電力轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力、或者將交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的電力轉(zhuǎn)換裝置，特別是混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車中使用的電力轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于電力轉(zhuǎn)換裝置，為了提高電力轉(zhuǎn)換性能、謀求小型化，電力轉(zhuǎn)換裝置的內(nèi)部零件的冷卻性的提高是很重要的。容納在電力轉(zhuǎn)換裝置的殼體中的控制電路基板上安裝的電子零件對(duì)熱的耐受較差，因此為了以低廉的價(jià)格確保該電子零件的性能，控制電路基板被要求高效率地進(jìn)行冷卻。
[0003]在專利文獻(xiàn)1中記載了以下結(jié)構(gòu):控制元件的熱量介由支承該控制元件的導(dǎo)熱板、支承該導(dǎo)熱板的擱板承受部、形成該擱板承受部的殼體而傳遞至冷卻器。然而，隨著電力轉(zhuǎn)換裝置的小型化的要求，希望縮短將控制元件的熱量傳遞至冷卻器為止的傳熱路徑，提高控制元件的散熱性能。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:W02000/17994

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]本發(fā)明的課題是提高控制電路基板的冷卻性。
[0009]用于解決課題的手段
[0010]本發(fā)明所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置包括:功率半導(dǎo)體模塊，其具有將直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流的功率半導(dǎo)體元件;流路形成體，其形成流路空間；驅(qū)動(dòng)器電路基板，其對(duì)所述功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；以及控制電路基板，其對(duì)所述驅(qū)動(dòng)器電路基板進(jìn)行控制，所述流路形成體形成第一開口部，所述第一開口部用于使所述功率半導(dǎo)體模塊以與所述流路空間相對(duì)的方式配置，所述驅(qū)動(dòng)器電路基板被配置在與形成有所述第一開口部的所述流路形成體的面相對(duì)的位置，所述流路形成體形成側(cè)面部，所述側(cè)面部與所述功率半導(dǎo)體模塊和所述驅(qū)動(dòng)器電路基板的排列方向平行地形成，所述控制電路基板以在從所述流路形成體的所述側(cè)面部的垂直方向投影的情況下，該控制電路基板的投影部與所述流路空間的投影部重合的方式，介由從該側(cè)面部突出的突出部配置在該側(cè)面部上。
[0011]發(fā)明效果
[0012]通過本發(fā)明，能夠提尚控制電路基板的冷卻性。
【附圖說明】
[0013]圖1是示出混合動(dòng)力汽車的系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。
[0014]圖2是示出圖1所示的電氣線路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0015]圖3是電力轉(zhuǎn)換裝置200的外觀圖。
[0016]圖4是電力轉(zhuǎn)換裝置200的外觀圖。
[0017]圖5是功率半導(dǎo)體模塊300a的整體立體圖。
[0018]圖6是以截面D切斷本實(shí)施形態(tài)的功率半導(dǎo)體模塊300a并從方向E對(duì)其進(jìn)行觀察時(shí)的剖面圖。
[0019]圖7是以圖3所示的平面A切斷電力轉(zhuǎn)換裝置200而得到的剖面圖。
[0020]圖8是抽出構(gòu)成圖7的電力轉(zhuǎn)換裝置200的零件，僅以流路形成體400、上部罩子419、側(cè)部罩子422構(gòu)成的剖面圖。
[0021]圖9是去除側(cè)面罩子422，并將控制電路基板421從電力轉(zhuǎn)換裝置200上分解后的分解立體圖。
[0022]圖10是去除側(cè)面罩子422，并從配置有控制電路基板421的一側(cè)觀察到的側(cè)視圖。
[0023]圖11是從形成有電容端子的一側(cè)觀察到的電容模塊500的外觀立體圖。
[0024]圖12是圖11所示的電容模塊500的去除電容殼體501后的外觀立體圖。
[0025]圖13是從沒有形成電容端子的一側(cè)觀察到的電容模塊500的外觀立體圖。
[0026]圖14是圖13所示的電容模塊500的去除電容殼體501后的外觀立體圖。
[0027]圖15是以圖3的平面B切斷而得到的電力轉(zhuǎn)換裝置200的剖面圖。
[0028]圖16是從上表面?zhèn)扔^察冷卻板413而得到的整體立體圖。
[0029]圖17是從下表面?zhèn)扔^察冷卻板413而得到的整體立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]接下來(lái)使用附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明，圖1是將本發(fā)明的對(duì)象即電力轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)用到使用內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)雙方來(lái)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的所謂的混合動(dòng)力方式的汽車中的情況下的系統(tǒng)圖。
[0031]另外，本發(fā)明所涉及的電力轉(zhuǎn)換裝置不僅能應(yīng)用于混合動(dòng)力方式的汽車，也能應(yīng)用于僅用電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的所謂的電動(dòng)汽車，或者也能作為用于對(duì)一般工業(yè)機(jī)械中使用的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電力轉(zhuǎn)換裝置來(lái)使用，但作為代表例，對(duì)應(yīng)用于混合動(dòng)力方式的汽車中的電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行說明。
[0032]圖1是示出混合動(dòng)力方式的汽車的控制模塊的圖，內(nèi)燃機(jī)EGN以及電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG是產(chǎn)生汽車的行駛用扭矩的動(dòng)力源。又，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG不僅產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩，還具有將從外部施加給電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG的機(jī)械能(旋轉(zhuǎn)力)轉(zhuǎn)換成電力的功能。電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG例如是同步電動(dòng)/發(fā)電機(jī)或異步電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，通過上述那樣的運(yùn)轉(zhuǎn)方法既作為電動(dòng)機(jī)也作為發(fā)電機(jī)動(dòng)作。
[0033]內(nèi)燃機(jī)EGN的輸出側(cè)介由動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)TSM傳遞至電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG，來(lái)自動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)TSM的旋轉(zhuǎn)扭矩或電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩介由變速箱TM以及差動(dòng)齒輪DEF傳遞至車輪。
[0034]另一方面，在回饋制動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)扭矩從車輪傳遞至電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG，基于被傳遞來(lái)的旋轉(zhuǎn)扭矩產(chǎn)生交流電力。所產(chǎn)生的交流電力如后面所述那樣通過電力轉(zhuǎn)換裝置200被轉(zhuǎn)換為直流電力，對(duì)高電壓用的電池136充電，充電的電力再次作為行駛能量被使用。
[0035]接下來(lái)對(duì)電力轉(zhuǎn)換裝置200進(jìn)行說明。逆變電路部140通過直流連接器138與電池136電連接，在電池136與逆變電路部140相互之間進(jìn)行電力的授受。
[0036]在使電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)作的情況下，逆變電路部140基于通過直流連接器138從電池136供給的直流電力而產(chǎn)生交流電力，介由交流端子188供給至電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG。由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG和逆變電路部140構(gòu)成的結(jié)構(gòu)作為電動(dòng)/發(fā)電單元而動(dòng)作。
[0037]電動(dòng)/發(fā)電單元存在根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而作為電動(dòng)機(jī)或者作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，或者靈活運(yùn)用它們來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。另外，在本實(shí)施形態(tài)中，通過利用電池136的電力使電動(dòng)/發(fā)電單元作為電動(dòng)單元而動(dòng)作，能夠僅利用電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG的動(dòng)力進(jìn)行車輛的驅(qū)動(dòng)。進(jìn)一步地，在本實(shí)施形態(tài)中，通過利用內(nèi)燃機(jī)EGN的動(dòng)力或者來(lái)自車輪的動(dòng)力使電動(dòng)/發(fā)電單元作為發(fā)電單元?jiǎng)幼鞫l(fā)電，能夠進(jìn)行電池136的充電。
[0038]電力轉(zhuǎn)換裝置200具有用于將供給至逆變電路部140的直流電力平滑化的電容模塊500。
[0039]電力轉(zhuǎn)換裝置200具有通信用的連接器21，其用于從上位的控制裝置接受指令，或者將表示狀態(tài)的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位的控制裝置。根據(jù)從連接器21輸入的指令，通過控制電路部172計(jì)算電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG的控制量。
[0040]進(jìn)一步地，對(duì)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)還是作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行運(yùn)算，基于運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生控制脈沖并向驅(qū)動(dòng)器電路174供給控制脈沖。驅(qū)動(dòng)器電路174基于該控制脈沖產(chǎn)生用于控制逆變電路部140的驅(qū)動(dòng)脈沖。
[0041]接著，使用圖2對(duì)逆變電路部140的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，作為半導(dǎo)體元件，使用絕緣柵雙極型晶體管，以下簡(jiǎn)略表示為IGBT。
[0042]逆變電路部140與由要輸出的交流電力的U相、V相、W相構(gòu)成的三相相對(duì)應(yīng)地具有上下臂的功率半導(dǎo)體模塊300a至300c，該上下臂的功率半導(dǎo)體模塊300a至300c由作為上臂動(dòng)作的IGBT328以及二極管156、作為下臂動(dòng)作的IGBT330以及二極管166。
[0043]這三相在該實(shí)施形態(tài)中對(duì)應(yīng)于電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG的電樞繞組的三相的各相繞組。三相各自的上下臂的功率半導(dǎo)體模塊300a至300c，從功率半導(dǎo)體模塊300a至300c的各自的IGBT328與各自的IGBT330的中點(diǎn)部分、即中間電極169輸出交流電流，該交流電流通過交流端子159以及交流連接器188，連接于作為向電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG的交流電力線的交流母線。
[0044]上臂的IGBT328的集電極153介由正極端子157電連接于電容模塊500的正極側(cè)的電容端子506，下臂的IGBT330的發(fā)射極介由負(fù)極端子158電連接于電容模塊500的負(fù)極側(cè)的電容端子504。
[0045]如上所述，控制電路部172介由連接器21從上位的控制裝置接收控制指令，基于此產(chǎn)生控制脈沖，并供給至驅(qū)動(dòng)器電路174，該控制脈沖即用于對(duì)構(gòu)成各相的功率半導(dǎo)體模塊300a至300c的上臂或下臂的IGBT328、IGBT330進(jìn)行控制的控制信號(hào)，該各相的功率半導(dǎo)體模塊300a至300c構(gòu)成逆變電路部140。
[0046]驅(qū)動(dòng)器電路174基于控制脈沖，將驅(qū)動(dòng)脈沖供給至各相的IGBT328、IGBT330，該驅(qū)動(dòng)脈沖用于對(duì)構(gòu)成各相的功率半導(dǎo)體模塊150的上臂或下臂的IGBT328、IGBT330進(jìn)行控制。
[0047]IGBT328、IGBT330基于來(lái)自驅(qū)動(dòng)器電路174的驅(qū)動(dòng)脈沖，進(jìn)行導(dǎo)通或阻斷動(dòng)作，將從電池136