(57)【要約】【課題】電力変換装置におけるパワーモジュール部の構成を簡素化することにより、小型軽量化及び低価格化を図った電力変換装置を提供する。【解決手段】スイッチング素子を有する複数のブリッジ回路を備えたパワーモジュール部と、パワーモジュール部に印加される直流電源電圧を平滑化する電源平滑用コンデンサ部と、パワーモジュール部を駆動する駆動回路部と、駆動回路部を介してパワーモジュール部を制御する制御回路部と、パワーモジュール部が搭載される冷却部と、を有する電力変換装置において、複数のブリッジ回路は、１つ以上のスイッチング素子からなるブリッジ回路１組から構成されるパワースイッチングデバイスを１つ以上有する複数のパワースイッチングデバイス群を含む。【選択図】図２
2008029093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のスイッチング素子を有する複数のブリッジ回路を備えたパワーモジュール部と、
前記パワーモジュール部に印加される直流電源電圧を平滑化する電源平滑用コンデンサ部と、
前記パワーモジュール部を駆動する駆動回路部と、
前記駆動回路部を介して前記パワーモジュール部を制御する制御回路部と、
前記パワーモジュール部が搭載される冷却部と、を有する電力変換装置であって、
前記複数のブリッジ回路は、１つ以上のスイッチング素子からなるブリッジ回路１組から構成されるパワースイッチングデバイスを１つ以上有する複数のパワースイッチングデバイス群を含むことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記冷却部は、前記パワースイッチングデバイス群毎に分割された複数の冷却ユニット部を有し、その上に前記パワースイッチングデバイス群が搭載されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記パワースイッチングデバイス群は、電気的絶縁性を有する部材を介して、前記冷却部に搭載されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記冷却部は、少なくとも前記パワースイッチングデバイス群が搭載される部分表面において、電気的絶縁性を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項２記載の電力変換装置において、
前記パワースイッチングデバイス群は、電気的絶縁性を有する部材を介して、前記冷却ユニット部に搭載されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項２記載の電力変換装置において、
前記冷却ユニット部は、少なくとも前記パワースイッチングデバイス群が搭載される部分表面において、電気的絶縁性を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項２記載の電力変換装置において、
前記複数の冷却ユニット部は、電気的絶縁性を有する部材を介して配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記冷却部は、前記パワースイッチングデバイス群を搭載するベース部と、冷却能力が他の部位よりも高いフィン部と、を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項８記載の電力変換装置において、
前記フィン部は、前記ベース部の前記パワースイッチングデバイス群を搭載する面以外の面に、板状の部材を複数並列して配置したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項８記載の電力変換装置において、
前記フィン部が、前記ベース部の前記パワースイッチングデバイス群を搭載する面以外の面に棒状の部材を複数並列して配置したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項８記載の電力変換装置において、
前記ベース部の前記パワースイッチングデバイス群を搭載する面は、複数の傾斜を持つ略波型の表面群で構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の電力変換装置において、
前記パワースイッチングデバイス群は、略同一の傾斜を持つ表面群に搭載されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項２記載の電力変換装置において、
前記冷却ユニット部は、前記パワースイッチングデバイス群を搭載するベース部と、冷却能力が他の部位よりも高いフィン部とを有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の電力変換装置において、
前記フィン部は、前記ベース部の前記パワースイッチングデバイス群を搭載する面以外の面に、板状の部材を複数並列して配置したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の電力変換装置において、
前記フィン部は、前記ベース部の前記パワースイッチングデバイス群を搭載する面以外の面に、棒状の部材を複数並列して配置したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１６】
請求項１３記載の電力変換装置において、
前記ベース部の前記パワースイッチングデバイス群を搭載する面は、複数の傾斜を持つ略波型の表面群で構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電力変換装置において、
前記パワースイッチングデバイス群は、略同一の傾斜を持つ表面群に搭載されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１８】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記パワースイッチングデバイスは、１つ以上のスイッチング素子を基板上に搭載し、金属配線でブリッジ回路を構成し、外部との電気的接続部以外を絶縁性部材で被覆したモジュールであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１９】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記パワースイッチングデバイスは、１つ以上のスイッチング素子を基板上に搭載し、金属配線でブリッジ回路を構成し、外部との電気的接続部、及び、前記スイッチング素子と前記ダイオードとを搭載した前記基板の搭載面の裏面以外を絶縁性部材で被覆したモジュールであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２０】
請求項１８記載の電力変換装置において、
前記基板は、金属と絶縁基板と金属の積層体からなることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に供給される電力を制御する電力変換装置、及び、それを備えた自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリット自動車等のように、電動機を駆動源とする電動車両においては、バッテリから電動機に供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置の小型軽量化が検討されている。これは、電力変換装置の低価格化、電力変換装置の小型軽量化による電動車両の燃費向上、電動車両における電力変換装置実装スペースの縮小化のためである。電力変換装置は複数のパワー半導体素子からなるパワーモジュール部と、電源平滑用コンデンサと、パワーモジュール部を駆動する駆動回路部と、この駆動回路部を介してこのパワーモジュール部を制御する制御回路部と、冷却部で構成されている。
【０００３】
パワーモジュール部のパワードライブユニットの構造においてはＩＧＢＴ等のパワー半導体素子が絶縁基板上に半田等を用いて接合されており、さらにベース金属板に半田接合されたパワーモジュールが熱伝導性グリースを介して冷却部に取付けられている。絶縁基板は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミック基板に電極用金属薄板が接合されたものである。
【０００４】
電力変換装置内の電子部品，パワードライブユニットは自己動作において発熱する。電力変換装置においては素子の安定動作を確保するため半導体素子の動作時の温度が所定の限界動作温度を超えないようにそれらを冷却する手段が必要となる。
【０００５】
従来、特開平１１−８９２４８号公報（特許文献１）に記載されている技術のように、パワードライブユニット等に放熱板を配置するようにした技術が広く知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−８９２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パワーモジュール部の構成として、パワードライブユニットを使用する従来のものでは、複数のパワー半導体素子と複数の絶縁基板及びゲル等、使用素材並びに部品点数が多くなる。このため、パワードライブユニットを構成する使用素材並びに部品点数を少なくし、パワーモジュール部の構成を簡素化することが電力変換装置の小型化・軽量化・低価格化及び信頼性の向上を達成する上で好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、１つ以上のスイッチング素子からなるブリッジ回路６組から構成されるインバータ回路を有するパワーモジュール部と、パワーモジュール部に印加される直流電源電圧を平滑化する電源平滑用コンデンサ部と、パワーモジュール部を駆動する駆動回路部と、駆動回路部を介してパワーモジュール部を制御する制御回路部と、パワーモジュール部が搭載される冷却部と、を有し、所定の直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換装置において、ブリッジ回路６組が、１つ以上のスイッチング素子と１つ以上のダイオードからなるブリッジ回路１組から構成されるパワースイッチングデバイスを１つ以上有するパワースイッチングデバイス群６組からなることを特徴とする電力変換装置を代表的な構成とすることで、簡素な素材でパワーデバイス部を構成することができる電力変換装置を提供する。
【０００９】
また、さらには、冷却部が、パワースイッチングデバイス群毎に分割された６組の冷却ユニット部からなり、その上にパワースイッチングデバイス群が搭載されていることを特徴とする電力変換装置をもう１つの代表的な構成とすることで、簡素な素材でパワーデバイス部を構成することができる電力変換装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力変換装置の小型軽量化を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施例から第１９実施例に係るインバータ装置を備えたハイブリッド車両を全体的に示す概略図であり、図２は本発明の第１実施例から第１９実施例に係るブリッジ回路図である。
【００１３】
電力変換装置は、例えば電動機に供給する電力を制御するものであり、例えば交流電力を直流電力に変換する整流装置，直流電力を交流電力に変換するインバータ装置，整流装置とインバータ装置の組合せであって、入力された直流電力を所望の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ装置がある。以下の説明においては、直流蓄電装置から出力された直流電力を交流電力に変換して電動機に供給するインバータ装置を本発明の実施例として説明するが、本発明の構成は整流装置やＤＣ−ＤＣコンバータ装置にも適用することができる。
【００１４】
図１において、エンジン１０の出力は駆動軸１５を介して変速機３０に入力される。エンジン１０はガソリンを燃料とする噴射型式火花点火式エンジンである。変速機３０は自動変速機からなりエンジン１０が搭載されるハイブリッド車両（図示せず）の駆動輪１５に接続されてエンジン出力を変速し、駆動輪１５に伝達してハイブリッド車両を走行させる。
【００１５】
駆動軸１５には、エンジン１０と変速機３０の間において、モータ２０が連結される。モータ２０はエンジン１０が回転するとき常に回転し、始動時には通電されてエンジン
１０をクランキングして始動させると共に、加速時などにも通電されてエンジン１０の回転をアシスト（増速）する。モータ２０は通電されていない時はエンジン１０の回転に伴って空転すると共に、エンジン１０への燃料供給が停止される。減速時には駆動軸１５の回転によって生じた運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する。モータ２０は発電機として機能する。
【００１６】
モータ２０はインバータ装置５０を介してバッテリ６０に接続される。モータ２０は
ＤＣブラシレスモータ、より具体的には交流同期電動機からなる。インバータ装置５０は後述する如くパワーモジュール部を備え、バッテリ６０から供給される直流を交流に変換してバッテリ６０に供給する。
【００１７】
インバータ装置５０とモータ２０の間には、電流センサ７０が配置される。電流センサ７０はインバータ装置５０からモータ２０へ供給（出力）される電流に応じた信号を出力する。
【００１８】
次に、図３から図１７を参照しながら、本発明の実施例について、インバータ装置で詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の第１実施例を図２，図３，図４に基づいて説明する。
【００２０】
図２は、本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。図３は、図２に示すパワーモジュール部及び冷却部の拡大斜視図である。図４は、図３に示すパワースイッチングデバイスの拡大斜視図である。
【００２１】
図２では、図示の簡略化のため、制御回路基板１８０等に搭載される多くの電子部品及び制御回路基板１８０に形成されるスルーホール、冷却部１２０に形成される凹部、位置決めピン用挿通孔及びネジ穴は、省略されている。
【００２２】
インバータ装置は、パワーモジュール部１３０（ブリッジ回路６組から構成される３相インバータ）、この上にパワーモジュール部１３０を駆動する駆動回路基板（電子回路基板）１５０と、駆動回路部を介してパワーモジュール部１３０を制御する制御回路基板
（電子回路基板）１８０と、電流を検知するための電流センサ１６０と、各バスバー170，パワーモジュール部１３０を収容するケース１４０，平滑コンデンサ１９５，上蓋190，パワーモジュール部１３０の下部に設けられた冷却部（ヒートシンク）１２０を備える。制御回路基板１８０の上面には、外部ＥＣＵと接続されるコネクタ１８５が搭載される。
【００２３】
パワーモジュール部１３０の構成は、冷却部１２０上に、１つ以上のスイッチング素子と１つ以上のダイオードからなるブリッジ回路１組から構成されるパワースイッチングデバイス１１０（具体的には２４個）をネジ（図示せず）にて固定する。パワースイッチングデバイス１１０は、並列に整列され、群１１１ａ，ｂ，ｃ，ｄ、１１２ａ，ｂ，ｃ，ｄをＵ相、群１１３ａ，ｂ，ｃ，ｄ、１１４ａ，ｂ，ｃ，ｄをＶ相、群１１５ａ，ｂ，ｃ，ｄ、１１６ａ，ｂ，ｃ，ｄをＷ相とし、群１１１ａ，ｂ，ｃ，ｄ、群１１３ａ，ｂ，ｃ，ｄ、群１１５ａ，ｂ，ｃ，ｄを正極、群１１２ａ，ｂ，ｃ，ｄ、群１１４ａ，ｂ，ｃ，ｄ、群１１６ａ，ｂ，ｃ，ｄを負極としている。
【００２４】
１相分のパワー回路は、１つ以上有するパワースイッチングデバイス１１０（例えば、８個）で構成する。パワースイッチングデバイス１１０上方には、駆動回路基板１５０の第一スルーホールがあり、パワースイッチングデバイス１１０からの制御端子１１８が挿通する。
【００２５】
パワースイッチングデバイス１１０の内部は、例えば、１つ以上のスイッチング素子
ＩＧＢＴと１つ以上のフリーホールダイオード素子が制御端子とボンドワイヤで接合され、絶縁基板上に実装されている。これらの周囲は、樹脂によりモールドしている。
【００２６】
駆動回路基板１５０，制御回路基板１８０は、制御部を構成する演算処理用素子やパワー半導体制御用素子を含む電子部品が複数実装されている。パワーモジュール部１３０との間の電気的配線は、パワースイッチングデバイス１１０から延びる制御端子１１８が、駆動回路基板１５０，制御回路基板１８０のスルーホールを挿通し、半田接続で行われる。
【００２７】
配線基板としては、その上面から金属層が複数に渡って積層されたガラスエポキシプリント配線基板が用いられている。例えば、厚さ３５μｍから７０μｍ程度の銅箔であり、容易にパターン加工のできるものである。金属層は、回路パターン用として用いられている。演算処理用素子は、面実装部品であるため、金属層に実装されている。
【００２８】
パワーモジュール部１３０を収容するケース１４０は、パワースイッチングデバイス
１１０を囲うように形成され、駆動回路基板１５０,各バスバー１７０,電流センサ１６０は、ユニット化されている。ケース１４０の内部には、制御回路基板１８０を固定するボルト穴が設けられ（具体的には４ヶ所）、電流センサ１６０とバスバー１７０とがユニット化した構成品を、ケース１４０のフレームに引っ掛けるように実装する。パワースイッチングデバイス１３０，駆動回路基板１５０，各バスバー１７０，電流センサ１６０がユニット化されることにより、組付け性が向上する。
【００２９】
電流センサ１６０は、ギャップを有する略Ｃ字状の磁性コアと、そのギャップに介挿されるホール素子等の磁電変換素子とから構成される。また、前記磁電変換素子は、制御回路基板にリードピン（図示しない）を介して接続される。このように構成された電流センサ１６０により、各相のバスバーに流れる出力電流が測定される。
【００３０】
冷却部１２０は、放熱可能な素材，熱伝導性の比較的高い金属材から製作される。冷却部１２０の便宜位置には、ネジが挿通されるべきネジ穴が複数個形成される。これらのネジ穴は、車両用取付けに用いられる。また、冷却部１２０とパワースイッチングデバイス１１０を囲むケース１４０とを固定するためのネジ穴も適宜複数個形成される。これらネジ穴の内部には、それぞれ雌ネジが螺刻される。
【００３１】
上蓋１９０は、ケース上面開口部を塞ぐように配置される。ケース裏面にはパワーモジュール部１３０に印加される直流電源電圧を平滑化する電源平滑用コンデンサ１９５が配置されている。
【実施例２】
【００３２】
本発明の第２実施例を図５，図６，図７，図８に基づいて説明する。
【００３３】
図５は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図６は図５に示すパワースイッチングデバイスユニット拡大斜視図であり、図７は図５に示す下部ケース拡大斜視図であり、図８は図５に示す下部ケース及びパワースイッチングデバイスユニット収容拡大斜視図である。
【００３４】
図５は図示の簡略化のため制御回路基板１８０などに搭載される多くの電子部品及び制御回路基板１８０に形成されるスルーホール、分割冷却部２２０に形成される凹部、位置決めピン用挿通孔及びネジ穴も省略した。
【００３５】
第２実施例のインバータ装置においては第１実施例のパワーモジュール部１３０，冷却部１２０の改良例である。冷却部１２０をパワースイッチングデバイス１１０群毎に分割（具体的に６個）し下部ケース２１０へ収容する。分割冷却部２２０とパワースイッチングデバイス１１０群は１つのパワースイッチングデバイスユニット２４０を形成する。下部ケース２１０はパワースイッチングデバイスユニット２４０が収容できるように分割
（具体的に６つ）する。パワースイッチングデバイスユニット２４０上部にはパワースイッチングデバイスユニット２４０が動かないように格子上の固定バンド２３０を設置する。
【００３６】
パワースイッチングデバイスユニット２４０を形成することにより、容易に組立てが可能になる。このため、パワースイッチングデバイスユニット２４０に故障が発生した場合等のメンテナンス性を向上できる。また、パワースイッチングデバイスパワーモジュール部２５０の歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
なお、分割冷却部２２０及び下部ケース２１０の分割形状は、格子形状に限定するものではなく、円形，三角形等の他の形状でも良い。
【実施例３】
【００３８】
本発明の第３実施例を図９に基づいて説明する。
【００３９】
図９は、本発明の第３実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【００４０】
図９では、図示の簡略化のため制御回路基板１８０等に搭載される多くの電子部品及び制御回路基板１８０に形成されるスルーホール、冷却部１２０に形成される凹部、位置決めピン用挿通孔及びネジ穴を省略している。
【００４１】
第３実施例のインバータ装置では、第１実施例のパワーモジュール部１３０構造において、電気的絶縁を確保するためパワースイッチングデバイス１１０下部に、電気的絶縁性を有する絶縁シート２００を加えて形成している。
【実施例４】
【００４２】
本発明の第４実施例を図２に基づいて説明する。
【００４３】
図２は、本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【００４４】
第４実施例のインバータ装置では、第１実施例のパワーモジュール部１３０構造において、電気的絶縁を確保するためパワースイッチングデバイス１１０を搭載する冷却部120を、電気的絶縁性を有する部材（例えば、窒化アルミニウムやアルミナ）にて形成している。
【００４５】
パワースイッチングデバイス１１０を搭載する冷却部１２０において、電気的絶縁性を有する部材を用いることにより、新たに電気的絶縁性を有する部材を配置する必要がない。この結果、部品点数が削減され、軽量化，低価格化、及び、組立て工数の削減が可能になる。
【実施例５】
【００４６】
本発明の第５実施例を図１０に基づいて説明する。
【００４７】
図１０は、本発明の第５実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【００４８】
図１０では、図示の簡略化のため制御回路基板１８０などに搭載される多くの電子部品及び制御回路基板１８０に形成されるスルーホール、分割冷却部２２０に形成される凹部、位置決めピン用挿通孔及びネジ穴を省略している。
【００４９】
第５実施例の電力変換装置では、第２実施例のパワーモジュール部１３０構造として、電気的絶縁を確保するためパワースイッチングデバイス１０９下部に電気的絶縁性を有する絶縁シート２００を加えて形成している。
【実施例６】
【００５０】
本発明の第６実施例を図７に基づいて説明する。
【００５１】
図７は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【００５２】
第６実施例のインバータでは、第２実施例のパワースイッチングデバイスパワーモジュール部２５０に搭載する分割冷却部２２０として、電気的絶縁性を有する部材（例えば、窒化アルミニウムやアルミナ）を用いて形成している。
【００５３】
パワースイッチングデバイス１１０を搭載する分割冷却部２２０として、電気的絶縁性を有する部材を用いることにより、新たに電気的絶縁性を有する部材を配置する必要がない。この結果、部品点数が削減され、軽量化，低価格化、及び、組立て工数の削減が可能になる。
【実施例７】
【００５４】
本発明の第７実施例を図５に基づいて説明する。
【００５５】
図５は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【００５６】
第７実施例のインバータ装置においては、第２実施例，第５実施例，第６実施例のパワースイッチングデバイスパワーモジュール部２５０構造に、電気的絶縁性を確保するため、下部ケース２１０を電気的絶縁性部材（具体的に樹脂材）にて製作している。
【００５７】
パワースイッチングデバイス１１０を搭載する分割冷却部２２０として、電気的絶縁性を有する部材を用いることにより、新たに電気的絶縁性を有する部材を配置する必要がない。このため、部品点数が削減され、軽量化，低価格化、及び、組立て工数削減が可能になる。
【００５８】
また、分割冷却部を熱伝導性のよい部材（例えば、銅，アルミ）にて形成できるため、パワースイッチングデバイスパワーモジュール部２５０からの発熱を効率よく外部へ放熱可能になる。この結果、電子部品の温度が低減され、インバータ装置の信頼性が向上する。
【実施例８】
【００５９】
本発明の第８実施例を図２に基づいて説明する。
【００６０】
図２は本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【００６１】
第８実施例のインバータ装置においては第１実施例，第３実施例，第４実施例の冷却部１２０改良案である。パワースイッチングデバイス１１０を搭載する冷却部ベース部121に、冷却能力が他の部位よりも高いフィン部を加えて形成した。
【００６２】
冷却部ベース部１２１に、冷却能力が他の部位よりも高いフィン部を形成することにより冷却能力を高めることができ、パワーモジュール部１３０からの発熱も効率よく外部へ放熱可能になる。この結果、電子部品の温度が低減され、インバータ装置の信頼性が向上する。
【実施例９】
【００６３】
本発明の第９実施例を図２，図１１に基づいて説明する。
【００６４】
図２は本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図１１は本発明の第９実施例であるインバータ装置の冷却部断面拡大斜視図である。
【００６５】
第９実施例の電力変換装置においては第８実施例の冷却部構造のパワースイッチングデバイス１１０を搭載する冷却部ベース部１２１に、冷却能力が他の部位よりも高い冷却部フィン部１２２を板状の部材を複数並列し配置して形成した。
【００６６】
冷却部１２０の冷却能力を高めることにより、パワーモジュール部１３０からの発熱を効率よく外部へ放熱可能になる。この結果、電子部品の温度が低減され、インバータ装置の信頼性が向上する。
【実施例１０】
【００６７】
本発明の第１０実施例を図２，図１２に基づいて説明する。
【００６８】
図２は本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図１２は本発明の第１０実施例であるインバータ装置の冷却部断面拡大斜視図である。
【００６９】
第１０実施例のインバータ装置においては第８実施例の冷却部構造のパワースイッチングデバイス１１０を搭載する冷却部ベース部１２１に、冷却能力が他の部位よりも高いフィン部を棒状の部材を複数並列し配置して形成した。
【００７０】
冷却部１２０の冷却能力を高めることにより、パワーモジュール部１３０からの発熱が効率よく外部へ放熱可能になる。この結果、電子部品の温度が低減され、インバータ装置の信頼性が向上する。
【実施例１１】
【００７１】
本発明の第１１実施例を図２，図１３に基づいて説明する。
【００７２】
図２は本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図１３は本発明の第１１実施例であるインバータ装置の冷却部（第８実施例の板状の部材を複数並列して配置形状）及びパワーデバイス群拡大斜視図である。
【００７３】
第１１実施例のインバータ装置においては第８実施例，第９実施例，第１０実施例の冷却部構造のパワースイッチングデバイス１１０を搭載する冷却部ベース部１２１形状を複数の傾斜を持つ波型の表面を形成した。
【００７４】
冷却部ベース部１２１形状に傾斜を付けることにより、平面上の実装面積を縮小できる。この結果、インバータ全体形状に平面と高さ方向の自由度が増すことにより、車両搭載が容易になる。
【実施例１２】
【００７５】
本発明の第１２実施例を図２，図１４に基づいて説明する。
【００７６】
図２は本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図１４は本発明の第１２実施例であるインバータ装置の冷却部（第８実施例の板状の部材を複数並列して配置形状）及びパワーデバイス群拡大斜視図である。
【００７７】
第１２実施例のインバータ装置においては第１１実施例の冷却部構造のパワースイッチングデバイス１１０が、同じ傾斜を持つ表面群にのみ搭載されていることとした。
【００７８】
冷却部ベース部１２１形状に傾斜を付けることにより、平面上の実装面積を縮小できる。この結果、インバータ全体形状に平面と高さ方向の自由度が増すことにより、車両搭載が容易になる。
【実施例１３】
【００７９】
本発明の第１３実施例を図５に基づいて説明する。
【００８０】
図５は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、第１３実施例のインバータ装置においては第２実施例，第５実施例，第６実施例，第７実施例の分割冷却部２２０改良案である。パワースイッチングデバイス１１０を搭載する分割冷却部ベース部２２１に、冷却能力が他の部位よりも高いフィン部を加えて形成した。
【００８１】
分割冷却部ベース部２２１に、冷却能力が他の部位よりも高いフィン部を形成することにより、冷却能力を高めることができる。このため、パワースイッチングデバイスパワーモジュール部２５０からの発熱が効率よく外部へ放熱可能になる。この結果、電子部品の温度が低減され、インバータ装置の信頼性が向上する。
【実施例１４】
【００８２】
本発明の第１４実施例を図５，図６に基づいて説明する。
【００８３】
図５は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図６は図５に示すパワースイッチングデバイスユニット拡大斜視図である。
【００８４】
第１４実施例の電力変換装置においては第１３実施例の冷却部構造のパワースイッチングデバイス１１０を搭載する分割冷却部ベース部２２１に、冷却能力が他の部位よりも高い分割冷却部フィン部２２２を板状の部材を複数並列し配置して形成した。
【００８５】
分割冷却部２２０の冷却能力を高めることにより、パワースイッチングデバイスパワーモジュール部２５０からの発熱が効率よく外部へ放熱可能になる。この結果、電子部品の温度が低減されインバータ装置の信頼性が向上する。
【実施例１５】
【００８６】
本発明の第１５実施例を図５，図１５に基づいて説明する。
【００８７】
図５は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図１５は本発明の第１５実施例であるインバータ装置の冷却部拡大斜視図である。
【００８８】
第１５実施例のインバータ装置においては第１３実施例の冷却部構造のパワースイッチングデバイス１１０を搭載する分割冷却部ベース部２２１に、冷却能力が他の部位より高いフィン部を棒状の部材を複数並列し配置して形成した。
【００８９】
分割冷却部２２０の冷却能力を高めることにより、パワースイッチングデバイスパワーモジュール部２５０からの発熱が効率よく外部へ放熱可能になる。この結果、電子部品の温度が低減され、インバータ装置の信頼性が向上する。
【実施例１６】
【００９０】
本発明の第１６実施例を図５，図１６に基づいて説明する。
【００９１】
図５は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図１６は本発明の第１４実施例であるインバータ装置の冷却部（第１４実施例の板状の部材を複数並列して配置形状）及びパワーデバイス群拡大斜視図である。
【００９２】
第１６実施例のインバータ装置においては第１３実施例，第１４実施例，第１５実施例の冷却部構造のパワースイッチングデバイス１１０を搭載する分割冷却部ベース部２２１形状を複数の傾斜を持つ波型の表面を形成した。
【００９３】
分割冷却部ベース部２２１形状に傾斜を付けることにより、平面上の実装面積を縮小できる。この結果、インバータ全体形状に平面と高さ方向の自由度が増すことにより、車両搭載が容易になる。
【実施例１７】
【００９４】
本発明の第１７実施例を図５，図６に基づいて説明する。
【００９５】
図５は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図６は図５に示すパワースイッチングデバイスユニット拡大斜視図である。
【００９６】
第１７実施例のインバータ装置においては第１１実施例の分割冷却部ベース部２２１構造のパワースイッチングデバイス１１０が、同じ傾斜を持つ表面群にのみ搭載されていることとした。
【００９７】
分割冷却部ベース部２２１形状に傾斜を付けることにより、平面上の実装面積を縮小できる。この結果、インバータ全体形状に平面と高さ方向の自由度が増すことにより、車両搭載が容易になる。
【実施例１８】
【００９８】
本発明の第１８実施例を図２，図５，図９，図１０に基づいて説明する。
【００９９】
図２は本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図５は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図９は本発明の第３実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図１０は本発明の第５実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【０１００】
第１８実施例のインバータ装置においては第１実施例から第１７実施例のパワースイッチングデバイス１１０が、１つ以上のスイッチング素子と１つ以上のダイオードを金属と絶縁基板と金属からなる絶縁金属基板上に搭載し、金属配線でブリッジ回路を構成し、外部との電気的接続部以外を絶縁性部材で被覆したモジュールを形成している。
【実施例１９】
【０１０１】
本発明の第１９実施例を図２，図５，図９，図１０に基づいて説明する。
【０１０２】
図２は本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図５は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図９は本発明の第３実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図１０は本発明の第５実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【０１０３】
第１８実施例のインバータ装置においては第１実施例から第１７実施例のパワースイッチングデバイス１１０が、１つ以上のスイッチング素子と１つ以上のダイオードを金属と絶縁基板と金属からなる絶縁金属基板上に搭載し、金属配線でブリッジ回路を構成し、外部との電気的接続部、及び前記スイッチング素子と前記ダイオードを搭載した前記基板の搭載面の裏面以外を絶縁性部材で被覆したモジュールを形成している。
【実施例２０】
【０１０４】
本発明の第２０実施例を図２，図５，図９，図１０に基づいて説明する。
【０１０５】
図２は本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図５は本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図９は本発明の第３実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図であり、図１０は本発明の第５実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【０１０６】
第２０実施例のインバータ装置においては第１８実施例，第１９実施例の基板を金属と絶縁基板と金属の積層体から形成している。
【０１０７】
以上、上記第１実施例から第２０実施例について、図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は特にこれらに限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。
【０１０８】
例えば、上記実施例では、パワーモジュール部１３０及びパワースイッチングデバイスパワーモジュール部２５０を４個のパワー半導体素子が並列接続にされている場合について説明したが、それに限定されるものではない。
【０１０９】
また、上記実施例では、パワー半導体素子としてＩＧＢＴを用いているが、特にこれに限られるものではなく、ＭＯＳＦＥＴのような他のパワー半導体素子をＩＧＢＴの代わりに用いることもできる。パワー半導体素子としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合、MOSFETには、その構造上、ダイオードが内蔵されているため、ＩＧＢＴに並列に接続していた外付けのダイオードを省略することができる。
【０１１０】
以上、上記実施例によれば、パワーモジュール部を構成する使用素材並びに部品点数を少なくし、パワーモジュール部の構成を簡素化することが可能となる。その結果、電力変換装置の小型化・軽量化・低価格化及び信頼性の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１実施例から第１９実施例に係るインバータ装置を備えたハイブリッド車両を全体的に示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【図３】図２に示すパワーモジュール部及び冷却部の拡大斜視図である。
【図４】図２に示すパワースイッチングデバイスの拡大斜視図である。
【図５】本発明の第２実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【図６】図５に示すパワースイッチングデバイスユニット拡大斜視図である。
【図７】図５に示す下部ケース拡大斜視図である。
【図８】図５に示す下部ケース及びパワースイッチングデバイスユニット収容拡大斜視図である。
【図９】本発明の第３実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【図１０】本発明の第５実施例であるインバータ装置を全体的に示す分解斜視図である。
【図１１】本発明の第９実施例であるインバータ装置の冷却部拡大斜視図である。
【図１２】本発明の第１０実施例であるインバータ装置の冷却部拡大斜視図である。
【図１３】本発明の第１１実施例であるインバータ装置の冷却部及パワーデバイス群拡大斜視図である。
【図１４】本発明の第１２実施例であるインバータ装置の冷却部及パワーデバイス群拡大斜視図である。
【図１５】本発明の第１５実施例であるインバータ装置の冷却部拡大斜視図である。
【図１６】本発明の第１６実施例であるインバータ装置の冷却部及パワーデバイス群拡大斜視図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１１０…パワースイッチングデバイス、１１１ａ〜ｄ…パワースイッチングデバイス群（Ｕ相，正極）、１１２ａ〜ｄ…パワースイッチングデバイス群（Ｕ相，負極）、１１３ａ〜ｄ…パワースイッチングデバイス群（Ｖ相，正極）、１１４ａ〜ｄ…パワースイッチングデバイス群（Ｖ相，負極）、１１５ａ〜ｄ…パワースイッチングデバイス群（Ｗ相，正極）、１１６ａ〜ｄ…パワースイッチングデバイス群（Ｗ相，負極）、１１８…制御端子、１２０…冷却部、１２１…冷却部ベース部、１２２…冷却部フィン部、１３０…パワーモジュール部、１４０…ケース、１５０…駆動回路基板、１６０…電流センサ、１７０…バスバー、１８０…制御回路基板、１８５…コネクタ、１９０…上蓋、１９５…平滑コンデンサ、２１０…下部ケース、２２０…分割冷却部、２２１…分割冷却部ベース部、
２２２…分割冷却部フィン部、２３０…固定バンド、２４０…パワースイッチングデバイスユニット、２５０…パワースイッチングデバイスパワーモジュール部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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