed therebetween. Thereby, it is possible to reduce the influence of other electric circuit components on the influence of radiation heat generated from the power module 300 that generates the largest amount of heat in the power conversion device 200, and it is possible to improve the reliability of the electric circuit components. Furthermore, it becomes possible to mount another electrical component on the surface of the second flow path forming body 52 on the first storage area 61 side, and the power module 300 and the electrical component are simultaneously connected by the refrigerant flowing through the second flow path forming body 52. Cooling is possible, so that the storage efficiency is improved and the power conversion device 200 is reduced in size.

また図７（ａ）に示されるように、本実施形態の電力変換装置２００は、第２流路形成体５２と、パワーモジュール３００と、積層導体板７００と、金属ベース板１１と、ドライバ基板２２とを備えたサブアッセンブリ５７を有する。ここでサブアッセンブリ化のためには、第２流路形成体５２は、第１流路形成体５１及び中継流路形成体５５とは分離して構成されており、中継流路形成体５５とは他の固定手段を用いて固定されることになる。   Further, as shown in FIG. 7A, the power conversion device 200 of the present embodiment includes a second flow path forming body 52, a power module 300, a laminated conductor plate 700, a metal base plate 11, and a driver substrate. 22 and a sub-assembly 57 having the number 22. Here, for subassembly, the second flow path forming body 52 is configured separately from the first flow path forming body 51 and the relay flow path forming body 55. Is fixed using other fixing means.

サブアッセンブリ５７は、パワーモジュール３００の上方に、パワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００とを電気的に接続するための積層導体板７００が配置される。積層導体板７００は、コンデンサモジュール５００の正極側端子と接続される正極側導体板７０２と、負極側端子と接続される負極側導体板７０４と、正極側端子と負極側端子との間に配置される絶縁部材によって構成される。これにより積層導体板７００の積層面積を広げることができるので、パワーモジュール３００からコンデンサモジュール５００までの寄生インダクタンスの低減を図ることができる。   In the subassembly 57, a laminated conductor plate 700 for electrically connecting the power module 300 and the capacitor module 500 is disposed above the power module 300. The laminated conductor plate 700 is disposed between the positive electrode side conductor plate 702 connected to the positive electrode side terminal of the capacitor module 500, the negative electrode side conductor plate 704 connected to the negative electrode side terminal, and the positive electrode side terminal and the negative electrode side terminal. It is comprised by the insulating member made. As a result, the laminated area of the laminated conductor plate 700 can be increased, so that the parasitic inductance from the power module 300 to the capacitor module 500 can be reduced.

積層導体板７００の上方には金属ベース板１１とドライバ回路基板２２が配置されている。ドライバ回路基板２２には図２に示すドライバ回路１７４が搭載されている。金属ベース板１１はドライバ回路基板２２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で発生する熱を逃がし、冷却する作用を有している。   The metal base plate 11 and the driver circuit board 22 are disposed above the laminated conductor plate 700. A driver circuit 174 shown in FIG. 2 is mounted on the driver circuit board 22. The metal base plate 11 functions as an electromagnetic shield for a circuit group mounted on the driver circuit board 22 and also has a function of releasing and cooling the heat generated in the driver circuit board 22.

このようにサブアッセンブリ化することにより、パワーモジュール３００の交流端子を筺体１２内部のどの側面方向にも配置できるようになる。パワーモジュール３００の交流端子は交流ターミナル１８とバスバーで接続される。ゆえに交流端子を筺体１２内部のどの側面にも配置できるということは交流ターミナル１８近傍に交流端子を配置が可能となり交流端子と交流ターミナル１８間のバスバーは短く簡易な構造を実現でき、小型化が可能になる。   By sub-assembly in this way, the AC terminal of the power module 300 can be arranged in any side direction inside the housing 12. The AC terminal of the power module 300 is connected to the AC terminal 18 by a bus bar. Therefore, the fact that the AC terminal can be arranged on any side inside the housing 12 allows the AC terminal to be arranged in the vicinity of the AC terminal 18, and the bus bar between the AC terminal and the AC terminal 18 can be realized with a short and simple structure. It becomes possible.

また、パワーモジュールの制御端子とドライバ回路基板２２の半田接続を製造ライン外で行えることにより半田時の半田ボールの飛散による不良、半田フィレット目視確認容易による半田フィレット不良が減少、サブアッセンブリでの気密試験実施が可能となるため電力変換装置としての気密不良も減少することにより信頼性が向上する。   In addition, the solder connection between the control terminal of the power module and the driver circuit board 22 can be performed outside the production line, thereby reducing defects due to scattering of solder balls during soldering and solder fillet defects due to easy visual confirmation of solder fillets, and airtightness in the subassembly. Since the test can be performed, the reliability is improved by reducing the airtight failure as the power conversion device.

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように、第２流路形成体５２の上面には流れの方向に開口部４００が形成されている。開口部４００を塞ぐようにパワーモジュール３００の金属ベース３０４（図１１参照）が第２流路形成体５２の上面に固定されている。金属ベースは直接冷媒により冷却されるため冷却効率が向上し金属ベース上にインバータ回路１４４を高密度で集積できるためパワーモジュール３００の小型化が可能となり電力変換装置２００の小型化にも大きく寄与する。また金属ベース３０４には放熱のためのフィン３０５が設けられており、冷却効率が向上する。   As shown in FIGS. 6A and 6B, an opening 400 is formed in the flow direction on the upper surface of the second flow path forming body 52. A metal base 304 (see FIG. 11) of the power module 300 is fixed to the upper surface of the second flow path forming body 52 so as to close the opening 400. Since the metal base is directly cooled by the refrigerant, the cooling efficiency is improved, and the inverter circuits 144 can be integrated on the metal base at a high density. Therefore, the power module 300 can be miniaturized, and the power converter 200 can be greatly miniaturized. . In addition, the metal base 304 is provided with fins 305 for heat dissipation, so that the cooling efficiency is improved.

第２流路形成体５２は、シールをするためのＯリング溝８００を設け気密を確保しているがＯリングの代わりに樹脂材・液状シール・パッキンなどを代用しても良く、特に液状シールを用いた場合には電力変換装置２００の組立性を向上させることができる。実施形態構成５では第２流路形成体５２とパワーモジュール３００でサブアッセンブリ化しているためサブアッセンブリの気密確保を少数の部品点数で確認でき、電力変換装置２００の不良を低減できると共に組立性も向上する。   The second flow path forming body 52 is provided with an O-ring groove 800 for sealing to ensure airtightness. However, a resin material, liquid seal, packing, or the like may be used in place of the O-ring. Can be used, the assemblability of the power converter 200 can be improved. In the configuration 5 of the embodiment, since the second flow path forming body 52 and the power module 300 are sub-assembled, it is possible to confirm the airtightness of the sub-assembly with a small number of parts, and it is possible to reduce the defects of the power converter 200 and to improve the assemblability improves.

また、図８（ｃ）に示されるように、パワーモジュール３００に印加される直流電圧を昇圧又は降圧するＤＣＤＣコンバータ９００は、第１流路形成体５１を挟んで第１収納領域６１と向き合うように、第１流路形成体５１に固定される。   Further, as shown in FIG. 8C, the DCDC converter 900 that boosts or lowers the DC voltage applied to the power module 300 faces the first storage region 61 with the first flow path forming body 51 interposed therebetween. In addition, the first flow path forming body 51 is fixed.

電力変換装置２００とＤＣＤＣコンバータ９００は、例えばネジ等の固定部材により締結されている。電力変換装置２００下部は下部カバー３２と筺体１２で第１流路形成体５１を構成している。そのため、冷却効率の優れた下部カバー３２が、ＤＣＤＣコンバータケース９０１と密接に接触する。ＤＣＤＣコンバータ９００の内部部品はＤＣＤＣコンデンサケース９０１に実装されており、ＤＣＤＣコンバータ９００の内部発熱体（具体的にはリアクトル，コンデンサ）が発熱した熱はＤＣＤＣコンバータケース９０１と電力変換装置下部カバー３２を介して冷媒に熱的に伝導される。   The power converter 200 and the DCDC converter 900 are fastened by a fixing member such as a screw, for example. The lower part of the power converter 200 forms a first flow path forming body 51 with the lower cover 32 and the housing 12. Therefore, the lower cover 32 having excellent cooling efficiency is in close contact with the DCDC converter case 901. The internal components of the DCDC converter 900 are mounted on a DCDC capacitor case 901, and the heat generated by the internal heating elements (specifically, reactors and capacitors) of the DCDC converter 900 passes through the DCDC converter case 901 and the power converter lower cover 32. And is conducted thermally to the refrigerant.

電力変換装置２００を冷却する冷媒をＤＣＤＣコンバータ９００の冷却にも共通使用することにより、新たにＤＣＤＣコンバータ９００側に冷媒を設けることなくハイブリッド自動車システムとしても小型化が可能となる。また電力変換装置内部にＤＣＤＣコンバータ９００を実装することも可能ではあるが、組立性，信頼性およびリビルト性の面で優れている。なお、電力変換装置２００に組み合わせた車載電機機器をＤＣＤＣコンバータ９００としているが、ＤＣＤＣコンバータ９００に限定するものではない。   By commonly using the refrigerant for cooling the power conversion device 200 also for cooling the DCDC converter 900, it is possible to reduce the size of the hybrid vehicle system without newly providing a refrigerant on the DCDC converter 900 side. Moreover, although it is possible to mount the DCDC converter 900 in the power converter, it is excellent in terms of assembly, reliability, and rebuildability. In addition, although the vehicle-mounted electric equipment combined with the power converter device 200 is the DCDC converter 900, it is not limited to the DCDC converter 900.

また、本実施形態の中継流路形成体５５は、筺体１２の内壁に接触した状態で形成され、例えば中継流路形成体５５と筺体１２とが一体に成形されていても良い。中継流路形成体５５は、筺体１２の内壁に接触した状態形成することにより機械的強度向上に加え熱伝導がよくなり冷却効率が向上する。本実施形態では筐体１２，上部ケース３１，下部カバー３２，第２流路形成体５２をアルミ材の鋳造としたことで、中継流路形成体５５を筺体１２の内壁の一部とすることができる。これにより中継流路形成体５５を筺体１２が一体化できさらに機械的強度向上と熱伝導向上が可能となる。   In addition, the relay flow path forming body 55 of the present embodiment is formed in contact with the inner wall of the housing 12, and for example, the relay flow path forming body 55 and the housing 12 may be integrally formed. By forming the relay flow path forming body 55 in contact with the inner wall of the housing 12, in addition to improving mechanical strength, heat conduction is improved and cooling efficiency is improved. In the present embodiment, the casing 12, the upper case 31, the lower cover 32, and the second flow path forming body 52 are cast from aluminum, so that the relay flow path forming body 55 is a part of the inner wall of the housing 12. Can do. As a result, the relay flow path forming body 55 can be integrated with the housing 12, and further mechanical strength and heat conduction can be improved.

また、図５（ｅ）に示されるように、第１流路形成体５１の第１流路部１９ａの幅は、当該第１流路形成体５１の第２流路部１９ｂの幅よりも小さく形成される。   5E, the width of the first flow path portion 19a of the first flow path forming body 51 is larger than the width of the second flow path portion 19b of the first flow path forming body 51. It is formed small.

これにより圧力損失低減と小型化が可能となる。圧力損失は流路断面積の増減が１つのパラメータとして上げられるが、本実施形態では入口配管１３から流入した冷媒は断面積が大幅に変わることなく第１流路部１９ａを流れ、第２流路部１９ｂで幅が広がる。第２流路部１９ｂで幅が広がることにより筐体１２と冷媒の接触面積が増加し筐体１２全体の冷却が可能となり冷却効率が向上する。   Thereby, pressure loss can be reduced and the size can be reduced. In the present embodiment, the pressure loss increases and decreases in the cross-sectional area of the flow path, but in this embodiment, the refrigerant flowing from the inlet pipe 13 flows through the first flow path portion 19a without significantly changing the cross-sectional area, and the second flow. The width widens at the road 19b. By expanding the width of the second flow path portion 19b, the contact area between the casing 12 and the refrigerant is increased, and the entire casing 12 can be cooled, thereby improving the cooling efficiency.

また圧力損失を抑えることを考慮すると第１流路部１９ａ幅は第１中継流路部１９ｆと略同一断面積であることが望ましい、第１中継流路部１９ｆは第１収納領域６１を跨ぐことから、断面積を拡大すると電力変換装置２００も大型化するため第１流路部１９ａを小さくすることは薄型化，小型化に寄与している。   In consideration of suppressing the pressure loss, the width of the first flow path portion 19a is preferably substantially the same cross-sectional area as the first relay flow path portion 19f. The first relay flow path portion 19f straddles the first storage area 61. For this reason, when the cross-sectional area is increased, the power conversion device 200 is also increased in size. Therefore, reducing the first flow path portion 19a contributes to reduction in thickness and size.

また、中継流路形成体５５は、入口配管１３と直接接続された第１流路部１９ａと接続している。つまり、パワーモジュール３００が接続された第２流路形成体５２は、出口配管１４から流出する冷媒よりも十分に冷えた入口配管１３からの冷媒によって冷却されることになる。したがって、発熱量が大きいパワーモジュール３００を優先的に冷却することができるので、インバータ回路１４４を高密度で集積できるためパワーモジュール３００の小型化が可能となり電力変換装置２００の小型化にも大きく寄与する。   The relay flow path forming body 55 is connected to the first flow path portion 19a that is directly connected to the inlet pipe 13. That is, the second flow path forming body 52 to which the power module 300 is connected is cooled by the refrigerant from the inlet pipe 13 that is sufficiently cooled by the refrigerant flowing out from the outlet pipe 14. Therefore, since the power module 300 having a large calorific value can be preferentially cooled, the inverter circuit 144 can be integrated at a high density, so that the power module 300 can be miniaturized and contribute greatly to the miniaturization of the power converter 200. To do.

また、パワーモジュール３００は、複数のパワースイッチング素子によりそれぞれ構成される上アーム回路１５１及び下アーム回路１５２を有し、上アーム回路１５１を構成する複数のパワースイッチング素子は、第２流路形成体５２の第３流路部１９ｃ又は第４流路部１９ｄのいずれか一方と向き合う位置に配置され、下アーム回路１５２を構成する複数のパワースイッチング素子は、第２流路形成体５２の第３流路部１９ｃ又は第４流路１９ｄのいずれか他方と向き合う位置に配置される。   The power module 300 includes an upper arm circuit 151 and a lower arm circuit 152 that are respectively configured by a plurality of power switching elements, and the plurality of power switching elements that constitute the upper arm circuit 151 are the second flow path forming body. The plurality of power switching elements that are disposed at a position facing one of the third flow path portion 19c and the fourth flow path portion 19d of the 52 and constitute the lower arm circuit 152 are the third flow path forming body 52 third. It arrange | positions in the position facing either the other of the flow-path part 19c or the 4th flow-path 19d.

図６（ａ）に示されるように第２流路形成体５２は、第３流路部１９ｃと第４流路部１９ｄを隔てる隔壁４０８を有する。第３流路部１９ｃを流れる冷媒は第４流路部１９ｄを流れる冷媒より温度が低い。なぜなら第４流路部１９ｄを流れる冷媒は第３流路部１９ｃで上アーム回路１５１又は下アーム回路と熱交換を終えているからである。しかし第２流路形成体５２内部で往路、復路が向き合うよう折り返しを行うため、流路の復路内の冷媒の熱を、流路の往路内の冷媒に熱伝達して冷媒の温度を均一化することができる。冷媒の第３流路部１９ｃと第４流路部１９ｄとの温度差が大きいと冷却効率のムラが大きくなる。ある程度の温度差は仕方ないが、この隔壁４０８が第２流路形成体５２と一体に作られていることで冷媒の温度差を抑える効果が有る。   As shown in FIG. 6A, the second flow path forming body 52 has a partition wall 408 that separates the third flow path portion 19c and the fourth flow path portion 19d. The refrigerant flowing through the third flow path portion 19c has a lower temperature than the refrigerant flowing through the fourth flow path portion 19d. This is because the refrigerant flowing through the fourth flow path portion 19d has exchanged heat with the upper arm circuit 151 or the lower arm circuit at the third flow path portion 19c. However, since the return path and the return path face each other in the second flow path forming body 52, the heat of the refrigerant in the return path of the flow path is transferred to the refrigerant in the forward path of the flow path to equalize the temperature of the refrigerant. can do. When the temperature difference between the third flow path portion 19c and the fourth flow path portion 19d of the refrigerant is large, the variation in cooling efficiency increases. Although the temperature difference to some extent is unavoidable, the partition wall 408 is integrally formed with the second flow path forming body 52, so that there is an effect of suppressing the temperature difference of the refrigerant.

また図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示されるように、車両はモータジェネレータ１９２と協調して車両の駆動力を発生するエンジンと変速機１１８とを有する。電力変換装置２００はエンジンと変速機１１８の少なくともいずれか一方と電気回路部品が中継流路形成体５２を介して対向するように配置される。   Further, as shown in FIGS. 5D and 5E, the vehicle includes an engine that generates driving force of the vehicle in cooperation with the motor generator 192 and a transmission 118. The power conversion device 200 is disposed such that at least one of the engine and the transmission 118 and the electric circuit component are opposed to each other through the relay flow path forming body 52.

電力変換装置２００は車両のエンジンやトランスミッション１１８近傍に配置されることが少なくない。その場合、電力変換装置２００は高温となったエンジンやトランスミッション１１８の熱影響（具体的にはふく射熱）を受ける。エンジン１２０やトランスミッション１１８近傍にある電力変換装置２００の内壁は温められ、場合によっては電力変換装置２００、電気回路部品の収納領域に影響を与える。しかし中継流路形成体５２を電力変換装置の側面にもつ本実施形態は流路を流れる冷媒により外部からの熱入力を効果的に冷却（遮蔽）することができ電力変換装置２００の小型化が可能となる。   The power conversion device 200 is often arranged in the vicinity of the vehicle engine or the transmission 118. In this case, the power conversion device 200 is affected by heat (specifically, radiation heat) of the engine or the transmission 118 that has become high temperature. The inner wall of the power conversion device 200 in the vicinity of the engine 120 and the transmission 118 is warmed, and depending on the case, the power conversion device 200 and the storage area for the electric circuit components are affected. However, in the present embodiment having the relay flow path forming body 52 on the side surface of the power converter, the heat input from the outside can be effectively cooled (shielded) by the refrigerant flowing through the flow path, and the power converter 200 can be downsized. It becomes possible.

図９（ａ）は、本実施形態に関するパワーモジュール３００の上方斜視図であり、図９（ｂ）は、当該パワーモジュール３００の上面図である。図１０は、本実施形態に関するパワーモジュール３００の直流端子の分解斜視図である。図１１は、直流バスバーの構造を分かりやすくするため、パワーモジュールケース３０２を一部透明にした断面図である。図１０（ａ）は、パワーモジュール３００の構成部品である金属ベース３０４および３つの上下アーム直列回路のうち１つ、を抜き出した図である。図１０（ｂ）は、金属ベース３０４，回路配線パターンおよび絶縁基板３３４の分解斜視図である。   FIG. 9A is an upper perspective view of the power module 300 according to the present embodiment, and FIG. 9B is a top view of the power module 300. FIG. 10 is an exploded perspective view of a DC terminal of the power module 300 according to the present embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view in which the power module case 302 is partially transparent to make the structure of the DC bus bar easier to understand. FIG. 10A is a diagram in which one of the metal base 304 and the three upper and lower arm series circuits that are components of the power module 300 is extracted. FIG. 10B is an exploded perspective view of the metal base 304, the circuit wiring pattern, and the insulating substrate 334.

図９（ａ）において、３０２はパワーモジュールケース、３０４は金属ベース、３０５はフィン（図１１参照）、３１４ａは直流正極端子接続部、３１６ａは直流負極端子接続部、３１８は絶縁紙（図１０参照）、３２０Ｕ／３２０Ｌはパワーモジュール３００の制御端子、３２８は上アーム用のＩＧＢＴ、３３０は下アーム用のＩＧＢＴ、１５６／１６６はダイオード、３３４は絶縁基板（図１１参照）、３３４ｋは絶縁基板３３４上の回路配線パターン（図１１参照）、３３４ｒは絶縁基板３３４下の回路配線パターン（図１１参照）、３３７は回路配線パターン３３４ｒを金属ベース３０４に接合するはんだをそれぞれ表す。   In FIG. 9A, 302 is a power module case, 304 is a metal base, 305 is a fin (see FIG. 11), 314a is a DC positive terminal connection, 316a is a DC negative terminal connection, and 318 is an insulating paper (FIG. 10). 320U / 320L is a control terminal of the power module 300, 328 is an IGBT for an upper arm, 330 is an IGBT for a lower arm, 156/166 is a diode, 334 is an insulating substrate (see FIG. 11), 334k is an insulating substrate A circuit wiring pattern on 334 (see FIG. 11), 334r represents a circuit wiring pattern under the insulating substrate 334 (see FIG. 11), and 337 represents solder for joining the circuit wiring pattern 334r to the metal base 304, respectively.

パワーモジュール３００は、主に、例えば樹脂材料のパワーモジュールケース３０２内の配線を含めた半導体モジュール部と、金属材料例えばＣｕ，Ａｌ，ＡｌＳｉＣなどからなる金属ベース３０４と、外部との接続端子（直流正極端子３１４や制御端子３２０Ｕ等）と、から構成される。そして外部と接続する端子として、パワーモジュール３００は、モータと接続するためのＵ，Ｖ，Ｗ相の交流端子１５９と、コンデンサモジュール５００と接続する直流正極端子３１４および直流負極端子３１６（図１０参照）とを有している。   The power module 300 mainly includes, for example, a semiconductor module portion including wiring in a power module case 302 made of a resin material, a metal base 304 made of a metal material such as Cu, Al, AlSiC, and a connection terminal (DC). Positive electrode terminal 314 and control terminal 320U). As terminals to be connected to the outside, the power module 300 includes a U, V, W phase AC terminal 159 for connection to the motor, a DC positive terminal 314 and a DC negative terminal 316 for connection to the capacitor module 500 (see FIG. 10). ).

半導体モジュール部は、絶縁基板３３４の上に上下アームのＩＧＢＴ３２８，３３０、ダイオード１５６／１６６等が設けられて、レジンまたはシリコンゲル（不図示）によって保護されている。絶縁基板３３４はセラミック基板であっても良いし、さらに薄い絶縁シートであってもよい。   The semiconductor module portion is provided with upper and lower arms IGBTs 328 and 330, diodes 156/166, and the like on an insulating substrate 334, and is protected by a resin or silicon gel (not shown). The insulating substrate 334 may be a ceramic substrate or a thinner insulating sheet.

図９（ｂ）は、金属ベース３０４に固着された熱伝導性の良いセラミックからなる絶縁基板３３４の上に、上下アーム直列回路が具体的にどのような配置で設置されているかを示す配置構成図である。図９（ｂ）に示すＩＧＢＴ３２８，３３０とダイオード３２７，３３２はそれぞれ２つのチップを並列接続して上アーム，下アームを構成し、上下アームに通電可能な電流容量を増やしている。   FIG. 9B shows an arrangement configuration showing the specific arrangement of the upper and lower arm series circuits on the insulating substrate 334 made of ceramic with good thermal conductivity fixed to the metal base 304. FIG. The IGBTs 328 and 330 and the diodes 327 and 332 shown in FIG. 9B respectively connect two chips in parallel to form an upper arm and a lower arm, and increase the current capacity that can be supplied to the upper and lower arms.

図１０に示すように、パワーモジュール３００に内蔵された直流端子３１３は、絶縁紙３１８を挟んで、直流負極端子３１６，直流正極端子３１４の積層構造を有する（図１０の点線部）。直流負極端子３１６，直流正極端子３１４の端部は、互いに反対方向に屈曲され、積層導体板７００とパワーモジュール３００とを電気的に接続するための負極接続部３１６ａおよび正極接続部３１４ａを形成している。積層導体板７００との接続部３１４ａおよび３１６ａがそれぞれ２つ設けられることにより、負極接続部３１６ａおよび正極接続部３１４ａから３つの上下アーム直列回路までの平均距離がほぼ等しくなるので、パワーモジュール３００内の寄生インダクタンスのバラツキを低減することができる。   As shown in FIG. 10, the DC terminal 313 built in the power module 300 has a laminated structure of a DC negative terminal 316 and a DC positive terminal 314 with an insulating paper 318 interposed therebetween (dotted line portion in FIG. 10). The ends of the DC negative terminal 316 and the DC positive terminal 314 are bent in opposite directions to form a negative electrode connecting portion 316a and a positive electrode connecting portion 314a for electrically connecting the laminated conductor plate 700 and the power module 300. ing. By providing two connection portions 314a and 316a with the multilayer conductor plate 700, the average distances from the negative electrode connection portion 316a and the positive electrode connection portion 314a to the three upper and lower arm series circuits are substantially equal. The parasitic inductance variation can be reduced.

直流正極端子３１４，絶縁紙３１８，直流負極端子３１６を積層して組立てたときに、負極接続部３１６ａと正極接続部３１４ａが互いに反対方向に屈曲した構造となる。絶縁紙３１８は、負極接続部３１６ａに沿って曲げ、正極，負極の端子の絶縁沿面距離を確保する。絶縁紙３１８は、耐熱が必要なときは、ポリイミドやメタ系アラミド繊維、トラッキング性を高めたポリエステルなどを複合したシートを用いる。また、ピンフォールなどの欠陥を考慮して、信頼性を高めるときは２枚重ねする。また、破れたり，裂けたりすることを防ぐために、コーナ部にアールを設けたり、端子のエッジが絶縁紙に触れないよう、打ち抜き時のダレ面を絶縁紙に面する方向にする。本実施例では、絶縁物として絶縁紙を用いたが、他の例として、端子に絶縁物をコーティングしてもよい。寄生インダクタンスを低減するため、例えば、６００Ｖ耐圧のパワーモジュールのときは、正極，負極間の距離を０.５mm以下とし、絶縁紙の厚さは、その半分以下とする。   When the DC positive electrode terminal 314, the insulating paper 318, and the DC negative electrode terminal 316 are laminated and assembled, the negative electrode connecting portion 316a and the positive electrode connecting portion 314a are bent in opposite directions. The insulating paper 318 is bent along the negative electrode connecting portion 316a to ensure an insulating creepage distance between the positive and negative terminals. As the insulating paper 318, when heat resistance is required, a sheet in which polyimide, meta-aramid fiber, polyester having improved tracking properties, or the like is used is used. In addition, in consideration of defects such as pin fall, two sheets are stacked to increase reliability. In order to prevent tearing or tearing, the corners are rounded or the sag surface at the time of punching faces the insulating paper so that the edge of the terminal does not touch the insulating paper. In this embodiment, insulating paper is used as the insulator, but as another example, the terminal may be coated with the insulator. In order to reduce the parasitic inductance, for example, in the case of a 600V withstand voltage power module, the distance between the positive electrode and the negative electrode is 0.5 mm or less, and the thickness of the insulating paper is half or less.

直流正極端子３１４および直流負極端子３１６は、回路配線パターン３３４ｋと接続するための接続端３１４ｋ，３１６ｋを有する。それぞれの接続端３１４ｋ，３１６ｋは、各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）に対して２つ設けられている。これにより、後述するように、各相のアーム毎に、２つの小ループ電流経路を形成した回路配線パターンと接続することができる。また、各接続端３１４ｋ，３１６ｋは、回路配線パターン３３４ｋの方向に向かって突出し、かつ回路配線パターン３３４ｋとの接合面を形成するために、その先端部が屈曲している。接続端３１４ｋ，３１６ｋと回路配線パターン３３４ｋは、はんだなどを介して接続されるか、もしくは直接金属同士を超音波溶接により接続される。   The DC positive terminal 314 and the DC negative terminal 316 have connection ends 314k and 316k for connecting to the circuit wiring pattern 334k. Two connection ends 314k, 316k are provided for each phase (U, V, W phase). As a result, as will be described later, each arm of each phase can be connected to a circuit wiring pattern in which two small loop current paths are formed. Each connection end 314k, 316k protrudes in the direction of the circuit wiring pattern 334k, and its tip is bent to form a joint surface with the circuit wiring pattern 334k. The connection ends 314k, 316k and the circuit wiring pattern 334k are connected via solder or the like, or the metals are directly connected by ultrasonic welding.

パワーモジュール３００、特に金属ベース３０４は、温度サイクルによって膨張および収縮する。この膨張および収縮によって、接続端３１４ｋ，３１６ｋと回路配線パターン３３４ｋの接続部は、亀裂または破断するおそれが生じる。そこで、本実施形態に係るパワーモジュール３００では、図９に示すように、直流正極端子３１４と直流負極端子３１６が積層されることにより形成される積層平面部３１９が、絶縁基板３３４を搭載した側の金属ベース３０４の平面に対して、略平行となるように構成されている。これにより、積層平面部３１９は、前述の膨張および収縮により発生する金属ベース３０４の反り返りに対応した反り返り動作が可能となる。そのため、積層平面部３１９に一体に形成された接続端３１４ｋ，３１６ｋの剛性は、金属ベース３０４の反り返りに対して、小さくすることができる。したがって、接続端３１４ｋ，３１６ｋと回路配線パターン３３４ｋとの接合面の垂直方向に加わる応力を緩和することができ、この接合面の亀裂または破断を防止することができる。   The power module 300, particularly the metal base 304, expands and contracts due to the temperature cycle. Due to the expansion and contraction, the connection portion between the connection ends 314k and 316k and the circuit wiring pattern 334k may be cracked or broken. Therefore, in the power module 300 according to the present embodiment, as shown in FIG. 9, the laminated flat surface portion 319 formed by laminating the DC positive terminal 314 and the DC negative terminal 316 is provided on the side where the insulating substrate 334 is mounted. The metal base 304 is configured to be substantially parallel to the plane. As a result, the laminated flat surface portion 319 can perform a warping operation corresponding to the warping of the metal base 304 caused by the above-described expansion and contraction. Therefore, the rigidity of the connection ends 314k and 316k formed integrally with the laminated flat surface portion 319 can be reduced with respect to the warp of the metal base 304. Therefore, the stress applied in the vertical direction of the joint surface between the connection ends 314k and 316k and the circuit wiring pattern 334k can be relaxed, and cracks or breakage of the joint surface can be prevented.

なお、本実施形態に係る積層平面部３１９は、金属ベース３０４の幅方向および奥行き方向の両方の反り返りに対応して反り返り動作が可能となるように、積層平面部３１９の幅方向の長さを１３０mm、奥行き方向の長さを１０mmとして、奥行き方向の長さを大きめにしている。また、直流正極端子３１４と直流負極端子３１６のそれぞれの積層平面部３１９の厚さは、反り返り動作をしやすいように１mmと比較的薄く設定されている。   In addition, the lamination plane part 319 according to the present embodiment has the width in the width direction of the lamination plane part 319 so that the metal base 304 can be bent in response to both the width direction and the depth direction of the metal base 304. The length in the depth direction is increased to 130 mm and the length in the depth direction to 10 mm. In addition, the thickness of each of the stacked flat surface portions 319 of the DC positive electrode terminal 314 and the DC negative electrode terminal 316 is set to be relatively thin as 1 mm so as to facilitate the warping operation.

図１１に示されるように、金属ベース３０４は、流路１９を流れる冷却水へ効率良く放熱するために、絶縁基板３３４の反対側にフィン３０５を有している。金属ベース３０４は、その一方の面にインバータ回路を構成するＩＧＢＴやダイオードを実装し、金属ベース３０４の外周に樹脂製のパワーモジュールケース３０２を備える。金属ベース３０４の他方の面にフィン３０５がロウ付けで突設されている。金属ベース３０４とフィン３０５を鍛造により一体成型してもよい。この製造方法では、パワーモジュール３００の生産性が向上するとともに、金属ベース３０４からフィン３０５までの熱伝導率が向上し、ＩＧＢＴおよびダイオードの放熱性を向上させることができる。また、金属ベース３０４をビッカース硬度６０以上の材料で製造することで、温度サイクルによって生ずる金属ベース３０４のラチェット変形を抑制し、金属ベース３０４と筐体１２とのシール性を向上させることができる。さらに、図１１（ａ）に示す如く、上下アームにそれぞれ対応するように２組のフィン群３０５Ｇが設けられており、これらのフィン群３０５Ｇは往復する流路１９の上方の開口部４００，４０２から水路内に突出する。金属ベース３０４のフィン群３０５Ｇ周囲の金属面は冷却ジャケット１９に設けられた開口部４００，４０２を閉じるために使用される。   As shown in FIG. 11, the metal base 304 has fins 305 on the opposite side of the insulating substrate 334 in order to efficiently dissipate heat to the cooling water flowing through the flow path 19. The metal base 304 is mounted with an IGBT or a diode constituting an inverter circuit on one surface thereof, and includes a resin power module case 302 on the outer periphery of the metal base 304. A fin 305 is projected by brazing on the other surface of the metal base 304. The metal base 304 and the fin 305 may be integrally formed by forging. In this manufacturing method, the productivity of the power module 300 is improved, the thermal conductivity from the metal base 304 to the fins 305 is improved, and the heat dissipation of the IGBT and the diode can be improved. In addition, by manufacturing the metal base 304 with a material having a Vickers hardness of 60 or more, ratchet deformation of the metal base 304 caused by a temperature cycle can be suppressed, and the sealing performance between the metal base 304 and the housing 12 can be improved. Further, as shown in FIG. 11 (a), two sets of fin groups 305G are provided so as to correspond to the upper and lower arms, respectively, and these fin groups 305G are the openings 400, 402 above the reciprocating flow path 19. Protrudes into the waterway. The metal surface around the fin group 305 </ b> G of the metal base 304 is used to close the openings 400 and 402 provided in the cooling jacket 19.

なお、本実施形態のフィン３０５の形状はピン型であるが、他の実施形態として、冷却水の流れ方向に沿って形成されたストレート型であってもよい。フィン３０５の形状をストレート型とした場合には、冷却水を流すための圧力を低減させることができ、一方、ピン型のフィンを用いた場合には冷却効率を向上させることができる。   In addition, although the shape of the fin 305 of this embodiment is a pin type, as another embodiment, the straight type formed along the flow direction of cooling water may be sufficient. When the shape of the fin 305 is a straight type, the pressure for flowing cooling water can be reduced. On the other hand, when a pin type fin is used, the cooling efficiency can be improved.

金属ベース３０４の一方の面には、絶縁基板３３４が固定され、絶縁基板３３４上にははんだ３３７より、上アーム用のＩＧＢＴ３２８と上アーム用のダイオード１５６、および下アーム用のＩＧＢＴ３３０や下アーム用のダイオード１６６を有するチップが固定される。   An insulating substrate 334 is fixed to one surface of the metal base 304, and an upper arm IGBT 328 and an upper arm diode 156, and a lower arm IGBT 330 and a lower arm are fixed on the insulating substrate 334 from a solder 337. The chip having the diode 166 is fixed.

図１２（ａ）に示すように、上下アーム直列回路１５０は、上アーム回路１５１，下アーム回路１５２、これら上下アーム回路１５１，１５２を結線するための端子３７０、および交流電力を出力するための交流端子１５９を備えている。また、図１２（ｂ）に示すように、上アーム回路１５１は、金属ベース３０４の上に、回路配線パターン３３４ｋを形成した絶縁基板３３４を設け、回路配線パターン３３４ｋの上にＩＧＢＴ３２８，ダイオード１５６を実装して構成されている。   As shown in FIG. 12A, the upper and lower arm series circuit 150 includes an upper arm circuit 151 and a lower arm circuit 152, a terminal 370 for connecting the upper and lower arm circuits 151 and 152, and an AC power for output. An AC terminal 159 is provided. As shown in FIG. 12B, the upper arm circuit 151 includes an insulating substrate 334 on which a circuit wiring pattern 334k is formed on a metal base 304, and an IGBT 328 and a diode 156 are provided on the circuit wiring pattern 334k. Implemented and configured.

ＩＧＢＴ３２８およびダイオード１５６は、それらの裏面側の電極と、回路配線パターン３３４ｋとが、はんだにより接合される。絶縁基板３３４は、回路配線パターン面とは反対側の面（裏面）が、パターンの無い、いわゆるベタパターンを形成している。この絶縁基板３３４の裏面のベタパターンと、金属ベース３０４とが、はんだで接合されている。下アーム回路１５２も上アームと同様に、金属ベース３０４の上に配置された絶縁基板３３４と、この絶縁基板３３４の上に配線された回路配線パターン３３４ｋと、この回路配線パターン３３４ｋの上に実装されたＩＧＢＴ３３０，ダイオード１６６とを備えている。   The IGBT 328 and the diode 156 have their backside electrodes and the circuit wiring pattern 334k joined together by solder. The insulating substrate 334 forms a so-called solid pattern having no pattern on the surface (back surface) opposite to the circuit wiring pattern surface. The solid pattern on the back surface of the insulating substrate 334 and the metal base 304 are joined by solder. Similarly to the upper arm, the lower arm circuit 152 is mounted on the insulating substrate 334 disposed on the metal base 304, the circuit wiring pattern 334k wired on the insulating substrate 334, and the circuit wiring pattern 334k. IGBT 330 and diode 166 are provided.

ＩＧＢＴ３３０およびダイオード１６６の裏面側の電極も、回路配線パターン３３４ｋとはんだで接合される。なお、本実施形態における各相の各アームは、ＩＧＢＴ３２８とダイオード１５６を並列接続した１組の回路部を２組並列に接続して構成される。要求される回路部の組数は、モータジェネレータ１９２に通電される電流量によって決定される。本実施形態に係るモータジェネレータ１９２に通電される電流よりも大電流が必要な場合には、回路部を３組、もしくはそれ以上を並列接続して構成される。逆に、モータを小さい電流で駆動することができる場合には、各相の各アームは、回路部を１組のみで構成される。   The electrodes on the back side of the IGBT 330 and the diode 166 are also joined to the circuit wiring pattern 334k by solder. In addition, each arm of each phase in this embodiment is configured by connecting one set of circuit units in which IGBT 328 and diode 156 are connected in parallel to each other in two sets. The required number of sets of circuit units is determined by the amount of current supplied to motor generator 192. When a current larger than the current supplied to the motor generator 192 according to the present embodiment is required, three circuit units or more are configured in parallel. On the other hand, when the motor can be driven with a small current, each arm of each phase includes only one set of circuit units.

図１２（ｂ）を用いてパワーモジュール３００の電流経路を説明する。パワーモジュール３００の上アーム回路１５１に流れる電流の経路を以下に示す。（１）不図示の直流正極端子３１４から接続導体部３７１Ｕ、（２）接続導体部３７１Ｕから素子側接続導体部３７２Ｕを介して上アーム用ＩＧＢＴ３２８および上アーム用ダイオード１５６の一方側電極（素子側接続導体部３７２Ｕと接続された側の電極）、（３）上アーム用ＩＧＢＴ３２８および上アーム用ダイオード１５６の他方側電極からワイヤ３３６を介して接続導体部３７３Ｕ、（４）接続導体部３７３Ｕから結線端子３７０の接続部３７４Ｕ，３７４Ｄを介して接続導体部３７１Ｄを流れる。なお、前述のように上アームは、ＩＧＢＴ３２８とダイオード１５６を並列接続した回路部を２組並列に接続して構成される。よって、上記（２）の電流経路において、電流は、素子側接続導体部３７２Ｕにて２つに分岐され、分岐された電流は２組の回路部へそれぞれ流れる。   A current path of the power module 300 will be described with reference to FIG. A path of a current flowing through the upper arm circuit 151 of the power module 300 is shown below. (1) One side electrode of the upper arm IGBT 328 and the upper arm diode 156 (element side) from the DC positive electrode terminal 314 (not shown) through the connection conductor portion 371U and (2) from the connection conductor portion 371U through the element side connection conductor portion 372U. (3) Connection conductor portion 373U from the other electrode of upper arm IGBT 328 and upper arm diode 156 via wire 336, (4) Connection from connection conductor portion 373U The connection conductor portion 371D flows through the connection portions 374U and 374D of the terminal 370. As described above, the upper arm is configured by connecting two sets of circuit units in which IGBT 328 and diode 156 are connected in parallel, in parallel. Therefore, in the current path of (2) above, the current is branched into two at the element side connection conductor portion 372U, and the branched current flows to the two sets of circuit portions.

パワーモジュール３００の下アーム回路１５２に流れる電流経路を以下に示す。（１）接続導体部３７１Ｄから素子側接続導体部３７２Ｄを介して下アーム用ＩＧＢＴ３３０および上アーム用ダイオード１６６の一方側電極（素子側接続導体部３７２Ｄと接続された側の電極）、（２）下アーム用ＩＧＢＴ３３０および下アーム用ダイオード１６６の他方側電極からワイヤ３３６を介して接続導体部３７３Ｄ、（３）接続導体部３７３Ｄから不図示の直流負極端子３１６を流れる。なお、上アームと同様に下アームは、ＩＧＢＴ３３０とダイオード１６６を並列接続した回路部を２組並列に接続して構成されるので、上記（１）の電流経路において、電流は、素子側接続導体部３７１Ｄにて２つに分岐され、分岐された電流は２組の回路部へそれぞれ流れる。   A current path flowing in the lower arm circuit 152 of the power module 300 is shown below. (1) One side electrode of the lower arm IGBT 330 and the upper arm diode 166 from the connection conductor portion 371D through the element side connection conductor portion 372D (the electrode on the side connected to the element side connection conductor portion 372D), (2) From the other side electrode of the lower arm IGBT 330 and the lower arm diode 166, the connection conductor portion 373D flows through the wire 336, and (3) the DC negative electrode terminal 316 (not shown) flows from the connection conductor portion 373D. In addition, since the lower arm is configured by connecting two sets of circuit units in which the IGBT 330 and the diode 166 are connected in parallel in the same manner as the upper arm, in the current path of (1) above, the current is the element side connecting conductor. It is branched into two at the section 371D, and the branched current flows to two sets of circuit sections.

ここで、上アーム回路のＩＧＢＴ３２８（およびダイオード１５６）と不図示の直流正極端子３１４とを接続するための接続導体部３７１Ｕは、絶縁基板３３４の一辺の略中央部付近に配置される。そして、ＩＧＢＴ３２８（およびダイオード１５６）は、接続導体部３７１Ｕが配設された絶縁基板３３４の一辺側とは反対側である他辺側の近傍に実装される。また、本実施形態においては、２つ備えられた接続導体部３７３Ｕは、前述の接続導体部３７１Ｕを挟んで、かつ絶縁基板３３４の一辺側に一列に配置される。   Here, the connection conductor portion 371U for connecting the IGBT 328 (and the diode 156) of the upper arm circuit and the DC positive electrode terminal 314 (not shown) is disposed near the substantially central portion of one side of the insulating substrate 334. The IGBT 328 (and the diode 156) is mounted in the vicinity of the other side that is opposite to the one side of the insulating substrate 334 on which the connection conductor portion 371U is disposed. In the present embodiment, the two connecting conductor portions 373U are arranged in a row on one side of the insulating substrate 334 with the connecting conductor portion 371U described above interposed therebetween.

このような回路パターンおよび実装パターン、すなわち、絶縁基板３３４上の回路配線パターンを、概ねＴ字形状の配線パターンと、概ねＴ字の縦棒（３７１Ｕ）の両側に、２つの配線パターン（３７１Ｕ）とし、接続端３７１Ｕ，３７３Ｕから端子を実装することで、ＩＧＢＴ３２８のスイッチング時の過渡的な電流経路は、図１２（ｂ）の矢印３５０（破線）に示すようなＭ字状の電流経路、すなわち２つの小ループ電流経路となる（矢印の方向は下アームターンオン時）。この２つの小ループ電流経路の周辺には、図１２（ｂ）の矢印３５０Ｈ方向（実線）の磁界３５０Ｈが発生する。この磁界３５０Ｈによって、絶縁基板３３４の下方に配置された金属ベース３０４に、誘導電流、いわゆる渦電流３４０が誘導される。この渦電流３４０は、前述の磁界３５０Ｈを打ち消す方向の磁界３４０Ｈを発生させ、上アーム回路で生じる寄生インダクタンスを低減させることができる。   Such a circuit pattern and a mounting pattern, that is, a circuit wiring pattern on the insulating substrate 334, has two wiring patterns (371U) on both sides of a substantially T-shaped wiring pattern and a substantially T-shaped vertical bar (371U). By mounting the terminals from the connection ends 371U and 373U, a transient current path during switching of the IGBT 328 is an M-shaped current path as indicated by an arrow 350 (broken line) in FIG. It becomes two small loop current paths (the direction of the arrow is when the lower arm is turned on). A magnetic field 350H in the direction of the arrow 350H (solid line) in FIG. 12B is generated around the two small loop current paths. The magnetic field 350H induces an induced current, so-called eddy current 340, in the metal base 304 disposed below the insulating substrate 334. The eddy current 340 generates a magnetic field 340H in a direction that cancels the magnetic field 350H, and can reduce the parasitic inductance generated in the upper arm circuit.

上述の２つの小ループ電流は、絶縁基板３３４上に流れる電流同士が打ち消し合うような２つのＵターン電流である。このため、図１２（ｂ）の磁界３５０Ｈに示すように、パワーモジュール３００の内部に、より小さいループ磁界ができるため、寄生インダクタンスを低減できる。さらに、スイッチング時に生ずる磁界ループが小さく、パワーモジュール３００内部に磁界ループを閉じ込めることができるため、パワーモジュール３００の外の筐体１２への誘導電流を低減し、制御回路基板上の回路の誤動作や、電力変換装置の外部への電磁ノイズも防止できる。   The two small loop currents described above are two U-turn currents such that currents flowing on the insulating substrate 334 cancel each other. For this reason, as shown in the magnetic field 350H of FIG. 12B, a smaller loop magnetic field is generated inside the power module 300, and therefore, the parasitic inductance can be reduced. Furthermore, since the magnetic field loop generated at the time of switching is small and the magnetic field loop can be confined in the power module 300, the induced current to the casing 12 outside the power module 300 is reduced, and the malfunction of the circuit on the control circuit board can be reduced. Electromagnetic noise to the outside of the power converter can also be prevented.

下アーム回路も前述の上アーム回路と同様な回路配線パターンおよび実装パターンとを有する。すなわち、下アーム回路のＩＧＢＴ３３０（およびダイオード１６６）と不図示の直流負極端子３１６とを接続するための接続導体部３７１Ｄは、絶縁基板３３４の一辺の略中央部付近に配置される。そして、ＩＧＢＴ３３０（およびダイオード１６６）は、接続導体部３７１Ｄが配設された絶縁基板３３４の一辺側とは反対の他辺側の近傍に実装される。また、本実施形態においては、２つ備えられた接続導体部３７３Ｄは、前述の接続導体部３７１Ｄを挟んで、かつ絶縁基板３３４の一辺側に一列に配置される。   The lower arm circuit also has a circuit wiring pattern and a mounting pattern similar to the upper arm circuit described above. That is, the connection conductor portion 371D for connecting the IGBT 330 (and the diode 166) of the lower arm circuit and the DC negative electrode terminal 316 (not shown) is disposed near the substantially central portion of one side of the insulating substrate 334. The IGBT 330 (and the diode 166) is mounted in the vicinity of the other side opposite to the one side of the insulating substrate 334 on which the connection conductor portion 371D is disposed. In the present embodiment, the two connecting conductor portions 373D are arranged in a line on one side of the insulating substrate 334 with the connecting conductor portion 371D described above interposed therebetween.

このような回路配線パターンおよび実装パターンとすることにより、下アーム回路側においても、前述の寄生インダクタンスを低減させる効果を奏する。なお、本実施形態において、各相の各アームの電流経路の入口は、例えば２つの接続導体部３７３Ｕに挟まれた接続導体部３７１Ｕとなり、一方電流経路の出口は、２つの接続導体部３７３Ｕとなっている。しかし、これら入口と出口が逆となっても、各相の各アームにおいて前述の小ループ電流経路が形成される。そのため、前述同様に、各相の各アームの寄生インダクタンス低減および電磁ノイズ防止を図ることができる。   By using such a circuit wiring pattern and a mounting pattern, the above-described parasitic inductance is also reduced on the lower arm circuit side. In the present embodiment, the entrance of the current path of each arm of each phase is, for example, the connection conductor part 371U sandwiched between the two connection conductor parts 373U, while the exit of the current path is the two connection conductor parts 373U. It has become. However, even if these inlets and outlets are reversed, the aforementioned small loop current path is formed in each arm of each phase. Therefore, as described above, it is possible to reduce the parasitic inductance of each arm of each phase and prevent electromagnetic noise.

本実施形態のコンデンサモジュール５００の詳細構造について、図１３乃至図１５を参照しながら以下説明する。図１３は本実施形態に関するコンデンサモジュールの外観構成を示す斜視図である。図１４は、図１３に示すコンデンサモジュール５００の内部が分かるように、樹脂などの充填材５２２を充填する前の状態を示す斜視図である。図１５はさらにコンデンサモジュール５００の詳細構造である積層導体にコンデンサセル５１４を固定した構造を示す図である。   The detailed structure of the capacitor module 500 of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. FIG. 13 is a perspective view showing an external configuration of the capacitor module according to this embodiment. FIG. 14 is a perspective view showing a state before filling with a filler 522 such as a resin so that the inside of the capacitor module 500 shown in FIG. 13 can be seen. FIG. 15 is a diagram showing a structure in which the capacitor cell 514 is fixed to the laminated conductor, which is a detailed structure of the capacitor module 500.

図１３乃至図１５において、５００はコンデンサモジュール、５０２はコンデンサケース、５０４は負極側コンデンサ端子、５０６は正極側コンデンサ端子、５１０は直流（バッテリ）負極側接続端子部、５１２は直流（バッテリ）正極側接続端子部、５３２は補機用正極端子、５３４は補機用負極端子、５１４はコンデンサセル、をそれぞれ表す。   13 to 15, 500 is a capacitor module, 502 is a capacitor case, 504 is a negative side capacitor terminal, 506 is a positive side capacitor terminal, 510 is a direct current (battery) negative side connection terminal, and 512 is a direct current (battery) positive electrode. Side connection terminal portions 532 are positive terminals for auxiliary machines, 534 are negative terminals for auxiliary machines, and 514 is a capacitor cell.

図１３および図１５に示されるように、負極導体板５０５と正極導体板５０７とからなる積層導体板７００が複数組、本実施形態では４組、直流（バッテリ）負極側接続端子部５１０と直流（バッテリ）正極側接続端子部５１２に対して電気的に並列に接続されている。負極導体板５０５と正極導体板５０７には、複数個のコンデンサセル５１４の正極と負極がそれぞれ並列接続されるための端子５１６と端子５１８が複数個設けられている。   As shown in FIG. 13 and FIG. 15, a plurality of laminated conductor plates 700 including negative electrode conductor plates 505 and positive electrode conductor plates 507, four in this embodiment, DC (battery) negative electrode side connection terminal portion 510 and DC (Battery) The battery is electrically connected in parallel to the positive electrode side connection terminal portion 512. The negative electrode plate 505 and the positive electrode plate 507 are provided with a plurality of terminals 516 and terminals 518 for connecting the positive and negative electrodes of the plurality of capacitor cells 514 in parallel.

図１５に示されるように、コンデンサモジュール５００の蓄電部の単位構造体であるコンデンサセル５１４は、片面にアルミなどの金属を蒸着したフィルムを２枚積層し巻回して、２枚の金属フィルムの各々を正極，負極としたフィルムコンデンサ５１５で構成する。正極，負極の電極は、巻回した軸面がそれぞれ、正極，負極電極となり、スズなどの導電材５０８を吹き付けて製造される。   As shown in FIG. 15, a capacitor cell 514 that is a unit structure of the power storage unit of the capacitor module 500 is formed by laminating and winding two films each having a metal such as aluminum deposited thereon and winding them. Each is constituted by a film capacitor 515 having a positive electrode and a negative electrode. The positive and negative electrodes are manufactured by spraying a conductive material 508 such as tin, with the wound shaft surfaces being the positive and negative electrodes, respectively.

また、図１５に示されるように、負極導体板５０５と正極導体板５０７は、薄板状の幅広導体で構成し、絶縁シート５１７を介して積層した積層構造を採用し、寄生インダクタンスを低減する。積層導体の端部には、コンデンサセルの導電材５０８と接続するための端子５１６，５１８が設けられている。端子５１６，５１８は、２個のコンデンサセル５１４の導電材５０８と、半田あるいは溶接により電気的に接続される。半田装置による半田付け作業もしくは溶接機による溶接作業が行いやすくなるように、また、コンデンサセルの検査がしやすくなるように、すなわち、端子５１６，５１８と接続される電極面がセルの外側になるように、コンデンサセルを配置するとともに、導体板の構造を設計して、１つのコンデンサセル群を構成している。このようなコンデンサセル群を用いることにより、コンデンサセル群の数を増減することにより、要求されるコンデンサ容量に対応することができる。その結果、多種多様のコンデンサモジュールに共通のコンデンサセルを使用することができ、量産に適したコンデンサモジュールとすることが可能となる。寄生インダクタンスを低減するため、また、放熱のためにも、端子５１６，５１８をそれぞれ複数設けるのが好ましい。   As shown in FIG. 15, the negative electrode conductor plate 505 and the positive electrode conductor plate 507 are configured by thin plate-like wide conductors and adopt a laminated structure in which layers are laminated via an insulating sheet 517 to reduce parasitic inductance. Terminals 516 and 518 for connecting to the conductive material 508 of the capacitor cell are provided at the end of the laminated conductor. Terminals 516 and 518 are electrically connected to conductive material 508 of two capacitor cells 514 by soldering or welding. In order to facilitate the soldering operation by the soldering apparatus or the welding operation by the welding machine, and to facilitate the inspection of the capacitor cell, that is, the electrode surfaces connected to the terminals 516 and 518 are outside the cell. Thus, the capacitor cells are arranged and the structure of the conductor plate is designed to constitute one capacitor cell group. By using such a capacitor cell group, the required capacitor capacity can be accommodated by increasing or decreasing the number of capacitor cell groups. As a result, a common capacitor cell can be used for a wide variety of capacitor modules, and a capacitor module suitable for mass production can be obtained. In order to reduce the parasitic inductance and to dissipate heat, it is preferable to provide a plurality of terminals 516 and 518, respectively.

薄板状の幅広導体である負極導体板５０５と正極導体板５０７の一方の端部には、積層導体板７００と接続するための負極側コンデンサ端子５０４，正極側コンデンサ端子５０６が設けられている。負極導体板５０５と正極導体板５０７の他方の端部には、バッテリ電力を受電する端子に接続する直流負極側接続端子５１０，直流正極側接続端子５１２が設けられている。   At one end of the negative electrode conductor plate 505 and the positive electrode conductor plate 507 which are thin plate-like wide conductors, a negative electrode side capacitor terminal 504 and a positive electrode side capacitor terminal 506 for connection to the laminated conductor plate 700 are provided. At the other end of the negative electrode conductor plate 505 and the positive electrode conductor plate 507, a DC negative electrode side connection terminal 510 and a DC positive electrode side connection terminal 512 that are connected to a terminal that receives battery power are provided.

図１４に示すコンデンサモジュール５００は、２個のコンデンサセルを１単位とするコンデンサセル群を２列縦に配置して構成している。コンデンサモジュール５００の外部との接続端子として、積層導体板７００と接続する２対の負極側コンデンサ端子５０４，正極側コンデンサ端子５０６と、バッテリ電力を受電する直流正負極側接続端子５１０および５１２と、補機用インバータのパワーモジュール３００に給電する補機用正負極端子５３２および５３４とが用いられている。負極側コンデンサ端子５０４，正極側コンデンサ端子５０６には開口部５０９，５１１が形成され、パワーモジュール３００の直流正負極端子３１６，３１４がボルト固定できるように、開口部５０９，５１１の裏側にナットが溶接されている。   The capacitor module 500 shown in FIG. 14 is configured by arranging capacitor cell groups each having two capacitor cells as one unit in two columns. As connection terminals to the outside of the capacitor module 500, two pairs of negative electrode side capacitor terminals 504 connected to the laminated conductor plate 700, positive electrode side capacitor terminals 506, DC positive and negative electrode side connection terminals 510 and 512 for receiving battery power, Auxiliary equipment positive and negative terminals 532 and 534 for supplying power to the power module 300 of the auxiliary equipment inverter are used. Openings 509 and 511 are formed in the negative capacitor terminal 504 and the positive capacitor terminal 506, and nuts are provided on the back side of the openings 509 and 511 so that the DC positive and negative terminals 316 and 314 of the power module 300 can be bolted. Welded.

コンデンサケース５０２は、端子カバー５２０を備え、端子の位置を決めるとともに、電力変換装置の筐体１２との絶縁をとる。また、コンデンサケース５０２は、セル群の位置決めのための、仕切りがセル群とセル群の間に設ける。コンデンサケース５０２の材料としては、熱伝導性に優れた材料を用い、コンデンサセル群とコンデンサセル群の間の仕切りに放熱用の熱伝導性のよい材料を埋め込んでもよい。   The capacitor case 502 includes a terminal cover 520, determines the position of the terminal, and insulates the casing 12 of the power converter. The capacitor case 502 is provided with a partition between the cell groups for positioning the cell groups. As a material of the capacitor case 502, a material having excellent heat conductivity may be used, and a material having good heat conductivity for heat dissipation may be embedded in a partition between the capacitor cell group.

コンデンサモジュール５００では、コンデンサセル内部のフィルム上に蒸着された金属薄膜，内部導体（端子）の電気抵抗により、スイッチング時にリップル電流が流れると発熱する。コンデンサセルの耐湿のため、コンデンサセル，内部導体（端子）は、コンデンサケース５０２に樹脂で含浸（モールド）する。このため、コンデンサセルや内部導体は、樹脂を介してコンデンサケース５０２と密着した状態となり、コンデンサセルの発熱がケースに伝わりやすい構造になる。さらに本構造では、負極導体板５０５，正極導体板５０７とコンデンサセルの導電材５０８と端子５１６，５１８を直接接続するため、コンデンサセルの発熱が負極，正極導体に直接伝わり、幅広導体によりモールド樹脂へ熱が伝わりやすい構造となる。このため、図７のように、コンデンサケース５０２から下部カバー３２、下部カバー３２から筐体１２さらに流路１９へ熱が良好に伝わり、放熱性を確保できる。   In the capacitor module 500, heat is generated when a ripple current flows during switching due to the electrical resistance of the metal thin film and the inner conductor (terminal) deposited on the film inside the capacitor cell. For the moisture resistance of the capacitor cell, the capacitor cell and the inner conductor (terminal) are impregnated (molded) with resin in the capacitor case 502. For this reason, the capacitor cell and the internal conductor are in close contact with the capacitor case 502 through the resin, and the heat generated by the capacitor cell is easily transmitted to the case. Further, in this structure, the negative electrode conductor plate 505, the positive electrode conductor plate 507, the conductive material 508 of the capacitor cell, and the terminals 516 and 518 are directly connected, so that the heat generated in the capacitor cell is directly transmitted to the negative electrode and positive electrode conductor, The structure is easy to transfer heat to. For this reason, as shown in FIG. 7, heat is transferred well from the capacitor case 502 to the lower cover 32, from the lower cover 32 to the housing 12, and further to the flow path 19, thereby ensuring heat dissipation.

図１４に示すように、本実施形態では、負極導体板５０５および正極導体板５０７の積層構造を２列縦に独立して配置してコンデンサモジュールを構成している。これら２列の負極導体板５０５および正極導体板５０７を一体の幅広導体板として、全てのコンデンサセル５１４をこの幅広導体板に接続する構成としてもよい。これにより、部品点数を削減することができ、生産性を向上させることができるとともに、全てのコンデンサセル５１４の静電容量を略均等に使用することができ、コンデンサモジュール５００全体の部品寿命を伸ばすことができる。さらに、幅広導体板を使用することで、寄生インダクタンスを低減することができる。   As shown in FIG. 14, in this embodiment, a capacitor module is configured by independently arranging a laminated structure of a negative electrode conductor plate 505 and a positive electrode conductor plate 507 vertically in two rows. These two rows of negative electrode conductor plate 505 and positive electrode conductor plate 507 may be configured as an integral wide conductor plate, and all capacitor cells 514 may be connected to the wide conductor plate. As a result, the number of components can be reduced, productivity can be improved, and the capacitances of all capacitor cells 514 can be used substantially evenly, thereby extending the component life of the entire capacitor module 500. be able to. Furthermore, parasitic inductance can be reduced by using a wide conductor plate.

図１６（ａ）は、本実施形態に係る電力変換装置２００において、コンデンサモジュール５００，積層導体板７００、および２つのパワーモジュール３００のみを抜き出した斜視図である。図１６（ｂ）は、積層導体板７００の分解斜視図である。   FIG. 16A is a perspective view in which only the capacitor module 500, the laminated conductor plate 700, and the two power modules 300 are extracted from the power conversion device 200 according to the present embodiment. FIG. 16B is an exploded perspective view of the laminated conductor plate 700.

図１６（ａ）に示されるように、交流端子１５９と反対側に、２つのパワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００との電気的な接続部が設けられている。パワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００との電気的な接続は、平板上の積層導体板７００によって行われる。   As shown in FIG. 16A, electrical connection portions between the two power modules 300 and the capacitor module 500 are provided on the side opposite to the AC terminal 159. Electrical connection between the power module 300 and the capacitor module 500 is performed by a laminated conductor plate 700 on a flat plate.

筺体１２上に固定されたコンデンサケース５０２内には、多数のコンデンサセル５１４（不図示）が収納され、コンデンサモジュール５００の負極側コンデンサ端子５０４および正極側コンデンサ端子５０６は、コンデンサケース５０２の一方の長辺に沿って配列されている。図１７（ａ）に示されるように負極側コンデンサ端子５０４および正極側コンデンサ端子５０６の上端部の正極接続部および負極接続部５０４ｃ，５０６ｂは、コンデンサセル５１４の上面より突き出た位置に配置されている。   A large number of capacitor cells 514 (not shown) are accommodated in the capacitor case 502 fixed on the housing 12, and the negative electrode side capacitor terminal 504 and the positive electrode side capacitor terminal 506 of the capacitor module 500 are one of the capacitor cases 502. It is arranged along the long side. As shown in FIG. 17A, the positive electrode connecting portion and the negative electrode connecting portions 504c and 506b at the upper end portions of the negative electrode side capacitor terminal 504 and the positive electrode side capacitor terminal 506 are arranged at positions protruding from the upper surface of the capacitor cell 514. Yes.

パワーモジュール３００と接続される積層導体板７００は、パワーモジュール３００を覆うように配置される。そして、負極側コンデンサ端子５０４及び正極側コンデンサ端子５０６は、コンデンサケース５０２の開口面から立ち上がった構造のＬ字構造を形成しており、このＬ字構造の負極側コンデンサ端子５０４および正極側コンデンサ端子５０６の上端部の正極接続部５０６ｂおよび負極接続部５０４ｃが、電力変換装置２００の組立時において、積層導体板７００に直接に当接してボルトで接続されることとなる。   The laminated conductor plate 700 connected to the power module 300 is disposed so as to cover the power module 300. The negative-side capacitor terminal 504 and the positive-side capacitor terminal 506 form an L-shaped structure that rises from the opening surface of the capacitor case 502. The L-shaped negative-electrode side capacitor terminal 504 and the positive-side capacitor terminal The positive electrode connecting portion 506b and the negative electrode connecting portion 504c at the upper end of 506 are in direct contact with the laminated conductor plate 700 and connected with bolts when the power converter 200 is assembled.

図１６（ｂ）に示されるように、この積層導体板７００は、平板状の正極側導体板７０２および負極側導体板７０４と、これら正極側導体板７０２と負極側導体板７０４に挟まれる絶縁シート７０６により構成されている。すなわち積層導体板７００は積層構造として形成されているので、パワーモジュール３００からコンデンサモジュール５００までの寄生インダクタンスの低減を図ることができる。   As shown in FIG. 16B, this laminated conductor plate 700 is composed of a flat positive electrode side conductor plate 702 and a negative electrode side conductor plate 704, and insulation sandwiched between the positive electrode side conductor plate 702 and the negative electrode side conductor plate 704. The sheet 706 is configured. That is, since the laminated conductor plate 700 is formed as a laminated structure, the parasitic inductance from the power module 300 to the capacitor module 500 can be reduced.

図１６（ａ）および図９（ｂ）に示すように、複数の上アーム制御端子３２０Ｕは、パワーモジュール３００のＡ辺側（図９（ｂ）参照）の中央部付近に寄せて配置される。すなわち、Ｕ相制御ピンをＶ相制御ピンに寄せ、Ｗ相制御ピンをＶ相制御ピンに寄せ、パワーモジュール３００のＡ辺側の中央部付近に一列に上アーム制御端子３２０Ｕが配置されている。そして、積層導体板７００は、この複数の上アーム制御端子３２０Ｕを貫通するための透孔７０５を有し、この透孔７０５の両脇においても、正極側導体板７０２と負極側導体板７０４とが積層されている。これらの構成により、負極側導体板７０４と正極側導体板７０２との積層面積を広げることができ、さらにパワーモジュール３００からコンデンサモジュール５００までの寄生インダクタンスの低減を図ることができる。   As shown in FIGS. 16A and 9B, the plurality of upper arm control terminals 320U are arranged close to the central portion on the A side of the power module 300 (see FIG. 9B). . That is, the U-phase control pin is brought closer to the V-phase control pin, the W-phase control pin is brought closer to the V-phase control pin, and the upper arm control terminals 320U are arranged in a row near the central portion on the A side of the power module 300. . The laminated conductor plate 700 has through holes 705 for penetrating the plurality of upper arm control terminals 320U, and the positive electrode side conductor plate 702 and the negative electrode side conductor plate 704 are provided on both sides of the through hole 705. Are stacked. With these configurations, the lamination area of the negative electrode side conductor plate 704 and the positive electrode side conductor plate 702 can be increased, and further, the parasitic inductance from the power module 300 to the capacitor module 500 can be reduced.

図９（ｂ）に示すパワーモジュール３００のＡ辺側の中央部付近、すなわち上アーム制御端子３２０Ｕ付近にボス３２１を配置する。このボス３２１に、ドライバ回路１７４が実装されたドライバ回路基板２２を固定するとともに、上アーム制御端子３２０Ｕをドライバ回路基板２２に形成された孔に貫通させる。その後、ドライバ回路基板２２上の端子とアーム制御端子３２０Ｕとを溶接等により接合させる。このような構成により、上アーム制御端子３２０Ｕとドライバ回路基板２２上の端子との接合部が、ボス３２１に対して近い距離となるので、車両走行時における耐振動が向上する。   A boss 321 is arranged in the vicinity of the central portion on the A side of the power module 300 shown in FIG. 9B, that is, in the vicinity of the upper arm control terminal 320U. The driver circuit board 22 on which the driver circuit 174 is mounted is fixed to the boss 321, and the upper arm control terminal 320 </ b> U is passed through a hole formed in the driver circuit board 22. Thereafter, the terminal on the driver circuit board 22 and the arm control terminal 320U are joined by welding or the like. With such a configuration, the joint between the upper arm control terminal 320U and the terminal on the driver circuit board 22 is close to the boss 321, so that vibration resistance during vehicle travel is improved.

ドライバ回路基板２２は積層導体板７００の上方に配置される。そこで、図１７（ｂ）に示すように、積層導体板７００は、ドライバ回路基板２２側に負極側導体板７０４を備え、一方、パワーモジュール３００側に正極側導体板７０２を備える。これにより、高電圧となる正極側導体板７０２とドライバ回路基板２２との間には、低電圧の負極側導体板７０４および絶縁シート７０６が存在し、ドライバ回路基板２２が高電圧に触れることを防止させることができる。   The driver circuit board 22 is disposed above the laminated conductor plate 700. Therefore, as shown in FIG. 17B, the laminated conductor plate 700 includes a negative conductor plate 704 on the driver circuit board 22 side, and a positive conductor plate 702 on the power module 300 side. As a result, the low-voltage negative-side conductor plate 704 and the insulating sheet 706 exist between the positive-side conductor plate 702 and the driver circuit board 22 that are at a high voltage, and the driver-circuit board 22 is exposed to the high voltage. Can be prevented.

図１６（ｂ）に示すように、正極側導体板７０２は、パワーモジュール３００の上方にまたがって配置され、さらに２つのパワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００とを結線する。同様に、負極側導体板７０４は、パワーモジュール３００の上方にまたがって配置され、パワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００とを結線する。
これにより、積層導体板７００が幅広になるので、パワーモジュール３００からコンデンサモジュール５００までの寄生インダクタンスを低減させることができる。 As shown in FIG. 16 (b), the positive electrode side conductor plate 702 is disposed over the power module 300, and further connects the two power modules 300 and the capacitor module 500. Similarly, the negative electrode side conductive plate 704 is disposed over the power module 300 and connects the power module 300 and the capacitor module 500.
Thereby, since the laminated conductor plate 700 becomes wide, the parasitic inductance from the power module 300 to the capacitor module 500 can be reduced.

図９に示すように、パワーモジュール３００は、正極側接続部３１４ａと負極側接続部３１６ａを１組として、パワーモジュール３００の一辺側に１組の接続部３１４ａ，３１６ａが配置され、その反対側の辺に他の１組の接続部３１４ａ，３１６ａが配置される。
積層導体板７００は、これら２組の接続部３１４ａ，３１６ａの上方にまたがって配置され、さらに各接続部３１４ａ，３１６ａとボルトにより接続される。これにより、コンデンサモジュール５００から供給される直流電流が、１組の接続部３１４ａ，３１６ａ側に集中することが無くなるため、すなわち、２組の接続部３１４ａ，３１６ａに直流電流が分散されることになるため、パワーモジュール３００からコンデンサモジュール５００までのインダクタンスを低減させることができる。 As shown in FIG. 9, the power module 300 includes a positive electrode side connection portion 314a and a negative electrode side connection portion 316a as one set, and one set of connection portions 314a and 316a is arranged on one side of the power module 300, and the opposite side. Another set of connection portions 314a and 316a is arranged on the side of the.
The laminated conductor plate 700 is disposed over the two sets of connection portions 314a and 316a, and is further connected to the connection portions 314a and 316a by bolts. As a result, the direct current supplied from the capacitor module 500 is not concentrated on the one set of connection portions 314a and 316a, that is, the direct current is distributed to the two sets of connection portions 314a and 316a. Therefore, the inductance from the power module 300 to the capacitor module 500 can be reduced.

前述したように、コンデンサモジュール５００には、複数のコンデンサセル５１４が内蔵されている。本実施形態においては、２つのコンデンサセル５１４でコンデンサセル群を構成し、このコンデンサセル群を２組設けている。さらに各組に対応した幅広導体（正極導体板５０７および負極導体板５０５）を備えている。図１４に示されるように、負極側コンデンサ端子５０４および正極側コンデンサ端子５０６は、それぞれの幅広導体に一つずつ接続される。本実施形態においては、これらすべての負極側コンデンサ端子５０４および正極側コンデンサ端子５０６を、１組の積層導体板７００に電気的に接続させる。
これにより、パワーモジュール３００に対して、全てのコンデンサセル５１４が電気的に接続される関係となり、全てのコンデンサセル５１４の静電容量を略均等に使用することができ、コンデンサモジュール５００全体の部品寿命を伸ばすことができる。また、この１組の積層導体板７００を用いることにより、コンデンサモジュール５００内部を、２つのコンデンサセル５１４で構成されるコンデンサセル群ごとに分割させて構成させることができ、モータジェネレータ１９２の電流容量に合わせて、コンデンサセル群を構成するコンデンサセル５１４の単位数を容易に変更させることができる。 As described above, the capacitor module 500 has a plurality of capacitor cells 514 built therein. In this embodiment, two capacitor cells 514 constitute a capacitor cell group, and two sets of the capacitor cell groups are provided. Further, wide conductors (positive conductor plate 507 and negative conductor plate 505) corresponding to each set are provided. As shown in FIG. 14, the negative-side capacitor terminal 504 and the positive-side capacitor terminal 506 are connected to the wide conductors one by one. In this embodiment, all of these negative electrode side capacitor terminals 504 and positive electrode side capacitor terminals 506 are electrically connected to a set of laminated conductor plates 700.
As a result, all the capacitor cells 514 are electrically connected to the power module 300, and the capacitances of all the capacitor cells 514 can be used substantially evenly. Life can be extended. Further, by using this one set of laminated conductor plates 700, the inside of the capacitor module 500 can be divided for each capacitor cell group constituted by two capacitor cells 514, and the current capacity of the motor generator 192 can be configured. Accordingly, the number of units of the capacitor cells 514 constituting the capacitor cell group can be easily changed.

積層導体板７００を構成する正極側導体板７０２と負極側導体板７０４は、寄生インダクタンスを小さくするために、それらの隙間距離をできるだけ小さくすることが望ましい。例えば、積層導体板７００に、パワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００を結線するための曲げ構造部が存在する場合には、その曲げ構造部には、平板部よりも大きい隙間距離が生じてしまい、寄生インダクタンスが大きくなってしまう。   It is desirable that the positive electrode side conductor plate 702 and the negative electrode side conductor plate 704 constituting the laminated conductor plate 700 have a gap distance as small as possible in order to reduce the parasitic inductance. For example, when the laminated conductor plate 700 has a bent structure portion for connecting the power module 300 and the capacitor module 500, a larger gap distance than that of the flat plate portion is generated in the bent structure portion. Inductance will increase.

そこで、本実施形態に係るパワーモジュール３００の正極側接続部３１４ａ，負極側接続部３１６ａ、およびコンデンサモジュール５００の正極側接続部５０４ｃ，負極側接続部５０６ｂは、略同一平面上に配置されるように構成する。これにより、平板状の積層導体板７００を用いることができるため、正極側導体板７０２と負極側導体板７０４の隙間距離を小さくして、寄生インダクタンスを低減させることができる。   Therefore, the positive electrode side connection portion 314a and the negative electrode side connection portion 316a of the power module 300 according to the present embodiment, and the positive electrode side connection portion 504c and the negative electrode side connection portion 506b of the capacitor module 500 are arranged on substantially the same plane. Configure. Thereby, since the flat laminated conductor plate 700 can be used, the gap distance between the positive electrode side conductor plate 702 and the negative electrode side conductor plate 704 can be reduced, and the parasitic inductance can be reduced.

図１７（ａ）は、図１６に示すパワーモジュール３００と積層導体板７００の接続箇所３８０（図１６（ａ）参照）の拡大図を示している。   FIG. 17A shows an enlarged view of a connection portion 380 (see FIG. 16A) between the power module 300 and the laminated conductor plate 700 shown in FIG.

図１７（ａ）に示されるように、負極側接続部３１６ａおよび正極側接続部３１４ａは、直流正極端子３１４および直流負極端子３１６の端部を反対方向に屈曲させて構成され、これら負極側接続部３１６ａおよび正極側接続部３１４ａに対して、積層した積層導体板７００の負極側導体板７０４，正極側導体板７０２をそれぞれ接続する。これにより、ＩＧＢＴ３２８，３３０のスイッチング時に瞬時に流れる負極側の電流は、図１７（ａ）に示す電流経路３８２のようになるため、負極導体板の接続部７０４ａと負極側接続部３１６ａとの間でＵターン電流が形成される。したがって、負極側導体板７０４の接続部７０４ａの周りに発生する磁束と負極側接続部３１６ａの周りに発生する磁束が打ち消し合うので、インダクタンスの低減を図ることができる。   As shown in FIG. 17A, the negative electrode side connection portion 316a and the positive electrode side connection portion 314a are configured by bending the ends of the DC positive electrode terminal 314 and the DC negative electrode terminal 316 in opposite directions, and these negative electrode side connections The negative electrode side conductor plate 704 and the positive electrode side conductor plate 702 of the laminated conductor plate 700 are connected to the part 316a and the positive electrode side connection part 314a, respectively. As a result, the current on the negative electrode side that instantaneously flows during switching of the IGBTs 328 and 330 becomes like a current path 382 shown in FIG. A U-turn current is formed. Therefore, since the magnetic flux generated around the connection portion 704a of the negative electrode side conductor plate 704 and the magnetic flux generated around the negative electrode side connection portion 316a cancel each other, the inductance can be reduced.

一方、正極導体板の接続部７０２ａの電流は、図１７（ａ）に示されるような電流経路３８４を通る。この正極導体板の接続部７０２ａの上方には負極側導体板７０４が配置されているため、正極導体板の接続部７０２ａの電流方向と、負極側導体板７０４の電流方向とが逆方向となり、それぞれの電流によって生じる磁束が打ち消し合うことになる。その結果、正極導体板の接続部７０２ａの寄生インダクタンスを低減することができる。   On the other hand, the current of the positive electrode conductor plate connection portion 702a passes through a current path 384 as shown in FIG. Since the negative electrode side conductor plate 704 is arranged above the connection part 702a of the positive electrode conductor plate, the current direction of the connection part 702a of the positive electrode conductor plate is opposite to the current direction of the negative electrode side conductor plate 704, Magnetic fluxes generated by the respective currents cancel each other. As a result, the parasitic inductance of the connecting portion 702a of the positive conductor plate can be reduced.

また、図１７（ａ）に示されるように、絶縁紙３１８と絶縁シート７０６は、上下方向に重なる領域を有するようにそれぞれ配置される。さらに、ボルト等により積層導体板７００を負極側接続部３１６ａおよび正極側接続部３１４ａに固定した場合に、絶縁紙３１８と絶縁シート７０６は、積層導体板７００と正極側接続部３１４ａによって挟まれることがない領域、つまり圧縮応力が加わらない領域を有するように配置される。これにより、接続部における正極と負極間との絶縁、具体的には正極側接続部３１４ａと負極側導体板７０４との絶縁を確保することができる。   In addition, as shown in FIG. 17A, the insulating paper 318 and the insulating sheet 706 are arranged so as to have regions overlapping in the vertical direction. Furthermore, when the laminated conductor plate 700 is fixed to the negative electrode side connecting portion 316a and the positive electrode side connecting portion 314a with bolts or the like, the insulating paper 318 and the insulating sheet 706 are sandwiched between the laminated conductor plate 700 and the positive electrode side connecting portion 314a. It arrange | positions so that it may have an area | region which does not have, ie, an area | region where a compressive stress is not applied. Thereby, the insulation between the positive electrode and the negative electrode in the connection part, specifically, the insulation between the positive electrode side connection part 314a and the negative electrode side conductor plate 704 can be secured.

図１７（ｂ）は、積層導体板７００の接続箇所（パイプ）３９０の拡大図（図１６（ａ）参照）を示す。図１７（ｂ）に示されるように、コンデンサモジュール５００の正極側接続部５０６ｂおよび負極側接続部５０４ｃは、それぞれ反対方向に屈曲させて構成され、それぞれの上面に積層導体板７００の正極側導体板７０２および負極側導体板７０４をそれぞれ接続する。これにより、ＩＧＢＴ３２８，３３０のスイッチング時に瞬時に流れる負極側の電流は、図１７（ｂ）に示す電流経路３９２のようになるため、負極側導体板７０４の接続部７０４ｃとコンデンサモジュール５００の負極側接続部５０４ｃとの間でＵターン電流が形成される。したがって、負極側導体板７０４の接続部７０４ａの周りに発生する磁束と負極側接続部５０４ｃの周りに発生する磁束が打ち消し合うので、インダクタンスの低減を図ることができる。   FIG. 17B shows an enlarged view (see FIG. 16A) of the connection portion (pipe) 390 of the laminated conductor plate 700. As shown in FIG. 17B, the positive electrode side connection portion 506b and the negative electrode side connection portion 504c of the capacitor module 500 are configured to be bent in opposite directions, and the positive electrode side conductor of the multilayer conductor plate 700 is formed on each upper surface. The plate 702 and the negative conductor plate 704 are connected to each other. As a result, the current on the negative electrode side that instantaneously flows during switching of the IGBTs 328 and 330 becomes a current path 392 shown in FIG. 17B, so that the connection portion 704 c of the negative electrode conductor plate 704 and the negative electrode side of the capacitor module 500 A U-turn current is formed with the connection portion 504c. Therefore, since the magnetic flux generated around the connection portion 704a of the negative electrode side conductor plate 704 and the magnetic flux generated around the negative electrode side connection portion 504c cancel each other, the inductance can be reduced.

同様に、ＩＧＢＴ３２８，３３０のスイッチング時に瞬時に流れる正極側の電流は、図１５（ｂ）に示されるような電流経路３９４を通る。すなわち、正極導体板の接続部７０２ｂとコンデンサモジュール５００の正極側接続部５０６ｂとの間でＵターン電流が形成される。したがって、正極側導体板７０２の接続部７０２ｂの周りに発生する磁束と正極側接続部５０６ｂの周りに発生する磁束が打ち消し合うので、インダクタンスの低減を図ることができる。   Similarly, the current on the positive electrode side that instantaneously flows during switching of the IGBTs 328 and 330 passes through a current path 394 as shown in FIG. That is, a U-turn current is formed between the connecting portion 702 b of the positive electrode conductor plate and the positive electrode side connecting portion 506 b of the capacitor module 500. Therefore, since the magnetic flux generated around the connection portion 702b of the positive electrode side conductor plate 702 and the magnetic flux generated around the positive electrode side connection portion 506b cancel each other, the inductance can be reduced.

また、図１７（ｂ）に示されるように、絶縁シート５１７と絶縁シート７０６は、上下方向に重なる領域を有するようにそれぞれ配置される。さらに、ボルト等により積層導体板７００をコンデンサモジュール５００の正極側接続部５０６ｂおよび負極側接続部５０４ｃに固定した場合に、絶縁シート５１７と絶縁シート７０６は、積層導体板７００と正極側接続部５０６ｂによって挟まれることがない領域、つまり圧縮応力が加わらない領域を有するように配置される。これにより、接続部における正極と負極間との絶縁、具体的には正極側接続部５０６ｂと負極側導体板７０４との絶縁を確保することができる。   Further, as shown in FIG. 17B, the insulating sheet 517 and the insulating sheet 706 are arranged so as to have regions overlapping in the vertical direction. Furthermore, when the laminated conductor plate 700 is fixed to the positive electrode side connecting portion 506b and the negative electrode side connecting portion 504c of the capacitor module 500 with bolts or the like, the insulating sheet 517 and the insulating sheet 706 are connected to the laminated conductor plate 700 and the positive electrode side connecting portion 506b. It arrange | positions so that it may have the area | region which is not pinched | interposed by, ie, the area | region where a compressive stress is not added. Thereby, the insulation between the positive electrode and the negative electrode in the connection part, specifically, the insulation between the positive electrode side connection part 506b and the negative electrode side conductor plate 704 can be secured.

実施形態と変形例の一つ、もしくは複数を組み合わせることも可能である。変形例をどのように組み合わせることも可能である。   It is also possible to combine one or a plurality of embodiments and modifications. Any combination of the modified examples is possible.

以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態の構成に何ら限定されるもの
ではない。 The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment.

１１ 金属ベース板
１２ 筐体
１３ 入口配管
１４ 出口配管
１７ 直流ターミナル
１８ 交流ターミナル
１９ 流路
１９ａ 第１流路部
１９ｂ 第２流路部
１９ｃ 第３流路部
１９ｄ 第４流路部
１９ｆ 第１中継流路部
１９ｇ 第２中継流路部
２０ 制御回路基板
２１ コネクタ
２２ ドライバ回路基板
２３ 基板間コネクタ
３０ 上部カバー
３１ 上部ケース
３２ 下部カバー
４３ 補機用インバータ装置
５１ 第１流路形成体
５２ 第２流路形成体
５５ 中継流路形成体
５７ サブアッセンブリ
６１ 第１収納領域
６２ 第２収納領域
１１０ ハイブリッド電気自動車
１１２ 前輪
１１４ 前輪車軸
１１６ 前輪側ＤＥＦ
１１８ 変速機
１２０ エンジン
１２２ 動力分配機構
１２３〜１３０ 歯車
１３６ バッテリ
１３８ 直流コネクタ
１４０，１４２ インバータ装置
１４４ インバータ回路
１５０ 上下アームの直列回路
１５１ 上アーム回路
１５２ 下アーム回路
１５３ 上アームのコレクタ電極
１５４ 上アームのゲート電極端子
１５５ 上アームの信号用エミッタ電極端子
１５６ 上アームのダイオード
１５７ 正極（Ｐ）端子
１５８ 負極（Ｎ）端子
１５９ 交流端子
１６３ 下アームのコレクタ電極
１６４ 下アームのゲート電極端子
１６５ 下アームの信号用エミッタ電極端子
１６６ 下アームのダイオード
１６９ 中間電極
１７０ 制御部
１７２ 制御回路
１７４ ドライバ回路
１７６，１８２ 信号線
１８０ 電流センサ
１８６ 交流電力線
１８８ 交流コネクタ
１９２，１９４ モータジェネレータ
１９５ モータ（補機用＝エアコン，オイルポンプ，冷却ポンプ）
２００ 電力変換装置
３００ パワーモジュール（半導体モジュール）
３０２ パワーモジュールケース
３０４ 金属ベース
３０５ フィン
３０６ 交流バスバー
３０８ Ｕ相交流バスバー
３１０ Ｖ相交流バスバー
３１２ Ｗ相交流バスバー
３１４ 直流正極端子
３１５，５０７ 正極導体板
３１６ 直流負極端子
３１７，５０５ 負極導体板
３１８ 絶縁紙
３２０ パワーモジュール制御端子
３２２ チップ保護用レジンまたはシリコンゲル
３２４ 交流バスバー保持用（位置決め）ピン
３２６ ＩＧＢＴ
３２８ 上アーム用ＩＧＢＴ
３２９，３３１，３３３ 導体
３３０ 下アーム用ＩＧＢＴ
３３４ 絶縁基板
３３５ インダクタンス成分（等価回路）
３３７ はんだ
３３８ 電流の流れ
３３９ 接合部（直流正極バスバー用）
３４０ 渦電流
３４１ 接合部（直流負極バスバー用）
３５０，３６０，３７０ ボルト
３５１，３６１ ボルト頭
３８０，３９０ 接続箇所
４００，４０２，４０４ 開口部
４０１ 入口孔
４０３ 出口孔
４０６ 貫通穴
４０８ 隔壁
４１０ 支持部
４１２ ボルト孔（パワージュール固定用）
５００ コンデンサモジュール
５０２ コンデンサケース
５０４ 負極側コンデンサ端子
５０６ 正極側コンデンサ端子
５０８ 導電材
５０９，５１１ 開口部（端子固定用）
５１０ 直流（バッテリ）負極側接続端子部
５１２ 直流（バッテリ）正極側接続端子部
５１４ コンデンサセル
５１５ フィルムコンデンサ
５１６，５１８ 端子
５１７ 絶縁シート
５２０ 端子カバー
５２２ 充填材
５３２ 補機用正極端子
５３４ 補機用負極端子
６００ コレクタ電流
６０２ ターンオン時ゲート電圧波形
６０４ ターンオン時コレクタ電圧波形
６０６ ターンオン時コレクタ電流波形
６０８ ダイオード
６１０ インダクタンス負荷
６１２ 還流
６１４ 電流ピーク
６１６ ミラー期間
６１８ 電流の流れ（正極側）
６２０ 電流の流れ（負極側）
６２２ ターンオフ時ゲート電圧波形
６２４ ターンオフ時コレクタ電流波形
６２６ ターンオフ時コレクタ電圧波形
６２８ 電圧ピーク
７００ 積層導体板
７０２ 正極側導体板
７０４ 負極側導体板 11 Metal Base Plate 12 Housing 13 Inlet Pipe 14 Outlet Pipe 17 DC Terminal 18 AC Terminal 19 Channel 19a First Channel Part 19b Second Channel Part 19c Third Channel Part 19d Fourth Channel Part 19f First Relay Flow path portion 19g Second relay flow path portion 20 Control circuit board 21 Connector 22 Driver circuit board 23 Inter-board connector 30 Upper cover 31 Upper case 32 Lower cover 43 Auxiliary machine inverter device 51 First flow path forming body 52 Second flow Road formation body 55 Relay flow path formation body 57 Subassembly 61 First storage area 62 Second storage area 110 Hybrid electric vehicle 112 Front wheel 114 Front wheel axle 116 Front wheel side DEF
118 Transmission 120 Engine 122 Power distribution mechanism 123-130 Gear 136 Battery 138 DC connector 140, 142 Inverter device 144 Inverter circuit 150 Upper and lower arm series circuit 151 Upper arm circuit 152 Lower arm circuit 153 Upper arm collector electrode 154 Upper arm Gate electrode terminal 155 Upper arm signal emitter electrode terminal 156 Upper arm diode 157 Positive electrode (P) terminal 158 Negative electrode (N) terminal 159 AC terminal 163 Lower arm collector electrode 164 Lower arm gate electrode terminal 165 Lower arm signal Emitter electrode terminal 166 Lower arm diode 169 Intermediate electrode 170 Control unit 172 Control circuit 174 Driver circuit 176, 182 Signal line 180 Current sensor 186 AC power line 188 AC connector 192, 194 Data generator 195 motor (auxiliary equipment = air conditioner, oil pump, cooling pump)
200 Power converter 300 Power module (semiconductor module)
302 Power module case 304 Metal base 305 Fin 306 AC bus bar 308 U-phase AC bus bar 310 V-phase AC bus bar 312 W-phase AC bus bar 314 DC positive terminal 315, 507 Positive conductor plate 316 DC negative terminal 317, 505 Negative conductor plate 318 Insulating paper 320 Power module control terminal 322 Chip protection resin or silicone gel 324 AC bus bar holding (positioning) pin 326 IGBT
328 IGBT for upper arm
329, 331, 333 Conductor 330 Lower arm IGBT
334 Insulating substrate 335 Inductance component (equivalent circuit)
337 Solder 338 Current flow 339 Joint (for DC positive bus bar)
340 Eddy current 341 junction (for DC negative bus bar)
350, 360, 370 Bolt 351, 361 Bolt head 380, 390 Connection point 400, 402, 404 Opening 401 Inlet hole 403 Outlet hole 406 Through hole 408 Bulkhead 410 Supporting part 412 Bolt hole (for power joule fixing)
500 Capacitor module 502 Capacitor case 504 Negative electrode side capacitor terminal 506 Positive electrode side capacitor terminal 508 Conductive material 509, 511 Opening (for terminal fixing)
510 DC (battery) negative electrode side connection terminal portion 512 DC (battery) positive electrode side connection terminal portion 514 Capacitor cell 515 Film capacitor 516, 518 Terminal 517 Insulation sheet 520 Terminal cover 522 Filler 532 Auxiliary positive electrode terminal 534 Auxiliary negative electrode Terminal 600 Collector current 602 Turn-on gate voltage waveform 604 Turn-on collector voltage waveform 606 Turn-on collector current waveform 608 Diode 610 Inductive load 612 Reflux 614 Current peak 616 Mirror period 618 Current flow (positive side)
620 Current flow (negative electrode side)
622 Gate voltage waveform at turn-off 624 Collector current waveform at turn-off 626 Collector voltage waveform at turn-off 628 Voltage peak 700 Laminated conductor plate 702 Positive side conductor plate 704 Negative side conductor plate

Claims (13)

直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールと、
前記パワーモジュールの駆動に関わる電気回路部品と、
前記電気回路部品の収納する収納領域を形成する筺体と、
前記収納領域の側部に配置される第１流路形成体と、
前記収納領域を挟んで前記第１流路形成体と向き合う位置に配置される第２流路形成体と、
前記収納領域を跨いで、前記第１流路形成体と前記第２流路形成体を繋ぐ中継流路形成体と、を備え、
前記パワーモジュールは、前記第２流路形成体側に固定され、
前記電気回路部品は、前記第１流路形成体と前記第２流路形成体と前記中継流路形成体によって形成される空間に配置される電力変換装置。 A power module that converts direct current to alternating current;
Electrical circuit components involved in driving the power module;
A housing forming a storage area for storing the electric circuit component;
A first flow path forming body disposed on a side portion of the storage area;
A second flow path forming body disposed at a position facing the first flow path forming body across the storage area;
A relay flow path forming body that connects the first flow path forming body and the second flow path forming body across the storage area, and
The power module is fixed to the second flow path forming body side,
The electric circuit component is a power conversion device arranged in a space formed by the first flow path forming body, the second flow path forming body, and the relay flow path forming body. 請求項１に記載された電力変換装置であって、
前記パワーモジュールは、前記第２流路形成体を挟んで前記収納空間とは反対側に配置される電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The power module is a power conversion device disposed on the opposite side of the storage space with the second flow path forming body interposed therebetween. 請求項１に記載された電力変換装置であって、
前記パワーモジュールを駆動するドライバ回路基板を備え、
前記ドライバ回路基板は、前記パワーモジュールの制御端子と半田により接続され、
前記第２流路形成体は、前記第１流路形成体及び前記中継流路形成体とは分離して構成されており、前記中継流路形成体とは固定手段を用いて固定される電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
A driver circuit board for driving the power module;
The driver circuit board is connected to the control terminal of the power module by solder,
The second flow path forming body is configured separately from the first flow path forming body and the relay flow path forming body, and the power that is fixed to the relay flow path forming body using a fixing means. Conversion device. 請求項１に記載された電力変換装置であって、
前記第１流路形成体に形成された流路と繋がるとともに当該流路に流れる冷媒が流入する入口部と、
前記第１流路形成体に形成された前記流路と繋がるとともに当該流路に流れる前記冷媒が流出する出口部と、を有し、
前記第１流路形成体と前記中継流路形成体と前記第２流路形成体は、前記冷媒が、前記第１流路形成体に形成された前記流路、前記中継流路形成体に形成された流路、前記第２流路形成体に形成された流路の順に流れ、再び前記第１流路形成体に形成された前記流路に戻るように形成される電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
An inlet portion connected to the flow path formed in the first flow path forming body and into which the refrigerant flowing in the flow path flows;
An outlet portion connected to the flow path formed in the first flow path forming body and from which the refrigerant flowing in the flow path flows out,
The first flow path forming body, the relay flow path forming body, and the second flow path forming body are configured such that the refrigerant is formed in the first flow path forming body and the relay flow path forming body. A power conversion device formed so as to flow in the order of the formed flow path and the flow path formed in the second flow path forming body and return to the flow path formed in the first flow path forming body again. 請求項３に記載された電力変換装置であって、
前記第２流路形成体は、冷媒が流れる流路と繋がる開口部を形成し、
前記開口部は、前記パワーモジュールの金属ベースによって塞がれる電力変換装置。 The power conversion device according to claim 3,
The second flow path forming body forms an opening connected to the flow path through which the refrigerant flows,
The power conversion device in which the opening is closed by a metal base of the power module. 請求項１に記載された電力変換装置であって、
前記パワーモジュールに印加される直流電圧を昇圧又は降圧するＤＣＤＣコンバータを備え、
前記ＤＣＤＣコンバータは、前記第１流路形成体を挟んで前記収納空間と向き合うように、前記第１流路形成体に固定される電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
A DCDC converter for stepping up or stepping down a DC voltage applied to the power module;
The DCDC converter is a power conversion device fixed to the first flow path forming body so as to face the storage space with the first flow path forming body interposed therebetween. 請求項１に記載された電力変換装置であって、
前記電気回路部品は、前記パワーモジュールに供給される直流電流を平滑化するための平滑コンデンサと、前記パワーモジュールの駆動を制御する制御回路基板を含んで構成され、
前記平滑コンデンサは、前記第１流路形成体側に接続され、
前記制御回路基板は、前記第２流路形成体側に接続される電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The electrical circuit component includes a smoothing capacitor for smoothing a direct current supplied to the power module, and a control circuit board for controlling driving of the power module,
The smoothing capacitor is connected to the first flow path forming body side,
The control circuit board is a power conversion device connected to the second flow path forming body side. 請求項１ないし７に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記中継流路形成体は、前記筺体の内壁に接触した状態で当該筐体内に配置される電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 7,
The relay flow path forming body is a power conversion device arranged in the casing in contact with the inner wall of the housing. 直流電流を交流電流に変換する電力変換装置であって、
電気回路部品を収納する収納領域を形成する筺体と、
前記収納領域の側部に配置され、かつ冷却冷媒を流すための流路を形成する第１流路形成体と、
前記収納領域を挟んで前記第１流路形成体を対向して配置され、かつ冷却冷媒を流すための流路を形成する第２流路形成体と、
前記筺体の所定の一面に形成され、かつ前記第１流路形成体の流路と繋がる入口孔及び出口孔と、を備え、
前記第１流路形成体の流路は、前記筺体の所定の一面と対向する当該筺体の他方の面に向かって形成される第１流路と、前記第１流路と並べて配置され前記第１流路と繋がりかつ前記出口孔と向かって形成される第２流路により構成され、
前記第２流路形成体の流路は、前記第１流路が配置された側から前記第２流路が配置された側に向かって形成される第３流路と、前記第３流路と並べて配置され前記第３流路と繋がりかつ前記第１流路が配置された側に向かって形成される第４流路により構成され、
前記収納領域を跨いで、かつ前記第１流路と前記第３流路を繋ぐ第１中継流路と、
前記収納領域を跨いで、かつ前記第１流路と前記第４流路を繋ぐ第２中継流路と、を備える電力変換装置。 A power converter that converts direct current to alternating current,
A housing forming a storage area for storing electrical circuit components;
A first flow path forming body that is disposed on a side of the storage area and forms a flow path for flowing a cooling refrigerant;
A second flow path forming body that is disposed to face the first flow path forming body across the storage area and forms a flow path for flowing a cooling refrigerant;
An inlet hole and an outlet hole formed on a predetermined surface of the housing and connected to the flow path of the first flow path forming body,
The flow path of the first flow path forming body is arranged side by side with the first flow path formed toward the other surface of the housing facing the predetermined surface of the housing, and the first flow path. A second flow path connected to the first flow path and formed toward the outlet hole;
The flow path of the second flow path forming body includes a third flow path formed from a side where the first flow path is disposed toward a side where the second flow path is disposed, and the third flow path. Are arranged side by side and connected to the third flow path and are formed by a fourth flow path formed toward the side where the first flow path is disposed,
A first relay channel that straddles the storage area and connects the first channel and the third channel;
A power converter comprising: a second relay channel that straddles the storage region and connects the first channel and the fourth channel. 請求項９に記載の電力変換装置であって、
前記第１流路形成体の前記第１流路の幅は、当該第１流路形成体の前記第２流路の幅よりも小さく形成される電力変換装置。 The power conversion device according to claim 9,
The power conversion device, wherein a width of the first flow path of the first flow path forming body is smaller than a width of the second flow path of the first flow path forming body. 請求項９に記載された電力変換装置であって、
直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールと、を有し、
前記パワーモジュールは、前記第２流路形成体側に固定される電力変換装置。 The power conversion device according to claim 9, wherein
A power module that converts direct current to alternating current,
The power module is a power conversion device fixed to the second flow path forming body side. 請求項９に記載の電力変換装置であって、
前記パワーモジュールは、複数のパワースイッチング素子によりそれぞれ構成される上アーム回路及び下アーム回路を有し、
前記上アーム回路を構成する複数のパワースイッチング素子は、前記第２流路形成体の前記第３流路又は前記第４流路のいずれか一方と向き合う位置に配置され、
前記下アーム回路を構成する複数のパワースイッチング素子は、前記第２流路形成体の前記第３流路又は前記第４流路のいずれか他方と向き合う位置に配置される電力変換装置。 The power conversion device according to claim 9,
The power module has an upper arm circuit and a lower arm circuit each constituted by a plurality of power switching elements,
The plurality of power switching elements constituting the upper arm circuit are disposed at positions facing either the third flow path or the fourth flow path of the second flow path forming body,
The plurality of power switching elements constituting the lower arm circuit are arranged at positions facing the other of the third flow path and the fourth flow path of the second flow path forming body. 請求項１ないし１２に記載された電力変換装置を搭載した車両であって、
前記パワーモジュールから出力される前記交流電流によって駆動する車両駆動用のモータと、
前記モータと協調して車両の駆動力を発生するエンジンと、
トランスミッションと、を有し、
前記電力変換装置は、前記エンジンと前記トランスミッションの少なくともいずれか一方と前記電気回路部品が前記中継流路形成体を介して対向するように配置される車両。 A vehicle equipped with the power conversion device according to claim 1,
A vehicle driving motor driven by the alternating current output from the power module;
An engine that generates driving force of the vehicle in cooperation with the motor;
A transmission,
The power converter is a vehicle in which at least one of the engine and the transmission and the electric circuit component are opposed to each other through the relay flow path forming body.
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