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公開番号2025022596
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023127316
出願日2023-08-03
発明の名称半導体モジュールおよび電力変換装置
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250206BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】インダクタンスを低減できる半導体モジュールおよび電力変換装置を提供すること。
【解決手段】半導体モジュール30は、共通の回転電機に接続される2つのインバータを構成する。半導体モジュール30は、第1インバータを構成する半導体素子41、第2インバータを構成する半導体素子42、半導体素子41を含む電流経路部43、半導体素子42を含む電流経路部44を備える。X方向において、オンタイミングの少なくとも一部が重なる半導体素子41,42が隣り合って配置されている。電流経路部43,44は、流れる電流が逆向きで互いに対向するように、X方向に並んで並走している。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
共通の回転電機（３）に接続される２つのインバータを構成する半導体モジュールであって、
前記インバータのひとつである第１インバータ（８，２１）を構成する第１半導体素子（４１，４１Ｈ，４１Ｌ）と、
前記インバータの他のひとつである第２インバータ（９，２２）を構成し、オンタイミングの少なくとも一部が前記第１半導体素子のオンタイミングと重なる第２半導体素子（４２，４２Ｈ，４２Ｌ）と、
前記第１半導体素子を含む第１電流経路部（４３，４３Ｈ，４３Ｌ）と、
前記第２半導体素子を含む第２電流経路部（４４，４４Ｈ，４４Ｌ）と、
を備え、
所定方向において、前記第１半導体素子の隣に前記第２半導体素子が配置され、
前記第１電流経路部と前記第２電流経路部とは、流れる電流が逆向きで互いに対向するように、前記所定方向に並んで並走している、半導体モジュール。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記第１半導体素子は、前記第１インバータの所定相を構成し、
前記第２半導体素子は、前記第２インバータの前記所定相を構成する、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記第１インバータは前記回転電機の巻線（３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ）の一端に接続され、前記第２インバータは前記巻線の他端に接続され、
前記第１インバータおよび前記第２インバータは、前記第２インバータを中性点化するスター結線駆動と、前記第２インバータによる中性点を開放し、相ごとに前記巻線に印加する電圧を制御するオープン結線駆動とを切り替え可能である、請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記第１半導体素子および前記第２半導体素子のひとつは上アーム素子であり、前記第１半導体素子および前記第２半導体素子の他のひとつは下アーム素子である、請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記第１半導体素子と、
前記第２半導体素子と、
高電位電源端子（４６Ｐ）と、
前記高電位電源端子と前記所定方向に並んで配置された低電位電源端子（４６Ｎ）と、
前記高電位電源端子に対応して設けられた第１出力端子（４６１Ａ）と、
前記低電位電源端子に対応して設けられた第２出力端子（４６２Ａ）と、
を備える半導体装置（４０）を少なくともひとつ含み、
前記第１電流経路部および前記第２電流経路部のひとつは、前記高電位電源端子、前記上アーム素子、および前記第１出力端子を有し、前記第１電流経路部および前記第２電流経路部の他のひとつは、前記低電位電源端子、前記下アーム素子、および前記第２出力端子を有する、請求項４に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記第１インバータおよび前記第２インバータの共通の相を構成する半導体装置として、
前記第１インバータの前記上アーム素子、前記第２インバータの前記下アーム素子、前記第１電流経路部、および前記第２電流経路部を備える第１半導体装置（４０Ｕ１，４０Ｖ１，４０Ｗ１）と、
前記第１インバータの前記下アーム素子、前記第２インバータの前記上アーム素子、前記第１電流経路部、および前記第２電流経路部を備える第２半導体装置（４０Ｕ２，４０Ｖ２，４０Ｗ２）と、
を含み、
前記第１半導体装置と前記第２半導体装置とは、前記第１半導体装置および前記第２半導体装置のひとつの前記第１電流経路部を流れる電流と前記第１半導体装置および前記第２半導体装置の他のひとつの前記第２電流経路部を流れる電流とが、逆向きで互いに対向するように配置されている、請求項４または請求項５に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記第１半導体装置と前記第２半導体装置とは、前記上アーム素子同士または前記下アーム素子同士が前記所定方向において隣り合うように、前記所定方向に並んで配置されている、請求項６に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記第１半導体素子および前記第２半導体素子は、いずれも上アーム素子、または、いずれも下アーム素子である、請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記第１半導体素子および前記第２半導体素子は、ＳｉＣ基板にＭＯＳＦＥＴが形成されてなる、請求項１～３いずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
回転電機（３）に接続される第１インバータ（８，２１）と、
前記回転電機に接続される第２インバータ（９，２２）と、
を備え、
前記第１インバータおよび前記第２インバータは、半導体モジュール（３０）を含んで構成され、
前記半導体モジュールは
前記第１インバータを構成する第１半導体素子（４１，４１Ｈ，４１Ｌ）と、
前記第２インバータを構成し、オンタイミングの少なくとも一部が前記第１半導体素子のオンタイミングと重なる第２半導体素子（４２，４２Ｈ，４２Ｌ）と、
前記第１半導体素子を含む第１電流経路部（４３，４３Ｈ，４３Ｌ）と、
前記第２半導体素子を含む第２電流経路部（４４，４４Ｈ，４４Ｌ）と、
を有し、
所定方向において、前記第１半導体素子の隣に前記第２半導体素子が配置され、
前記第１電流経路部と前記第２電流経路部とは、流れる電流が逆向きで互いに対向するように、前記所定方向に並んで並走している、電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、半導体モジュールおよび電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、共通の回転電機に接続される２つのインバータを備えた電力変換装置を開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１７９９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インバータは、半導体素子を備える半導体モジュールを含んで構成される。特許文献１の電力変換装置において、たとえば第１インバータは第１半導体モジュールを含んで構成され、第２インバータは第２半導体モジュールを含んで構成される。この構成では、第１インバータと第２インバータとの間に電流が流れるときに、第１半導体モジュールと第２半導体モジュールとの間に電流が流れるため、インダクタンスが大きいという問題がある。上記した観点において、または言及されていない他の観点において、半導体モジュール、および電力変換装置にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、インダクタンスを低減できる半導体モジュールおよび電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
特許請求の範囲、本欄、および技術的思想の欄に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。括弧内の符号は、技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
開示のひとつの態様は、共通の回転電機（３）に接続される２つのインバータを構成する半導体モジュールであって、
インバータのひとつである第１インバータ（８，２１）を構成する第１半導体素子（４１，４１Ｈ，４１Ｌ）と、
インバータの他のひとつである第２インバータ（９，２２）を構成し、オンタイミングの少なくとも一部が第１半導体素子のオンタイミングと重なる第２半導体素子（４２，４２Ｈ，４２Ｌ）と、
第１半導体素子を含む第１電流経路部（４３，４３Ｈ，４３Ｌ）と、
第２半導体素子を含む第２電流経路部（４４，４４Ｈ，４４Ｌ）と、
を備え、
所定方向において、第１半導体素子の隣に第２半導体素子が配置され、
第１電流経路部と第２電流経路部とは、流れる電流が逆向きで互いに対向するように、前記所定方向に並んで並走している。
【０００８】
開示の半導体モジュールによれば、上記配置により、第１半導体素子および第２半導体素子がともにオンしているときに、第１電流経路部を流れる電流と第２電流経路部を流れる電流とが逆向きで互いに対向する。よって、磁束の打ち消しにより、インダクタンスを低減することができる。
【０００９】
開示の他のひとつの形態は、電力変換装置であって、
回転電機（３）に接続される第１インバータ（８，２１）と、
回転電機に接続される第２インバータ（９，２２）と、
を備え、
第１インバータおよび第２インバータは、半導体モジュール（３０）を含んで構成され、
半導体モジュールは
第１インバータを構成する第１半導体素子（４１，４１Ｈ，４１Ｌ）と、
第２インバータを構成し、オンタイミングの少なくとも一部が第１半導体素子のオンタイミングと重なる第２半導体素子（４２，４２Ｈ，４２Ｌ）と、
第１半導体素子を含む第１電流経路部（４３，４３Ｈ，４３Ｌ）と、
第２半導体素子を含む第２電流経路部（４４，４４Ｈ，４４Ｌ）と、
を有し、
所定方向において、第１半導体素子の隣に第２半導体素子が配置され、
第１電流経路部と第２電流経路部とは、流れる電流が逆向きで互いに対向するように、前記所定方向に並んで並走している。
【００１０】
開示の電力変換装置によれば、上記配置により、第１半導体素子および第２半導体素子がともにオンしているときに、第１電流経路部を流れる電流と第２電流経路部を流れる電流とが逆向きで互いに対向する。よって、磁束の打ち消しにより、インダクタンスを低減することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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