[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2013061786A1 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013061786A1
WO2013061786A1 PCT/JP2012/076289 JP2012076289W WO2013061786A1 WO 2013061786 A1 WO2013061786 A1 WO 2013061786A1 JP 2012076289 W JP2012076289 W JP 2012076289W WO 2013061786 A1 WO2013061786 A1 WO 2013061786A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bus bar
power conversion
dcdc converter
circuit board
conversion device
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/076289
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀則 篠原
後藤　昭弘
忠彦 千田
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立オートモティブシステムズ株式会社 filed Critical 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority to DE112012004517.3T priority Critical patent/DE112012004517T5/de
Priority to CN201280053125.XA priority patent/CN103907276A/zh
Priority to US14/353,698 priority patent/US20140285970A1/en
Publication of WO2013061786A1 publication Critical patent/WO2013061786A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0272—Adaptations for fluid transport, e.g. channels, holes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device in which a DCDC converter device and an inverter device are integrated.
  • Electric vehicles and plug-in hybrid vehicles are equipped with an inverter device for driving a motor with a high-voltage battery for driving power.
  • a low voltage storage battery for operating auxiliary equipment such as a vehicle light and a radio is mounted.
  • Such a vehicle is equipped with a DCDC converter device that performs power conversion from a high voltage storage battery to a low voltage storage battery or power conversion from a low voltage storage battery to a high voltage storage battery (see, for example, Patent Document 1).
  • the inverter device and the DCDC converter device be mounted in the smallest possible space outside the passenger compartment, particularly in the engine room.
  • the temperature environment in the engine room is higher than the conventional use environment, and the use in a high temperature range may accelerate the deterioration of the control function of the inverter device and the DCDC converter device and the deterioration of the structural parts.
  • the device is generally cooled by a refrigerant composed of water and a mixture.
  • the cooling efficiency is high and the space saving is improved. It is an important technical element.
  • An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of improving the cooling efficiency.
  • the present invention provides a power converter in which a DCDC converter device and an inverter device are integrally fixed, and a refrigerant flow formed between the DCDC converter device and the inverter device.
  • the DCDC converter device includes a metal circuit board and a bus bar soldered to the circuit board by a solder fixing part, and the solder fixing part of the bus bar is necessary for two circuits.
  • an electrically non-connected solder fixing portion is provided, and the electrically non-connecting solder fixing portion is disposed in the vicinity of the range of the refrigerant flow path. . With this configuration, the cooling efficiency in the power conversion device can be improved.
  • the center of gravity of the fixed portion of the bus bar is arranged in a triangle connecting three points of the bus bar solder fixing portion.
  • the metal circuit board is provided with a heat conductive grease or a heat radiation sheet disposed between the case of the DCDC converter device for fixing the metal circuit board.
  • the cooling efficiency in the power converter can be improved.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the overall configuration of a power converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration of the inverter device used in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • the power conversion device 1 is obtained by integrating a DCDC converter device 100 and an inverter device 200.
  • the DCDC converter device 100 and the inverter device 200 are shown in a separated state.
  • the DCDC converter device 100 is fixed to the case bottom surface side of the inverter device 200 by a plurality of bolts.
  • the power conversion device 1 is applied to an electric vehicle or the like, and the inverter device 200 drives a traveling motor with electric power from an on-vehicle high voltage storage battery.
  • the vehicle is equipped with a low voltage storage battery for operating auxiliary equipment such as a light and a radio, and the DCDC converter device 100 converts power from a high voltage storage battery to a low voltage storage battery or from a low voltage storage battery to a high voltage storage battery. Power conversion.
  • the inverter device 200 includes an inlet pipe 13 and an outlet pipe 14.
  • the inlet pipe 13 and the outlet pipe 14 are each connected to a refrigerant flow path 101 ⁇ / b> A formed inside the inverter device 200.
  • the refrigerant channel 101A of the inverter device 200 is open at the top. The opening is covered by fixing the DCDC converter device 100 to the inverter device 200. Thereby, a refrigerant flow path through which a refrigerant flows is formed between the inverter device 200 and the DCDC converter device 100.
  • a module SW of a semiconductor switching element protrudes inside the refrigerant flow path 101A, and the semiconductor switching element is immersed in the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 101A.
  • the refrigerant flows into the flow path from the inlet pipe 13 and flows out from the outlet pipe 14.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a DCDC converter device used in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • 3A is a top view and
  • FIG. 3B is a bottom view.
  • the refrigerant channel range 101 is shown on the bottom surface of the DCDC converter device 100.
  • the refrigerant channel range 101 is a range facing the refrigerant channel 101 ⁇ / b> A shown in FIG. 2, and the heat generated by the DCDC converter device 100 is radiated to the refrigerant channel range 101.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an internal configuration of the DCDC converter device used in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a state in which the upper cover of the DCDC converter device shown in FIG.
  • the DCDC converter device 100 has a circuit board assembly 150 fixed therein.
  • the board bottom surface of the circuit board assembly 150 is in surface contact with the plane of the DCDC converter case 110.
  • the DCDC converter case 110 is made of aluminum die cast.
  • the circuit board assembly 150 is provided with a bus bar through which a high current flows. The configuration and the heat dissipation structure will be described with reference to FIG.
  • FIGS. 5 and 6 are perspective views showing the configuration of the bus bar used in the circuit board assembly of the DCDC converter device of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view from the left direction
  • FIG. 6 is a perspective view from the right direction.
  • the circuit board assembly 150 arranged in the DCDC converter includes bus bars 160 and 161.
  • the bus bars 160 and 161 are bent into a crank shape and fixed to the metal substrate 151.
  • the plane portions of the bus bars 160 and 161 are fixed so as to be orthogonal to the plane portion of the metal substrate 151. Therefore, the ratio of the bus bars 160 and 161 to the area of the planar portion of the metal substrate 151 can be reduced, and the mounting efficiency is increased.
  • the metal substrate 151 has a wiring layer formed on an aluminum substrate via an insulating layer.
  • the bus bars 160 and 161 are connected and fixed to this wiring layer.
  • the bus bars 160 and 161 are made of copper, and are strip-shaped conductors as shown.
  • the bus bars 160 and 161 have a width of several tens of millimeters and a thickness of 1 mm. Since the bus bars 160 and 161 are made of copper and have a large sectional area, the electrical resistance is small. However, since a high current such as 100A to 200A flows through the bus bar on the low pressure side, the amount of heat generated is also large.
  • the bus bar 160 is fixed to the metal substrate 151 with solder. When solder is fixed, it is fixed by solder reflow.
  • the bus bar 160 includes four bus bar solder fixing portions 160a, 160b, 160c, and 160d. Two of the four bus bar solder fixing portions 160a and 160b are in electrical circuit connection with the wiring layer of the metal substrate 151, and are necessary in terms of circuit.
  • bus bar solder fixing portions 160 c and 160 d are connection portions newly provided to dissipate heat to the refrigerant flow path range 101 via the metal substrate 151 and the DCDC converter case 110.
  • the bus bar 161 is fixed to the metal substrate 151 with solder.
  • the bus bar 161 includes four solder fixing portions 161a, 161b, 161c, and 161d. Of the four locations, two solder fixing portions 161a and 161b are connected in a circuit form, and are necessary connections in terms of the circuit.
  • the solder fixing portions 161 c and 161 d are connection portions newly provided to radiate heat to the refrigerant flow path range 101 via the metal substrate 151 and the DCDC converter case 110.
  • FIG. 7 is a plan view showing the barycenter position of the bus bar used in the circuit board assembly of the DCDC converter device of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIGS. 5 and 6 indicate the same parts.
  • FIG. 7A shows the bus bar 160
  • FIG. 7B shows the bus bar 161.
  • solder fixing portion three-point frame When the bus bars 160 and 161 are mounted on the metal substrate 151, the centers of gravity 160e and 161e of the individual parts of the bus bars 160 and 161 are located inside the solder fixing portion three-point frame.
  • the centers of gravity 160e and 161e of the individual parts of the bus bars 160 and 161 are located inside the solder fixing portion three-point frame.
  • FIGS. 8 and 9 are explanatory diagrams of a cooling structure of the bus bar used in the circuit board assembly of the DCDC converter device of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 7 denote the same parts.
  • 8A is a plan view of the DCDC converter device with the cover removed
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8A.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a round portion in FIG.
  • the circuit board assembly 150 has a board fixed to the DCDC converter case 110 with screws. Bus bars 160 and 161 are soldered to the circuit board 151. At this time, the bus bars 160 and 161 and the grounding part of the circuit board 151 (solder fixing parts 160a to 161d in FIGS. 5 and 6) are in contact with the refrigerant flow path range 101 through the circuit board 151 and the DCDC converter case 110.
  • a heat conductive grease is applied between the metal substrate 151 and the DCDC converter case 110 to improve heat dissipation.
  • the metal substrate 151 and the DCDC converter case 110 are in surface contact with each other, but are in point contact when viewed finely. Therefore, in order to improve contact and secure thermal conductivity, thermally conductive grease is interposed.
  • the thermal conductivity of the thermal conductive grease is worse than that of metal, so the thickness of the thermal conductive grease should be as thin as possible. In this regard, the thickness of the grease can be reduced by increasing the tightening amount of the screw that fixes the circuit board assembly 150 to the DCDC converter case 110.
  • a heat radiating sheet can also be used instead of the heat conductive grease.
  • the newly provided bus bar solder fixing portions 160c, 160d, 161c, and 161d are arranged in the vicinity of the refrigerant flow path range 101 or in the vicinity thereof. As described above, the bus bar solder fixing portions 160c, 160d, 161c, and 161d are positively brought into contact with the refrigerant flow path range 101, so that the heat dissipation can be dramatically improved.
  • bus bar solder fixing portions 160c, 160d, 161c, and 161d when the bus bar 160 and the bus bar 161 are arranged on the metal board 151 at the time of assembly, the bus bars 160 and 161 can stand on their own, so that the stability is further increased. Work efficiency during assembly and solder reflow work is improved.
  • a power conversion device mounted on a vehicle is required to have high vibration resistance in order to cope with vibrations generated during traveling.
  • bus bar solder fixing portions 160c, 160d, 161c, and 161d are added. Then, when vibration is applied to the bus bar, stress applied to the bus bar solder connection portions 160a and 160b necessary for the circuit is relieved, and the connection reliability of the bus bar solder connection portions 160a and 160b is improved. Therefore, a power converter having high vibration resistance can be realized.
  • FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the circuit board assembly of the DCDC converter device of the power conversion device according to the embodiment of the present invention. 1 to 9 indicate the same parts.
  • bus bars 190a and 190b are electrically connected by bus bars 190a and 190b.
  • These bus bars have a flat plate shape parallel to the circuit board assembly 150 as shown in FIG. 10 and a structure with a low height from the circuit board, so that when a current flows through the bus bar, the circuit board assembly. Since an eddy current in the opposite direction is generated in 150 and the magnetic field around the bus bars is reduced, the inductance of these bus bars can be reduced. This effect is greater as the bus bar height is lower.
  • bus bars 190a and the bus bar 190b are divided in the above example, the effect is the same even if they are integrated. Further, the above has been described with respect to the semiconductor packages 170 to 173 and the bus bars 190a and 190b, but the same applies to the semiconductor packages 174 to 177 and the bus bars 191a and 191b.
  • the above description is merely an example, and when interpreting the present invention, there is no limitation or restriction on the correspondence between the items described in the above embodiment and the items described in the claims.
  • the power conversion device mounted on a vehicle such as PHEV or EV has been described as an example.
  • the present invention is not limited thereto, and is also applied to a power conversion device used for a vehicle such as a construction machine. can do.
  • the present embodiment it is possible to provide a power conversion device that prevents deterioration of the function of the device due to a high temperature environment of the power conversion device and progression of deterioration of components, and suppresses an increase in size.
  • the increase in cooling parts can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

　冷却効率を向上できる電力変換装置を提供することにある。回路基板アッセンブリ１５０上に発熱するバスバー１６０、１６１を備え、回路基板アッセンブリ１５０はＤＣＤＣコンバータケース１１０に固定する。ＤＣＤＣコンバータ１００とインバータ２００を一体化に両装置間に冷媒流路１０１を形成する。バスバーの新たに設けたバスバー半田固定部１６０ｃ、１６０ｄ、１６１ｃ、１６１ｄは冷媒流路範囲１０１に接することにより、バスバー１６０、１６１で発生した熱は金属基板及びＤＣＤＣコンバータケース１１０を経由し冷媒に放熱する。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に係り、特に、ＤＣＤＣコンバータ装置とインバータ装置とを一体化した電力変換装置に関する。
　電気自動車やプラグインハイブリッド車は、動力駆動用の高電圧蓄電池でモータ駆動するためのインバータ装置を搭載している。また、高電圧蓄電池の他に、車両のライトやラジオなどの補機を作動させるための低電圧蓄電池を搭載している。このような車両においては、高電圧蓄電池から低電圧蓄電池への電力変換または低電圧蓄電池から高電圧蓄電池への電力変換を行うＤＣＤＣコンバータ装置を搭載している（例えば、特許文献１参照）。
　このような車両においては、車両全体の容積に対する室内の割合をできるだけ大きくし、居住性を良くすることが望まれている。このため、インバータ装置やＤＣＤＣコンバータ装置は、車室外のとりわけエンジンルームの、できるだけ小さなスペースに搭載されることが望まれている。
特許第４３００７１７号公報
　ところで、エンジンルーム内の温度環境は従来の使用環境より高く、特に高温域での使用は、インバータ装置やＤＣＤＣコンバータ装置の制御機能低下や構造部品の劣化を早めることが考えられる。このためインバータ装置やＤＣＤＣコンバータ装置の冷却機構としては、一般に水と混合物で構成する冷媒により装置を冷却しており、この冷却方法含む冷却機構として冷却効率が高く、省スペース性を良くすることが重要な技術要素となっている。
　しかしながら、インバータ装置およびＤＣＤＣコンバータ装置に搭載している電子部品の発熱量が大きく冷却用の部品追加やファンを設けるなど複雑な冷却方法を必要とし、また車載スペースが増大するという問題があった。
　本発明の目的は、冷却効率を向上できる電力変換装置を提供することにある。
　（１）上記目的を達成するために、本発明は、ＤＣＤＣコンバータ装置とインバータ装置が一体に固定された電力変換装置であって、前記ＤＣＤＣコンバータ装置と前記インバータ装置の間に形成された冷媒流路と、前記ＤＣＤＣコンバータ装置は、金属性の回路基板と、該回路基板に半田固定部により半田付けされるバスバーとを備え、該バスバーの前記半田固定部は、２箇所の回路的に必要な接続となる半田固定部に加えて、電気的に非接続な半田固定部を備え、電気的に非接続な前記半田固定部は、前記冷媒流路の範囲の近傍に配置されているものである。　
　かかる構成により、電力変換装置における冷却効率を向上できるものとなる。
　（２）上記（１）において、好ましくは、前記バスバーの固定部の重心が、バスバー半田固定部３点を結んだ３角形内に配置されているものである。
　（３）上記（１）において、好ましくは、前記金属回路基板と、それを固定するＤＣＤＣコンバータ装置の前記ケースの間に配置された、熱伝導性グリースまたは放熱シートを備えるようにしたものである。
　本発明によれば、電力変換装置における冷却効率を向上できる。
本発明の一実施形態による電力変換装置の全体構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置に用いるインバータ装置の構成を示す部分断面の斜視図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置に用いるＤＣＤＣコンバータ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置に用いるＤＣＤＣコンバータ装置の内部構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリに用いるバスバーの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリに用いるバスバーの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリに用いるバスバーの重心位置を示す平面図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリに用いるバスバーの冷却構造の説明図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリに用いるバスバーの冷却構造の説明図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリの構成を示す平面図である。
　以下、図１～図１０を用いて、本発明の一実施形態による電力変換装置の構成について説明する。　
　最初に、図１及び図２を用いて、本実施形態による電力変換装置の全体構成について説明する。　
　図１は、本発明の一実施形態による電力変換装置の全体構成を示す分解斜視図である。図２は、本発明の一実施形態による電力変換装置に用いるインバータ装置の構成を示す部分断面の斜視図である。
　図１に示すように、電力変換装置１は、ＤＣＤＣコンバータ装置１００とインバータ装置２００とを一体化したものである。図１では、ＤＣＤＣコンバータ装置１００とインバータ装置２００とを分離した状態で示している。ＤＣＤＣコンバータ装置１００は、複数のボルトによりインバータ装置２００のケース底面側に固定される。
　電力変換装置１は電気自動車等に適用され、インバータ装置２００は車載の高電圧蓄電池からの電力により走行用モータを駆動する。車両にはライトやラジオなどの補機を作動させるための低電圧蓄電池が搭載されており、ＤＣＤＣコンバータ装置１００は、高電圧蓄電池から低電圧蓄電池への電力変換または低電圧蓄電池から高電圧蓄電池への電力変換を行う。
　図１及び図２に示すように、インバータ装置２００は、入口配管１３と出口配管１４とを備えている。入口配管１３及び出口配管１４は、それぞれインバータ装置２００の内部に形成された冷媒流路１０１Ａに接続されている。インバータ装置２００の冷媒流路１０１Ａは、その上部が開口している。この開口部は、インバータ装置２００にＤＣＤＣコンバータ装置１００が固定されることで、蓋される。これにより、インバータ装置２００とＤＣＤＣコンバータ装置１００との間には、冷媒が流れる冷媒流路が形成されている。図示のように、冷媒流路１０１Ａの内部には、半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ等）のモジュールＳＷが突出しており、半導体スイッチング素子は、冷媒流路１０１Ａを流れる冷媒中に浸けられている。冷媒は入口配管１３から流路内に流入し、出口配管１４から流出する。
　次に、図３を用いて、本実施形態による電力変換装置に用いるＤＣＤＣコンバータ装置の構成について説明する。　
　図３は、本発明の一実施形態による電力変換装置に用いるＤＣＤＣコンバータ装置の構成を示す斜視図である。なお、図３（Ａ）は上面図であり、図３（Ｂ）は底面図である。
　ＤＣＤＣコンバータ装置１００の底面に冷媒流路範囲１０１を示す。冷媒流路範囲１０１は、図２に示した冷媒流路１０１Ａに対向する範囲である、ＤＣＤＣコンバータ装置１００が発する熱は冷媒流路範囲１０１に放熱している。
　次に、図４を用いて、本実施形態による電力変換装置に用いるＤＣＤＣコンバータ装置の内部構成について説明する。　
　図４は、本発明の一実施形態による電力変換装置に用いるＤＣＤＣコンバータ装置の内部構成を示す斜視図である。図４は、図３（Ａ）に示したＤＣＤＣコンバータ装置の上部のカバーを外した状態を示している。
　ＤＣＤＣコンバータ装置１００は、その内部に、回路基板アッセンブリ１５０が固定されている。回路基板アッセンブリ１５０の基板底面は、ＤＣＤＣコンバータケース１１０の平面とで面接触している。ＤＣＤＣコンバータケース１１０は、アルミダイキャスト製である。回路基板アッセンブリ１５０には、高電流が流れるバスバーが設けられているが、その構成及び放熱構造については、図５以降を用いて説明する。
　次に、図５及び図６を用いて、本実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリ１５０に用いるバスバーの構成について説明する。　
　図５及び図６は、本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリに用いるバスバーの構成を示す斜視図である。図５は左方向からの斜視図であり、図６は右方向からの斜視図である。
　ＤＣＤＣコンバータ内に配置している回路基板アッセンブリ１５０は、バスバー１６０，１６１を備えている。バスバー１６０，１６１は、クランク状に落ち曲げた形状としており、金属基板１５１に固定されている。このとき、バスバー１６０，１６１の平面部が、金属基板１５１の平面部に対して直交するように固定されている。そのため、金属基板１５１の平面部の面積に対して、バスバー１６０，１６１が占める割合を小さくでき、実装効率を高めている。
　金属基板１５１は、アルミ等の基板上に絶縁層を介して配線層が形成されている。バスバー１６０，１６１は、この配線層に接続固定されている。バスバー１６０，１６１は銅製であり、図示のように、帯状の導体である。バスバー１６０，１６１は、例えば、その幅は十数ｍｍであり、厚さは１ｍｍである。バスバー１６０，１６１は、銅製であり、断面積を大きくしているため、電気抵抗は小さいものである。しかし、低圧側のバスバーには、例えば、１００Ａ～２００Ａのような高電流が流れるため、発熱量も大である。
　バスバー１６０は、金属基板１５１に半田で固定している。半田固定の際には、半田リフロにより固定される。バスバー１６０は、４箇所のバスバー半田固定部１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃ，１６０ｄを備えている。４箇所のうち２箇所のバスバー半田固定部１６０ａ、１６０ｂは、金属基板１５１の配線層と電気回路的接続をしており、回路的に必要な接続である。
　それに対し、バスバー半田固定部１６０ｃ、１６０ｄは、金属基板１５１及びＤＣＤＣコンバータケース１１０経由で冷媒流路範囲１０１に放熱をする為に新たに設けた接続部分である。
　バスバー１６１も同様、金属基板１５１に半田で固定している。バスバー１６１は、４箇所の半田固定部１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄを備えている。４箇所のうち２箇所の半田固定部１６１ａ、１６１ｂは回路的接続をしており、回路的に必要な接続である。それに対し、半田固定部１６１ｃ、１６１ｄは金属基板１５１及びＤＣＤＣコンバータケース１１０経由で冷媒流路範囲１０１に放熱をする為に新たに設けた接続部分である。
　次に、図７を用いて、本実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリ１５０に用いるバスバーの重心位置について説明する。　
　図７は、本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリに用いるバスバーの重心位置を示す平面図である。なお、図５及び図６と同一符号は、同一部分を示している。
　図７（Ａ）はバスバー１６０を示し、図７（Ｂ）はバスバー１６１を示している。
　バスバー１６０，１６１を金属基板１５１に搭載した際、自立させる為、バスバー１６０，１６１の部品単品の重心１６０ｅ、１６１ｅが半田固定部３点枠の内側に位置させている。ここで、図７（Ａ）の場合だと、バスバー１６０の半田固定部は４箇所ある。そこで、４箇所の内の３箇所を結んだ三角形の面積が最も大きくなるような破線で示す三角形を、半田固定部３点枠とする。
　次に、図８及び図９を用いて、本実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリに用いるバスバーの冷却構造について説明する。　
　図８及び図９は、本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリに用いるバスバーの冷却構造の説明図である。なお、図１～図７と同一符号は、同一部分を示している。図８（Ａ）はカバーを外した状態のＤＣＤＣコンバータ装置の平面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＡ－Ａ矢視断面図である。図９は、図８（Ｂ）の丸部の拡大断面図である。
　回路基板アッセンブリ１５０は、ＤＣＤＣコンバータケース１１０に基板がネジで固定されている。回路基板１５１にはバスバー１６０，１６１が半田付けされている。このときバスバー１６０，１６１と回路基板１５１の接地部（図５及び図６の半田固定部１６０ａ～１６１ｄ）から回路基板１５１及びＤＣＤＣコンバータケース１１０を介し、冷媒流路範囲１０１に接している。
　なお、金属基板１５１をＤＣＤＣコンバータケース１１０に固定する際、金属基板１５１をＤＣＤＣコンバータケース１１０の間に熱伝導性グリースを塗布して、放熱性を向上している。金属基板１５１とＤＣＤＣコンバータケース１１０とは金属同士が面接触しているが、微細に見ると点接触である。そこで、接触性を良くし、熱伝導性を確保するため、熱伝導性グリースを介在させる。但し、熱伝導性グリースの熱伝導性は、金属に比べれば悪いため、熱伝導性グリースの厚さはできるだけ薄い方がいい。この点、回路基板アッセンブリ１５０を、ＤＣＤＣコンバータケース１１０に固定するネジの締め付け量を増すことで、グリースの厚さを薄くすることができる。なお、熱伝導性グリースの代わりに、放熱シートを用いることもできる。
　前述のように新たに設けたバスバー半田固定部１６０ｃ、１６０ｄ、１６１ｃ、１６１ｄは、冷媒流路範囲１０１範囲または近傍に配置している。上述のようにバスバー半田固定部１６０ｃ、１６０ｄ、１６１ｃ、１６１ｄを積極的に冷媒流路範囲１０１に接することにより、放熱性を飛躍的に向上することができる。
　また、バスバー半田固定部１６０ｃ、１６０ｄ、１６１ｃ、１６１ｄを追加することにより組立時、金属基板１５１上にバスバー１６０とバスバー１６１を配置する際、バスバー１６０，１６１が自立できるので、より安定性が増し、組み立て時や半田リフロー作業時の作業効率が向上する。
　さらに、一般的に車両に搭載される電力変換装置には走行時に発生する振動に対応するために高い耐振性が求められるが、上記のようにバスバー半田固定部１６０ｃ、１６０ｄ、１６１ｃ、１６１ｄを追加すると、バスバーに振動が加わった際に、回路的に必要なバスバー半田接続部１６０ａ、１６０ｂへ加わる応力が緩和され、バスバー半田接続部１６０ａ、１６０ｂの接続信頼性が向上する。そのために、高い耐振性のある電力変換装置が実現できる。
　次に、図１０を用いて、本実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリの構成について説明する。　
　図１０は、本発明の一実施形態による電力変換装置のＤＣＤＣコンバータ装置の回路基板アッセンブリの構成を示す平面図である。なお、図１～図９と同一符号は、同一部分を示している。
　ここで、回路基板アッセンブリ１５０に搭載された半導体パッケージ１７０～１７７およびバスバー１９０ａ、１９０ｂおよび１９１ａ、１９１ｂについて説明する。
　ここで半導体パッケージ１７０，１７１，１７２，１７３は、バスバー１９０ａ、１９０ｂにて電気的に接続されている。これらのバスバーが、図１０に示すように回路基板アッセンブリ１５０と平行するような平板形状、かつ回路基板からの高さが低い構造とすることで、このバスバーに電流が流れた際に回路基板アッセンブリ１５０に逆向きの渦電流が発生してバスバー周辺の磁場が小さくなるので、これらのバスバーのインダクタンスを低減できる。この効果はバスバーの高さが低いほど大きい。
　これらのバスバーを低インダクタンスとすることで、半導体パッケージに印加されるサージ電圧が抑制されることになり、より耐圧の低い半導体パッケージを用いることが可能となる。一般に耐圧の低い半導体パッケージはオン抵抗が低いために損失が小さい。したがって、このバスバーを用いることで、半導体パッケージの損失を低減し、回路基板アッセンブリ１５０の発熱量を減らすことができる。その結果、この回路基板を用いた電力変換装置の効率を高めることができる。　なお、上記ではバスバー１９０ａとバスバー１９０ｂは分割されている例であるが、これらが一体となっていても効果は同様である。また上記は半導体パッケージ１７０～１７３とバスバー１９０ａ、１９０ｂで説明したが、半導体パッケージ１７４～１７７とバスバー１９１ａ、１９１ｂについても同様である。
　なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。例えば、上述した実施の形態では、ＰＨＥＶあるいはＥＶ等の車両に搭載される電力変換装置を例に説明したが、本発明はこれらに限らず建設機械等の車両に用いられる電力変換装置にも適用することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、電力変換装置の高温度環境による装置の機能低下や構成部品の劣化進行を防ぎ、大型化を抑えた電力変換装置を提供することができる。
　また、冷却用の部品増加を低減し、製造原価の低減が可能となる。
　さらには、部品組立時の安定化が可能となり、組立性が向上する。
１３…冷媒入口配管
１４…冷媒出口配管
１００…ＤＣＤＣコンバータ装置
１０１…冷媒流路範囲
１１０…ＤＣＤＣコンバータケース
１５０…回路基板アッセンブリ
１５１…金属基板
１６０，１６１，１９０ａ，１９０ｂ，１９１ａ，１９１ｂ…バスバー
１６０ａ，１６０ｂ，１６１ａ，１６１ｂ…バスバー半田固定部
１６０ｃ，１６０ｄ，１６１ｃ，１６１ｄ…バスバー半田固定部
１６０ｅ，１６１ｅ…バスバー重心
１７０～１７７…半導体パッケージ
２００…インバータ装置

Claims (3)

  1. 　ＤＣＤＣコンバータ装置とインバータ装置が一体に固定された電力変換装置であって、
    　前記ＤＣＤＣコンバータ装置と前記インバータ装置の間に形成された冷媒流路と、
    　前記ＤＣＤＣコンバータ装置は、
    　金属性の回路基板と、
    　該回路基板に半田固定部により半田付けされるバスバーとを備え、
    　該バスバーの前記半田固定部は、２箇所の回路的に必要な接続となる半田固定部に加えて、電気的に非接続な半田固定部を備え、
    　電気的に非接続な前記半田固定部は、前記冷媒流路の範囲の近傍に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
  2. 　請求項１に記載の電力変換装置において、
    　前記バスバーの固定部の重心が、バスバー半田固定部３点を結んだ３角形内に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
  3. 　請求項１に記載の電力変換装置において、
    　前記金属回路基板と、それを固定するＤＣＤＣコンバータ装置の前記ケースの間に配置された、熱伝導性グリースまたは放熱シートを備えることを特徴とする電力変換装置。
PCT/JP2012/076289 2011-10-28 2012-10-11 電力変換装置 WO2013061786A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112012004517.3T DE112012004517T5 (de) 2011-10-28 2012-10-11 Umsetzungssystem für elektrische Leistung
CN201280053125.XA CN103907276A (zh) 2011-10-28 2012-10-11 电力转换装置
US14/353,698 US20140285970A1 (en) 2011-10-28 2012-10-11 Electric Power Conversion System

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011237978A JP5660680B2 (ja) 2011-10-28 2011-10-28 電力変換装置
JP2011-237978 2011-10-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013061786A1 true WO2013061786A1 (ja) 2013-05-02

Family

ID=48167620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/076289 WO2013061786A1 (ja) 2011-10-28 2012-10-11 電力変換装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140285970A1 (ja)
JP (1) JP5660680B2 (ja)
CN (1) CN103907276A (ja)
DE (1) DE112012004517T5 (ja)
WO (1) WO2013061786A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5504219B2 (ja) 2011-07-27 2014-05-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5855899B2 (ja) * 2011-10-27 2016-02-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ及び電力変換装置
JP6341971B2 (ja) * 2016-10-25 2018-06-13 伸▲よし▼ 杉谷 トーテムポール回路のパワー素子接続構造
JP6907921B2 (ja) * 2017-12-18 2021-07-21 トヨタ自動車株式会社 電気機器
JP1654200S (ja) * 2019-06-18 2020-03-02
CN213637490U (zh) * 2020-12-04 2021-07-06 上海法雷奥汽车电器系统有限公司 一种dcdc电源转换器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006149063A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Nidec Shibaura Corp プリント配線基板
JP2006261368A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Toyota Motor Corp 電子部品収容構造体
JP2006264473A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Toyota Motor Corp 冷却システムおよびハイブリッド自動車
JP2008048516A (ja) * 2006-08-11 2008-02-28 Sumitomo Wiring Syst Ltd 電気接続箱に収容する回路材および該回路材を収容する車載用の電気接続箱
JP2009188192A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Mitsubishi Electric Corp 回路装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8125781B2 (en) * 2004-11-11 2012-02-28 Denso Corporation Semiconductor device
JP4293246B2 (ja) * 2007-02-19 2009-07-08 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP4580997B2 (ja) * 2008-03-11 2010-11-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5471685B2 (ja) * 2010-03-24 2014-04-16 株式会社デンソー 電力変換装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006149063A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Nidec Shibaura Corp プリント配線基板
JP2006261368A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Toyota Motor Corp 電子部品収容構造体
JP2006264473A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Toyota Motor Corp 冷却システムおよびハイブリッド自動車
JP2008048516A (ja) * 2006-08-11 2008-02-28 Sumitomo Wiring Syst Ltd 電気接続箱に収容する回路材および該回路材を収容する車載用の電気接続箱
JP2009188192A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Mitsubishi Electric Corp 回路装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103907276A (zh) 2014-07-02
DE112012004517T5 (de) 2014-08-07
US20140285970A1 (en) 2014-09-25
JP5660680B2 (ja) 2015-01-28
JP2013099044A (ja) 2013-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5488565B2 (ja) 電力変換装置
JP6104347B1 (ja) 電力変換装置
JP5855899B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ及び電力変換装置
KR102131684B1 (ko) 차량 탑재용 전력 변환 장치
JP5289348B2 (ja) 車載用電力変換装置
JP6383408B2 (ja) コンバータ及び電力変換装置
EP2908423B1 (en) Power conversion device
JP6214710B2 (ja) 電力変換装置
CN102916566A (zh) 使用容纳有印刷电路板的壳体的电源单元
JP5660680B2 (ja) 電力変換装置
JP2009005462A (ja) 電力変換装置
JP6169181B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ装置
WO2016158259A1 (ja) 電力変換装置
CN113329587B (zh) 电力转换装置
JP2005123265A (ja) パワーデバイス冷却装置及びモータ駆動用インバータユニット
JP6486443B1 (ja) 電力変換装置
KR102653325B1 (ko) 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 전력변환장치 하우징
JP2015070682A (ja) 電力変換装置
JP2023053879A (ja) 直流直流コンバータ装置
JP7527446B2 (ja) 電力変換装置
JP7544106B2 (ja) 電力変換装置
JP7504294B2 (ja) 電子機器
CN220570846U (zh) 一种车载终端及车辆
JP7327211B2 (ja) 電力変換装置
US20240048064A1 (en) Power conversion device

Legal Events

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

Ref document number: 12843963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14353698

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120120045173

Country of ref document: DE

Ref document number: 112012004517

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12843963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1