專利名稱：電力轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制車輛的驅(qū)動用電動機的電力轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
在專利文獻1中記載有用于將具有多個半導體模塊的電力轉(zhuǎn)換裝置準確且容易地進行組裝的技術(shù)。具體而言，相對于多個半導體模塊設置1個控制電路基板，在半導體模塊設有第一凸部，并將其與設于控制電路基板的第一嵌入部嵌合，由此進行相互定位。不過，尋求在將半導體模塊和控制電路基板組裝于電力轉(zhuǎn)換裝置時實現(xiàn)使組裝性進一步提高的技術(shù)。專利文獻1 日本特開2005-073373號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于，使電力轉(zhuǎn)換裝置的組裝性提高。本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置，具有功率模塊，其將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力并將該交流電力向電動機供給；電子電路基板，其配置在功率模塊的上方且驅(qū)動該功率模塊；箱體， 其具有載置功率模塊的功率模塊載置面并收納功率模塊和電子電路基板，其中，功率模塊具有第一突出部，其朝向電子電路基板側(cè)突出形成，且與形成在電子電路基板上的槽或孔嵌合；第二突出部，其朝向箱體側(cè)突出形成，且與形成在箱體上的槽或孔嵌合，第一突出部和第二突出部沿箱體的功率模塊載置面的大致鉛直方向平齊而形成。根據(jù)本發(fā)明，能夠提高電力轉(zhuǎn)換裝置的組裝性。


圖1是具有多個半導體元件的半導體模塊的外觀立體圖。圖2是表示相對于多個半導體模塊1000A 1000C而設有多個控制基板2001A 2001C的情況的圖。圖3是將控制基板2001的定位孔和箱體3001的定位基準設置在同一線上的示意圖。圖4是將控制基板2001的定位孔和箱體3001的定位基準設置在同一線上的示意圖。圖5是混合動力機動車的控制框圖。圖6是設置在功率模塊300上的定位用的突出部附近的放大圖。圖7是本發(fā)明的實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體結(jié)構(gòu)的外觀立體圖。圖8是將本發(fā)明的實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體結(jié)構(gòu)分解為各結(jié)構(gòu)要素的立體圖。圖9是電力轉(zhuǎn)換裝置200的截面圖(圖7的A-A截面基準)。
具體實施例方式電力轉(zhuǎn)換裝置中所使用的半導體模塊相對于直流電力的輸入例如輸出3相交流電力。在將用于輸出該3相的電路部進行由1個半導體模塊實現(xiàn)的封裝化的情況下，該半導體模塊的內(nèi)置零件彼此的共用部分或各配線得以簡略化。不過，在該共用部分或各配線之中的1個出現(xiàn)問題時，半導體模塊其本身的功能喪失。即，作為電力轉(zhuǎn)換裝置的產(chǎn)品的成品率有惡化的可能。另外，在將構(gòu)成3相中1相的電路部進行由1個半導體模塊實現(xiàn)的封裝的情況下，產(chǎn)品的成品率提高。不過，用于控制多個半導體模塊的控制基板需要設置多個重復的部分、例如半導體模塊與控制基板連接的通信線等，有可能使成本增大。圖1是具有多個半導體元件的半導體模塊的外觀立體圖。本半導體模塊具有對內(nèi)部半導體元件進行冷卻且用于安裝的金屬基底1001。外殼1002設置在金屬基底1001的外緣附近。另外，外殼1002以使電力輸入端子1003、輸出端子1004及控制用端子1005形成一體的方式成形。也就是說，外殼1002作為外部連接端子和內(nèi)部半導體元件的接口而發(fā)揮功能。突出部1101設置在外殼1002的上表面。該突出部1101作為連接于控制用端子 1005的控制基板和半導體模塊的定位而發(fā)揮功能。凹部1102形成在金屬基底1001的與設有外殼1002側(cè)相反側(cè)的面上。該凹部1102 作為用于收納半導體模塊的箱體3001和該半導體模塊的定位而發(fā)揮功能。圖2(A)是表示相對于多個半導體模塊1000A 1000C設有多個控制基板2001A 2001C的情況的圖。多個半導體模塊1000A 1000C設置在共用的箱體3001上。多個控制基板2001A 2001C分別設置在所對應的半導體模塊的上部。設置在箱體3001側(cè)的突出部3101A被插入前述的凹部1102中，且作為半導體模塊1000A和箱體3001的定位而發(fā)揮功能。另一方面，控制基板2001A具有定位孔2101A， 在該定位孔2101A中插入有前述的突出部1101，由此，形成半導體模塊1000A和控制基板 2001A的定位。半導體模塊1000B及1000C和箱體3001、控制基板2001B及2001C的定位也與前述相同。在圖2㈧那樣的情況下，箱體3001和半導體模塊1000A、控制基板200IA之間的定位與箱體3001和半導體模塊1000B、控制基板2001B之間的定位獨立。也就是說，只要僅僅考慮箱體3001和半導體模塊1000A、控制基板2001A之間的定位即可，而不需要考慮多個控制基板2001A 2001C彼此的定位，故組裝容易。另一方面，圖2(B)是表示用于降低成本而集成多個控制基板的情況的圖?？刂苹?001具有用于使在半導體模塊1000A 1000C上設置的突出部1101A 1101C貫入的定位孔2101A 2101C。為了使多個突出部1101A 1101C分別插入所對應的定位孔2101A 2101C中，與圖2(A)的情況相比，需要考慮追加定位孔2101A 2101C 彼此的尺寸公差。這樣，尺寸公差累積增加時，生產(chǎn)率有可能降低。對此，本實施方式所涉及的半導體模塊的目的在于，在抑制成本增大的同時，提高
生產(chǎn)率。圖3及圖4是將控制基板2001的定位孔和箱體3001的定位基準設置在同一線上的示意圖。
如圖3所示，從外殼1002向上下突出的定位件1111與外殼1002 —體形成。下側(cè)的定位件1111以貫通在金屬基底1001上形成的孔IOOla的方式突出。圖4示出了在共用的箱體3001上載置多個圖3所示的半導體模塊的情況。向外殼1002的下側(cè)突出的定位件1111被插入形成于箱體3001的定位孔3102中。另一方面， 向外殼1002的上側(cè)突出的定位件1111被插入形成于共用的控制基板2001的定位孔2101 中。由此，實現(xiàn)半導體模塊和控制基板2001及箱體3001的定位。需要說明的是，此處，將向上下突出的定位件1111插入形成于控制基板2001或箱體3001的貫通孔(定位孔2101、3102)中而進行了定位，不過，也可以代替貫通孔而形成前述的凹部1102那樣的槽。向上下突出的定位件1111能夠抵消控制基板定位用的突出部和箱體定位用的突出部之間的尺寸公差，因此，具有使組裝容易的效果。另外，定位件1111從一體成形了電力輸入端子1003、輸出端子1004及控制用端子1005的外殼1002直接突出的情況在前述的各連接部位的位置關(guān)系方面更加有利。此處，準備了從模塊向上下方向具有同一基準的定位件，不過，也可以是從箱體向上方貫通該模塊而到達附隨零件的定位件，且該部材是金屬棒也可。另外，也可以是從附隨零件向下方貫通該模塊而到達箱體的定位件，且該部材是金屬棒也可。當然，也可以是不從該模塊外殼，而從同模塊的金屬基底向上下方向附加的定位件，該其部材是金屬棒也可。對于本發(fā)明的實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置參考附圖以下進行詳細地說明。本發(fā)明的實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置能夠應用在混合動力用的機動車或純粹的電動車中，不過，作為代表例，對將本發(fā)明的實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置應用在混合動力機動車時的控制結(jié)構(gòu)利用圖5進行說明。圖5是表示混合動力機動車的控制程序塊的圖。在本發(fā)明的實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置中，對搭載于機動車的車載電機系統(tǒng)的車載用電力轉(zhuǎn)換裝置、尤其是在車輛驅(qū)動用電機系統(tǒng)中采用的、搭載環(huán)境或工作環(huán)境等非常嚴格的車輛驅(qū)動用逆變器裝置為例進行了說明。車輛驅(qū)動用逆變器裝置作為控制車輛驅(qū)動用電動機的驅(qū)動的控制裝置而配備在車輛驅(qū)動用電機系統(tǒng)中，將從構(gòu)成車載電源的車載蓄電池或車載發(fā)電裝置供給的直流電力轉(zhuǎn)換為規(guī)定的交流電力，并將所獲得的交流電力向車輛驅(qū)動用電動機供給，從而控制車輛驅(qū)動用電動機的驅(qū)動。另外，車輛驅(qū)動用電動機也有作為發(fā)電機的功能，因此，車輛驅(qū)動用逆變器裝置也有基于運轉(zhuǎn)模式，將車輛驅(qū)動用電動機所發(fā)生的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的功能。所轉(zhuǎn)換的直流電力被向車載蓄電池供給。需要說明的是，本實施方式的結(jié)構(gòu)作為機動車或卡車等的車輛驅(qū)動用電力轉(zhuǎn)換裝置最佳，不過，對于除此以外的電力轉(zhuǎn)換裝置，例如電車或船舶、飛機等的電力轉(zhuǎn)換裝置，進而作為驅(qū)動工廠設備的電動機的控制裝置采用的工業(yè)用電力轉(zhuǎn)換裝置、或用于驅(qū)動家庭的太陽能發(fā)電系統(tǒng)或家庭的電器產(chǎn)品的電動機的控制裝置等的家庭用電力轉(zhuǎn)換裝置也能夠應用。在圖5中，混合動力電動車(以下，記作“HEV”)110是1個電動車輛，其具有2個車輛驅(qū)動用系統(tǒng)。其1個是將內(nèi)燃機即發(fā)動機120作為動力源的發(fā)動機系統(tǒng)。發(fā)動機系統(tǒng)主要作為HEV的驅(qū)動源使用。另1個是將電動發(fā)電機192、194作為動力源的車載電機系統(tǒng)。 車載電機系統(tǒng)主要作為HEV的驅(qū)動源及HEV的電力發(fā)生源使用。電動發(fā)電機192、194例如為同步式電機或感應式電機，通過運轉(zhuǎn)方法即可作為電動機也可作為發(fā)電機動作，故在此
5記作電動發(fā)電機。在車身的前部能夠旋轉(zhuǎn)地軸支承有前輪車軸114。在前輪車軸114的兩端設有1 對前輪112。在車身的后部能夠旋轉(zhuǎn)地軸支承有后輪車軸(省略圖示)。在后輪車軸的兩端設有1對后輪。在本實施方式的HEV中，由動力驅(qū)動的主輪作為前輪112，與其牽連轉(zhuǎn)動的從輪作為后輪，即采用所謂的“前輪驅(qū)動方式”，不過與其相反，即也可以采用“后輪驅(qū)動方式”。在前輪車軸114的中央部設有前輪側(cè)差速齒輪(以下，記作“前輪側(cè)DEF”)116。 前輪車軸114與前輪側(cè)DEF116的輸出側(cè)機械連接。在前輪側(cè)DEF116的輸入側(cè)機械連接有變速器118的輸出軸。前輪側(cè)DEF116為將由變速器118變速并傳遞的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力向左右的前輪車軸114分配的差動式動力分配機構(gòu)。在變速器118的輸入側(cè)機械連接有電動發(fā)電機192的輸出側(cè)。在電動發(fā)電機192的輸入側(cè)經(jīng)由動力分配機構(gòu)122而機械連接有發(fā)動機 120的輸出側(cè)及電動發(fā)電機194的輸出側(cè)。而且，電動發(fā)電機192、194及動力分配機構(gòu)122 被收納在變速器118的箱體的內(nèi)部。電動發(fā)電機192、194是在轉(zhuǎn)子具有永久磁鐵的同步式電動發(fā)電機，供給定子的電樞繞組的交流電力由逆變器裝置140、142控制而控制電動發(fā)電機192、194的驅(qū)動。在逆變器裝置140、142電連接有蓄電池136，在蓄電池136和逆變器裝置140、142相互能夠?qū)崿F(xiàn)電力的交接。在本實施方式中，具有由電動發(fā)電機192及逆變器裝置140構(gòu)成的第一電動發(fā)電單元和由電動發(fā)電機194及逆變器裝置142構(gòu)成的第二電動發(fā)電單元這2個單元，且基于運轉(zhuǎn)狀態(tài)區(qū)分使用這些單元。即，在由來自發(fā)動機120的動力來驅(qū)動車輛的情況下，在輔助車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩時，將第二電動發(fā)電單元作為發(fā)電單元而通過發(fā)動機120的動力使其工作發(fā)電，并通過由該發(fā)電獲得的電力使第一電動發(fā)電單元作為電動單元工作。另外，在相同的情況下，在輔助車輛的車速時，將第一電動發(fā)電單元作為發(fā)電單元而通過發(fā)動機120的動力使其工作發(fā)電，并通過由該發(fā)電獲得的電力使第二電動發(fā)電單元作為電動單元工作。另外，在本實施方式中，通過由蓄電池136的電力使第一電動發(fā)電單元作為電動單元工作，從而能夠僅僅通過電動發(fā)電機192的動力來實現(xiàn)車輛的驅(qū)動。進而，在本實施方式中，通過將第一電動發(fā)電單元或第二電動發(fā)電單元作為發(fā)電單元而由來自發(fā)動機120的動力或車輪的動力使其工作發(fā)電，從而能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電池136的充電。蓄電池136進而也可作為用于驅(qū)動輔助設備用的電動機195的電源使用。作為輔助設備例如為驅(qū)動空調(diào)設備的壓縮機的電動機或驅(qū)動控制用的液壓泵的電動機，從蓄電池 136向逆變器裝置43供給直流電力，并由逆變器裝置43轉(zhuǎn)換為交流的電力而向電動機195 供給。上述逆變器裝置43具有與逆變器裝置140或142相同的功能，對向電動機195供給交流的相位或頻率、電力進行控制。例如通過相對于電動機195的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而供給超前相位的交流電力，使電動機195發(fā)生轉(zhuǎn)矩。另一方面，通過發(fā)生滯后相位的交流電力，使電動機195作為發(fā)電機發(fā)生作用，且使電動機195形成再生制動狀態(tài)的運轉(zhuǎn)。這樣的逆變器裝置43的控制功能與逆變器裝置140或142的控制功能相同。電動機195的容量比電動發(fā)電機192或194的容量小，因此，逆變器裝置43的最大轉(zhuǎn)換電力比逆變器裝置140或142 小，但逆變器裝置43的電路結(jié)構(gòu)基本與逆變器裝置140或142的電路結(jié)構(gòu)相同。逆變器裝置140或142及逆變器裝置43乃至電容器模塊500存在電方面密接的關(guān)系。進而，針對發(fā)熱的對策所需的方面共用。另外，期望盡可能較小地制作裝置的體積。 根據(jù)這些方面在以下詳細敘述的電力轉(zhuǎn)換裝置中，將逆變器裝置140或142及逆變器裝置 43乃至電容器模塊500內(nèi)置在電力轉(zhuǎn)換裝置的箱體內(nèi)。通過該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)小型且可靠性高的裝置。另外，通過將逆變器裝置140或142及逆變器裝置43乃至電容器模塊500內(nèi)置在一個箱體中，在配線的簡單化或噪音對策方面存在效果。另外，能夠降低電容器模塊500和逆變器裝置140或142及逆變器裝置43的連接電路的電感，能夠降低尖峰電壓，并且能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)熱的降低或散熱效率的提高。在圖7 圖9中，200表示電力轉(zhuǎn)換裝置，10表示上部外殼，11表示金屬基底板， 12表示箱體，13表示冷卻水入口配管，14表示冷卻水出口配管，420表示罩，16表示下部外殼，17表示交流終端外殼，18表示交流終端，19表示冷卻水流路，20表示由控制電路基板保持控制電路172。21表示用于與外部連接的連接器，22表示由驅(qū)動電路基板保持驅(qū)動電路 174。300表示設有2個功率模塊(半導體模塊部)且在各個功率模塊中分別內(nèi)置有逆變電路。700表示平板層疊母線，800表示0形環(huán)，304表示金屬基底，188表示交流連接器，314 表示直流正極端子，316表示直流負極端子，500表示電容器模塊，502表示電容器外殼，504 表示正極側(cè)電容器端子，506表示負極側(cè)電容器端子，514表示電容器單元。圖7示出了本發(fā)明的實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體結(jié)構(gòu)的外觀立體圖。 本實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置200的外觀固定形成有上表面或底面呈大致長方形的箱體12、在上述箱體12的短邊側(cè)的外周的1個上設置的冷卻水入口配管13及冷卻水出口配管14、用于堵塞上述箱體12的上部開口的上部外殼10、用于堵塞上述箱體12的下部開口的下部外殼16。通過使箱體12的仰視圖或俯視圖的形狀形成大致長方形，向車輛的安裝變得容易，且具有容易生產(chǎn)的效果。在上述電力轉(zhuǎn)換裝置200的長邊側(cè)的外周設有用于有助于與電動發(fā)電機192或 194的連接的2組交流終端外殼17。交流終端18與功率模塊300、和電動發(fā)電機192、194 電連接，而使從該功率模塊300輸出的交流電流向該電動發(fā)電機192、194傳遞。連接器21與內(nèi)置在箱體12中的控制電路基板20連接，而使來自外部的各種信號向該控制電路基板20傳送。直流(蓄電池)負極側(cè)連接端子部510和直流(蓄電池)正極側(cè)連接端子部512與蓄電池136和電容器模塊500電連接。此處，在本實施方式中，連接器21設置在上述箱體12的短邊側(cè)的外周面的一側(cè)。另一方面，直流(蓄電池)負極側(cè)連接端子部510和直流(蓄電池)正極側(cè)連接端子部512設置在與設有上述連接器21的面相反側(cè)的短邊側(cè)的外周面。也就是說，連接器21和直流(蓄電池)負極側(cè)連接端子部510 分離配置。由此，能夠降低從直流(蓄電池)負極側(cè)連接端子部510向箱體12侵入進而傳播到連接器21的噪音，從而能夠提高由控制電路基板20實現(xiàn)的電動機的控制性。圖8是將本發(fā)明的實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置的整體結(jié)構(gòu)分解為各結(jié)構(gòu)要素的立體圖。如圖8所示，在箱體12的中間設有冷卻水流路19，在該冷卻水流路19的上部沿流動的方向并排設有2組開口 400和402。以上述2組開口 400和402分別被功率模塊300 堵塞的方式固定有2個功率模塊300。如圖6所示，在冷卻水流路19的上表面設有定位孔 354，通過設置在功率模塊300的背面的定位用突出部351插入在定位孔354中，使功率模塊300固定在冷卻水流路19的上表面。而且，只要定位孔邪4在與其他結(jié)構(gòu)體的關(guān)系上沒有障礙，也可以是貫通孔及凹部(槽)的任一種。在各功率模塊300設有用于散熱的散熱片305，各功率模塊300的散熱片305分別從上述冷卻水流路19的開口 400和402向冷卻水的流動之中突出。在上述冷卻水流路19的下側(cè)形成有用于容易進行鋁鑄造的開口 404，上述開口 404由罩420堵塞。另外，在上述冷卻水流路19的下側(cè)安裝有輔助設備用的逆變器裝置 43。輔助設備用的逆變器裝置43內(nèi)置有逆變電路，且具有內(nèi)置了構(gòu)成該逆變電路的功率半導體元件的功率模塊。輔助設備用的逆變器裝置43以使上述內(nèi)置的上述功率模塊的散熱金屬面與上述冷卻水流路19的下表面對置的方式而固定在上述冷卻水流路19的下表面。 另外，在功率模塊300和箱體12之間設有用于密封的0形環(huán)800，進而，在罩420和箱體12 之間也設有0形環(huán)802。在本實施方式中，將密封件作為0形環(huán)，不過作為0形環(huán)的代替，也可以代用樹脂件、密封膠、襯墊等，尤其是，在采用密封膠的情況下，能夠提高電力轉(zhuǎn)換裝置 200的組裝性。進而，在上述冷卻水流路19的下部設有具有散熱作用的下部外殼16。在上述下部外殼16上，電容器模塊500以使由電容器模塊500的金屬件構(gòu)成的外殼的散熱面與上述下部外殼16的面對置的方式而固定在上述下部外殼16的表面上。通過該結(jié)構(gòu)，能夠利用冷卻水流路19的上表面和下表面來有效進行冷卻，以使電力轉(zhuǎn)換裝置整體小型化。通過來自冷卻水入出口配管13、14的冷卻水在冷卻水流路19中流動，而并排設置的2個功率模塊300所具有的散熱片被冷卻，從而上述2個功率模塊300整體被冷卻。設于冷卻水流路19的下表面的輔助設備用的逆變器裝置43也同時被冷卻。進而，通過設有冷卻水流路19的箱體12被冷卻，使設于箱體12的下部的下部外殼16被冷卻，在該冷卻的作用下，電容器模塊500的熱量經(jīng)由下部外殼16及箱體12向冷卻水熱傳導，從而電容器模塊500被冷卻。在功率模塊300的上方配置有用于將該功率模塊300和電容器模塊500電連接的層疊導體板700。該層疊導體板700跨設在2個功率模塊300上，且沿2個功率模塊300的寬度方向構(gòu)成為寬幅。進而，層疊導體板700由與電容器模塊500的正極側(cè)端子連接的正極側(cè)導體板702、與負極側(cè)端子連接的負極側(cè)導體板704及配置在該正極側(cè)端子和該負極側(cè)端子之間的絕緣部材構(gòu)成。由此，能夠增大層疊導體板700的層疊面積，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)從功率模塊300到電容器模塊500的寄生電感的降低。另外，在將1個層疊導體板700載置在2個功率模塊300上之后，能夠進行層疊導體板700和功率模塊300、電容器模塊500 的電連接，因此，即便是具有2個功率模塊300的電力轉(zhuǎn)換裝置，也能夠抑制其組裝工時。在層疊導體板700的上方配置有控制電路基板20和驅(qū)動電路基板22，在驅(qū)動電路基板22搭載有圖8所示的驅(qū)動電路174，在控制電路基板20搭載有圖8所示的具有CPU 的控制電路172。另外，在驅(qū)動電路基板22和控制電路基板20之間配置有金屬基底板11， 金屬基底板11實現(xiàn)了搭載于兩基板22、20的電路組的電磁屏蔽的功能，并且具有使驅(qū)動電路基板22和控制電路基板20所發(fā)生的熱量散開、冷卻的作用。這樣，在箱體12的中央部設置冷卻水流路19，在其一側(cè)配置車輛驅(qū)動用的功率模塊300，并在另一側(cè)配置輔助設備用的功率模塊43，由此能夠以較少的空間進行效率良好地冷卻，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電力轉(zhuǎn)換裝置整體的小型化。另外，通過使箱體中央部的冷卻水流路19的主結(jié)構(gòu)與箱體12 —體由鋁材的鑄造來制作，使冷卻水流路19除冷卻效果以外還具有增強機械強度的效果。另外，通過由鋁鑄造制作，箱體12和冷卻水流路19 一體構(gòu)造，故熱傳導良好且冷卻效率得以提高。在驅(qū)動電路基板22上穿過金屬基底板11而設有與控制電路基板20的電路組進行連接的基板間連接器23。另外，在控制電路基板20設有與外部進行電連接的連接器21。 通過連接器21進行與電力轉(zhuǎn)換裝置之外的、例如作為蓄電池136搭載于車的鋰電池模塊的信號的傳送，從鋰電池模塊將表示電池的狀態(tài)的信號或鋰電池的充電狀態(tài)等信號送出。在驅(qū)動電路基板22設有用于與保持在上述控制電路基板20的控制電路172的信號進行交接的上述基板間連接器23。經(jīng)由省略圖示的信號線和基板間連接器23從控制電路基板20將逆變電路的開關(guān)時序的信號向驅(qū)動電路基板22傳遞，驅(qū)動電路基板22發(fā)生作為驅(qū)動信號的柵驅(qū)動信號，并分別施加于功率模塊的柵電極。在箱體12的上部和下部形成有開口，這些開口分別通過將上部外殼10和下部外殼16例如由螺釘?shù)裙潭ㄔ谙潴w12而堵塞。在箱體12的中央設有冷卻水流路19，在上述冷卻水流路19固定功率模塊300或罩420。這樣，完成冷卻水流路19而進行水路的漏水試驗。在漏水試驗合格時，接著，能夠進行從上述箱體12的上部和下部的開口安裝基板或電容器模塊500的作業(yè)。這樣，嘗試在中央配置冷卻水流路19接著能夠從上述箱體12的上部和下部的開口進行固定所需的零件的作業(yè)的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)率提高。另外，使冷卻水流路19 最先完成，漏水試驗后能夠安裝其他零件，從而生產(chǎn)率和可靠性這兩方面均提高。圖9是電力轉(zhuǎn)換裝置200的截面圖(圖7的A-A截面基準)，基本結(jié)構(gòu)已經(jīng)說明。在箱體12的截面中的上下方向的中央部設有與箱體12 —體由鋁鑄造制作而成的冷卻水流路19(圖9的虛線部)，在形成于冷卻水流路19的上表面?zhèn)鹊拈_口上設有功率模塊300(圖9的單點劃線部)。相對于圖9的紙面左側(cè)為冷卻水的行進側(cè)的去路19a，相對于紙面右側(cè)為水路的折回側(cè)的回路19b。去路19a及回路19b如上所述分別設有開口。在功率模塊300設有用于散熱的金屬基底304，金屬基底304以橫跨在去路19a及回路19b這二者的方式堵塞上述開口。在上述金屬基底304設有用于散熱的散熱片305，散熱片305從上述開口向冷卻水的流動之中突出。另外，在冷卻水流路19的下表面?zhèn)裙潭ㄓ休o助設備用的逆變器裝置43。大致中央彎曲的板狀的交流電力線186其一端與功率模塊300的交流終端159連接，另一端從電力轉(zhuǎn)換裝置200內(nèi)部突出而形成交流連接器。正極側(cè)電容器端子504及負極側(cè)電容器端子506經(jīng)由貫通孔406(圖9的雙點劃線部)而分別與正極側(cè)導體板702及負極側(cè)導體板704電連接及機械連接。使箱體12的大致中央配置有沿長方形的長邊方向往復的冷卻水流路19，并在與上述冷卻水的流動方向大致垂直的方向上配置有交流終端18 和正極側(cè)電容器端子504及負極側(cè)電容器端子506。由此，電配線整齊地配置，以使電力轉(zhuǎn)換裝置200實現(xiàn)小型化。層疊導體板700的正極側(cè)導體板702及負極側(cè)導體板704乃至交流側(cè)電力線186向功率模塊300之外突出而形成連接端子，因此結(jié)構(gòu)及其簡單且未使用其他的連接導體，從而實現(xiàn)小型化。通過該結(jié)構(gòu)使生產(chǎn)率得以提高，且可靠性也得以提高。進而，上述貫通孔406與上述冷卻水流路19通過箱體12內(nèi)部的框體而隔絕，且正極側(cè)導體板702及負極側(cè)導體板704和正極側(cè)電容器端子506及負極側(cè)電容器端子504的連接部存在于該貫通孔406內(nèi)，故可靠性得以提高。形成如下構(gòu)造將發(fā)熱量大的功率模塊300固定在冷卻水流路19的一表面且將功率模塊300的散熱片305從冷卻水流路19的開口向水路內(nèi)突出而使冷卻效率良好，其次使散熱量大的輔助設備用逆變器裝置43由冷卻水流路19的另一表面冷卻，進而將發(fā)熱量大的電容器模塊500經(jīng)由箱體12及下部外殼16冷卻。這樣，形成與散熱量的多少匹配的冷卻結(jié)構(gòu)，因此，能夠提高冷卻效率或可靠性，并且能夠使電力轉(zhuǎn)換裝置200更加小型化。進而，將輔助設備用逆變器裝置43固定在冷卻水流路19的電容器模塊500側(cè)面， 因此，能夠作為輔助設備用逆變器裝置43的平滑用電容器而使用電容器模塊500，此時具有配線距離變短的效果。另外，由于配線距離短故具有能夠減小電感的效果。在功率模塊300的上方配置有安裝了驅(qū)動電路174的驅(qū)動電路基板22。如圖6所示，在功率模塊300的上表面上，定位用的突出部350向上方伸展，并且，在驅(qū)動電路基板22 也存在同圖所示的定位孔352。在該定位孔352中插入前述的突出部350，從而起到定位功能。另外，如圖6的單點劃線所示，在該突出部350的正下方設有向箱體12的定位用的突出部351。由此，箱體12所具有的定位孔3M作為功率模塊300的定位基準的同時，也可構(gòu)成驅(qū)動電路基板22的定位基準。S卩，在2個模塊300上容易組裝1個驅(qū)動電路基板22 的情況變得容易。由此，驅(qū)動電路基板22能夠排除重復的電路，且使基板面積有效、最佳地實現(xiàn)電路安裝。另外，功率模塊300不需要全部一體化，而能夠使用多個，在1個模塊所有的功能上考慮制造方面的成品率等，從而能夠抑制零件成本的抑制。而且，優(yōu)選突出部350和突出部351不是金屬制而由電傳導性低的樹脂等構(gòu)成。 在本實施方式中，在形成于功率模塊300的外緣的樹脂制的外殼形成有突出部350和突出部351。需要說明的是，向箱體12側(cè)突出的突出部351以貫通功率模塊300的金屬基底的方式形成。由此，能夠防止在功率模塊300內(nèi)發(fā)生的開關(guān)噪音傳遞給驅(qū)動電路基板22的情況。在驅(qū)動電路基板22中，在與柵極端子360連接的連接部附近集中電路配線圖案。 對此，突出部350和突出部351設置成避開功率模塊300內(nèi)的設有與開關(guān)元件連接的柵極端子360的功率模塊300的一邊側(cè)。由此，能夠防止驅(qū)動電路基板22的電路配線圖案和定位孔352發(fā)生干涉。在驅(qū)動電路基板22的上方夾著提高散熱及電磁屏蔽效果的金屬基底板11而配置有控制電路基板20。而且，在控制電路基板20搭載有圖8所示的控制電路172。通過將上部外殼10固定于箱體12，從而構(gòu)成本實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置200。如上所述，在控制電路基板20和功率模塊300之間配置驅(qū)動電路基板22，因此，逆變電路的動作時序從控制電路基板20向驅(qū)動電路基板22傳遞，并基于此，由驅(qū)動電路基板 22生成柵信號，并分別對功率模塊300的柵施加。這樣，按照電連接關(guān)系來配置控制電路基板20或驅(qū)動電路基板22，故電配線能夠簡單化，以使電力轉(zhuǎn)換裝置200小型化。另外，驅(qū)動電路基板22配置在相對于控制電路基板20比功率模塊300或電容器模塊500近的距離。 由此，從驅(qū)動電路基板22到驅(qū)動電路基板20的配線距離比其他零件(功率模塊300等) 與控制電路基板20的配線距離短。因而，能夠抑制由從直流正極側(cè)連接端子部512傳遞來的電磁噪音或IGBT3^、330的開關(guān)動作所引起的電磁噪音侵入到從驅(qū)動電路基板22至驅(qū)動電路基板20的配線中的情況。通過在冷卻水流路19的一側(cè)的面固定功率模塊300，在另一側(cè)的面固定輔助設備用逆變器裝置43，從而通過冷卻水流路19對功率模塊300與輔助設備用逆變器裝置43同時進行冷卻。在這種情況下，功率模塊300中用于散熱的散熱片與冷卻水流路19的冷卻水直接接觸，故冷卻效果更大。進而，通過由冷卻水流路19對箱體12進行冷卻，并在箱體12 固定下部外殼16或金屬基底板11，從而經(jīng)由下部外殼16或金屬基底板11進行冷卻。在下部外殼16固定有電容器模塊500的金屬外殼，故經(jīng)由下部外殼16和箱體12對電容器模塊 500進行冷卻。進而，經(jīng)由金屬基底板11對控制電路基板20或驅(qū)動電路基板22進行冷卻。 進而，下部外殼16也由熱傳導性良好的材料形成，承受來自電容器模塊500的發(fā)熱，并向箱體19傳遞熱量，并由冷卻水流路19的冷卻水進行散熱。另外，在作為冷卻水流路19的下部外殼16側(cè)的另一側(cè)設置用作車內(nèi)用空調(diào)、油泵、其他用途的泵用的、較小容量的輔助設備用逆變器裝置43。來自該輔助設備用逆變器裝置43的發(fā)熱通過上述箱體12的中間框體而由冷卻水流路19的冷卻水散熱。這樣，通過在中央設置冷卻水流路19，且一側(cè)設置金屬基底板11，另一側(cè)設置下部外殼16，從而能夠基于發(fā)熱量對構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換裝置200所需的零件進行效率良好地冷卻。另外，在電力轉(zhuǎn)換裝置200的內(nèi)部使零件整齊配置，從而能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。發(fā)揮電力轉(zhuǎn)換裝置的散熱功能的散熱體首先為冷卻水流路19，不過金屬基底板 11也可發(fā)揮該功能(為了發(fā)揮散熱功能而設有金屬基底板11)。金屬基底板11發(fā)揮電磁屏蔽功能，且承受來自控制電路基板20或驅(qū)動電路基板22的熱量，并向箱體12傳導熱量， 從而由冷卻水流路19的冷卻水進行散熱。這樣，本實施方式所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置使散熱體形成3層層疊體，S卩，為金屬基底板11、冷卻水流路19、下部外殼16這樣的層疊結(jié)構(gòu)，這些散熱體分別與發(fā)熱體(功率模塊300、控制電路基板20、驅(qū)動電路基板22、電容器模塊500)相鄰層疊設置。在層疊結(jié)構(gòu)的中央部存在作為主要的散熱體的冷卻水流路19，金屬基底板11和下部外殼16形成通過箱體12向冷卻水流路19的冷卻水傳遞熱量的結(jié)構(gòu)。在箱體12內(nèi)收容有3個散熱體(冷卻水流路19、金屬基底板11、下部外殼16)，從而提高散熱性且有利于薄型化、小型化。另外， 對構(gòu)成冷卻水流路的功率模塊300賦予向箱體12的定位基準111，如果能夠限定2個模塊位置，則也能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動電路基板22的安裝，提高重復電路的共用化、電路安裝的自由度， 從而能夠?qū)崿F(xiàn)廉價且小型化。需要說明的是，上述的各實施方式也可以分別單獨或組合使用。其理由是能夠單獨或相乘實現(xiàn)各實施方式中的效果。另外，只要不損及本發(fā)明的特征，本發(fā)明并不局限于上述實施方式。以下優(yōu)選權(quán)基礎(chǔ)申請的公開內(nèi)容作為引用文獻而援引以此。日本專利申請第2009年第02M99號(2009年2月6日申請)。
權(quán)利要求
1.一種電力轉(zhuǎn)換裝置，具有功率模塊，其將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力并將該交流電力向電動機供給；電子電路基板，其配置在所述功率模塊的上方且驅(qū)動所述功率模塊；箱體，其具有載置所述功率模塊的功率模塊載置面并收納所述功率模塊和所述電子電路基板，其中，所述功率模塊具有第一突出部，其朝向所述電子電路基板側(cè)突出形成，且與形成在所述電子電路基板上的槽或孔嵌合；第二突出部，其朝向所述箱體側(cè)突出形成，且與形成在所述箱體上的槽或孔嵌合，所述第一突出部和所述第二突出部沿所述箱體的所述功率模塊載置面的大致鉛直方向平齊而形成。
2.如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述功率模塊具有多個，且該多個功率模塊相鄰配置，所述電子電路基板中將用于分別驅(qū)動多個所述功率模塊的多個電子電路部載置在單一的基板上。
3.如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述第一突出部和所述第二突出部一體成形。
4.如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述第一突出部由樹脂構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述功率模塊具有包圍內(nèi)置的開關(guān)元件的外殼，所述第一突出部和所述第二突出部與所述外殼一體形成。
6.如權(quán)利要求5所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述外殼、所述第一突出部及所述第二突出部由樹脂構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述功率模塊具有與內(nèi)置的開關(guān)元件電連接的柵極端子，所述第一突出部設置在所述功率模塊的與設有所述柵極端子的一邊側(cè)不同的一邊側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，其具有將交流電力向電動機供給的功率模塊(300)、配置在功率模塊(300)的上方且驅(qū)動該功率模塊(300)的電子電路基板(22)、具有載置功率模塊(300)的功率模塊載置面并收納功率模塊(300)和電子電路基板(22)的箱體(12)，其中，功率模塊(300)具有朝向電子電路基板(22)側(cè)突出形成且與形成在電子電路基板(22)上的槽或孔(352)嵌合的第一突出部(350)、朝向箱體(12)側(cè)突出形成且與形成在箱體(12)上的槽或孔(354)嵌合的第二突出部(351)，第一突出部(350)和第二突出部(351)沿箱體(12)的功率模塊載置面的大致鉛直方向平齊而形成。
文檔編號H02M7/00GK102308466SQ20108000672
公開日2012年1月4日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者鈴木英世 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社