CN101064289B - 电力变换装置 - Google Patents

Abstract

采用在被汽车搭载的电力变换器上，并列配置使冷却水流动的水路，在所述水路上分别设置开口，在使功率模块的散热片从开口突出的同时，还用功率模块的底座板堵塞开口的结构。另外，还采用使铜以外的金属混入功率模块的底座板，从而增加所述底座板的硬度，抑制平面度在散热片的钎焊工序中的劣化的结构。提高功率模块的冷却效率，以及维持功率模块的底座板的平面度的容易制造的结构。

Description

电力变换装置

技术领域

本发明涉及电力变换装置，例如适合于车辆搭载的电力变换装置。

背景技术

取代内燃机，有用电动机的输出行驶的纯粹的电动汽车，及同时使用内燃机和电动机的混合式的电动汽车。在这种电动汽车中，搭载着旋转电机和向该旋转电机供给电力的电力变换装置。

上述电力变换装置，具有接受直流电力后将其变换成驱动旋转电机的交流电力的功能，或者在此基础上，将旋转电机产生的交流电力变换成旨在供给二次电池的直流电力的功能。为了实现这种功能，电力变换装置具有旨在构成变换器的半导体模块、旨在控制上述半导体的控制电路及电容器。

在专利文献1(特开2005-259748号公报)中，记述着有关冷却构成变换器的半导体的技术。

【专利文献1】日本国特开2005-259748号公报(图1)

被所述电动汽车搭载的电力变换装置，从耐热性的观点上看，需要在恶劣的环境中使用，而且必须维持很高的可靠性。因此，需要提高构成被电力变换装置内置的变换器的半导体模块的冷却效率，因此最好能够更加有效的冷却电力变换装置。

发明内容

本发明的目的，就在于提供进一步提高冷却效率的电力变换装置。

本发明的一个特征，是采用在流过致冷剂的冷却通路中形成开口，使旨在冷却半导体模块的散热片，从所述开口突出到冷却通路内的结构，从而在有效地冷却半导体模块的同时，还进一步提高电力变换装置的冷却效率。所述散热片，例如钎焊固定在所述半导体模块上。

本发明的其它特征，是采用在流过致冷剂的冷却通路中形成开口，使旨在冷却半导体模块的散热片，从所述开口突出到冷却通路内的同时，还用固定所述散热片的底座板堵塞所述开口的结构，从而在有效地冷却半导体模块的同时，还进一步提高电力变换装置的冷却效率。

其它的特征，将在实施方式中进一步阐述。

在本发明中，具有能够提供提高半导体模块的冷却效率、进一步提高冷却效率的电力变换装置的效果。

附图说明

图1是表示具备采用本发明的电力变换装置的电动汽车的一种实施方式的结构图。

图2是表示采用本发明的电力变换装置的分解立体图。

图3是表示采用本发明的电力变换装置的分解立体图，是从和图2不同的方向观看的图形。

图4是表示采用本发明的电力变换装置的分解立体图，是从和图2或图3不同的方向观看的图形。

图5是表示采用本发明的电力变换装置的一种实施方式的分解立体图。

图6是表示从正面壁面侧观看采用本发明的电力变换装置的一种实施方式的土图形。

图7是表示采用本发明的电力变换装置的侧视图，是从安装了端子箱的一侧观看的图形。

图8是图5的I-I线中的剖面图。

图9是表示在采用本发明的电力变换装置中，在其外壳的内部配置了功率模块和开关驱动电路基板的状态的图形。

图10是表示在采用本发明的电力变换装置中，在其外壳的内部配置了电容器模块的状态的图形。

图11是表示在采用本发明的电力变换装置中，在其外壳的内部配置了旋转电机控制电路基板的状态的图形。

图12是在采用本发明的电力变换装置中，拆掉所述水路形成体的盖后，从底侧观看上部的图形。

图13是表示所述水路形成体的盖的图形，(A)是盖的俯视图，(B)是盖的侧视图。

图14是图12的II-II剖面图。

图15是图14的III-III剖面图。

图16是拆掉采用本发明的功率模块的树脂盖后的图形。

图17表示从采用本发明的功率模块的散热片一侧观察的图形。

图18是图16的IV-IV剖面图。

图19是表示图18的其它的实施方式的功率模块的剖面图。

图20是采用本发明的功率模块的外形图，(A)是俯视图，(B)是侧视图，(C)是主视图。

图21是采用本发明的功率模块的配置图。

图22是采用本发明的电路图。

图23是表示本发明的第2实施方式涉及的电力变换装置的结构的剖面图。

图24是第2实施方式的电力变换装置的水路的上部的俯视图。

图25是第2实施方式的电力变换装置的侧视图。

图26是第2实施方式的电力变换装置的侧视图。

图27是第2实施方式的电力变换装置的侧视图。

图28是第2实施方式的电力变换装置的分解立体图。

具体实施方式

在以下讲述的第1和第2实施方式中，采用在冷却半导体模块上设置散热片，使该散热片突出到冷却通路——冷却水路内的同时，还利用致冷剂——冷却水直接冷却散热片，冷却半导体模块及所述半导体模块的控制电路或平滑用的电容器模块的结构，从而可以更加有效地冷却电力变换装置。

另外，在以下讲述的第1和第2实施方式中，具有能够高精度地维持半导体模块的底座板——散热基板的平面度，而且容易制造的效果。还能够以将具备多个半导体模块的绝缘基板半导体模块与多个共同的底座板粘接到一起的结构制造，绝缘基板的粘接的可靠性高，还能够确保半导体模块的很高的散热效率。

在以下的实施方式中，散热片被半导体模块固定。该散热片，通过钎焊固定在半导体模块的底座板的一个面上。在钎焊工序中，需要使所述底座板成为高温。用热传导性优异的铜金属板制造底座板时，纯粹的铜金属虽然具有优异的热传导性，但由于在所述钎焊工序中被置于高温状态后，变得柔软，反而出现不容易和具有半导体芯片的绝缘基板的面粘接的课题。为了解决该课题，使旨在制造所述底座板的铜金属含有杂质后，能够增加其硬度，维持粘接具有半导体芯片的绝缘基板的面的平面度，从而容易进行与半导体模块的底座板粘接的工序。可是，却出现了热传导性下降的新课题。就是说，产生了冲突的现象，最好调整杂质的含有量。

这些课题，在具有半导体芯片的绝缘基板较小时还问题不大。向被车辆搭载的旋转电机供给的电压及电力增大后，半导体芯片的绝缘基板也随之增大。另外，从作业效率等的观点上，最好使用粘接多个或多个以上的半导体芯片的绝缘基板。进而，最好汇总多个这些绝缘基板，将这些多个绝缘基板与共同的金属性底座板粘接。这时，绝缘基板的本身变大，而且底座板的面积变大，上述课题更加突出。在以下讲述的第1和第2实施方式中，揭示底座板的硬度和热传导性的理想的关系后，能够解决这些课题。

进而，采用以下讲述的第1和第2实施方式的结构和制造方法后，向散热基板上安装半导体模块比较容易，即使长年使用，也能维持很高的可靠性。

在第1和第2实施方式中，致冷剂和半导体模块的热传递效率高，能够进行可靠性更高的冷却。

在第1和第2实施方式中，作为致冷剂，可以利用发动机的冷却水，提高车辆的搭载性，驱动系统整体的结构简单。为了能够使用发动机的冷却水，在以下的实施方式中，改善了冷却水路和散热片的关系的结构。另外，还改善了冷却水路和平滑电容器安装的关系的结构。

另外，采用以下讲述的具有控制2个旋转电机的功能的电力变换装置的有关的第1和第2实施方式后，装置整体的结构简单，能够进而获得更高的冷却效率。另外，该装置成为容易制造的结构。

[第1实施方式]

《电动汽车100》

图1是表示采用本发明的电力变换装置的混合型的电动汽车的一种实施方式的结构图。此外，采用本发明的电力变换装置200，能够适用于纯粹的电动汽车和混合型的电动汽车。但以下作为代表，讲述混合型的电动汽车的实施方式。

在混合型的电动汽车100中，搭载着发动机120、第1旋转电机130、第2旋转电机140、向第1旋转电机130和第2旋转电机140供给高电压的直流电力的电池180。虽然进而还搭载着供给低电压电力(14伏特系统电力)的电池，向以下讲述的控制电路供给直流电力，但在图中省略。

来自发动机120及第1旋转电机130和第2旋转电机140的旋转力矩，传递给变速机150和差速器齿轮160，传递给前轮110。

控制所述变速机150的变速机控制装置154、控制发动机120的发动机控制装置124、控制电力变换装置200的旋转电机控制装置700的所述旋转电机控制电路，和控制锂离子电池等的电池180的电池控制装置184，以及综合控制装置170，分别由通信线路174连接。

所述综合控制装置170，是下位的控制装置，通过做通信线路174媒介，从变速机控制装置154、发动机控制装置124、电力变换装置200及电池控制装置184接收表示各自的状态的信息。根据这些信息，由所述综合控制装置170运算各控制装置的控制指令，通过所述通信线路174做媒介，由所述综合控制装置170向各自的控制装置，分别发送对各控制装置的控制指令。例如，上述电池控制装置184，将锂离子电池——电池180的放电状况及构成锂离子电池的各单位单元电池的状态，作为电池180的状态，向综合控制装置170报告。所述综合控制装置170，根据上述报告，判断上述电池180需要充电后，向电力变换装置200发出充电运转的指令。综合控制装置170，还管理发动机120和第1及第2旋转电机130、140的输出力矩，运算处理发动机和所述第1及第2旋转电机130、140的输出力矩的综合力矩或力矩分配比，将根据处理结果的控制指令，向变速机控制装置154、发动机控制装置124及电力变换装置200发送。根据力矩指令，电力变换装置200控制第1旋转电机130和第2旋转电机140，控制这些旋转电机，以便使它们中的某一个旋转电机或两个旋转电机产生指令的力矩输出或发电电力。

电力变换装置200，根据来自综合控制装置170的指令，为了运转第1旋转电机130和第2旋转电机140而控制构成变换器的功率半导体的开关动作。这些功率半导体的开关动作后，第1旋转电机130和第2旋转电机140就作为发电机或电动机运转。

作为电动机运转时，来自高电压的电池180的直流电流，被外加给所述电力变换装置200的变换器，通过控制构成变换器的功率半导体的开关动作，将直流电力变换成三相交流电流，供给所述旋转电机130或140。另一方面，作为发电机运转时，用来自外部的旋转力矩旋转旋转电机130或140，根据该旋转力矩，在所述旋转电机的定子绕组中产生三相交流电力。产生的三相交流电力，用所述电力变换装置200变换成直流电力，供给所述高电压的电池180，高电压的电池180被直流电力充电。

如图1所示，电力变换装置200由下述部件构成：具有多个控制直流电源的电压变动的平滑用的电容器的电容器模块300，内置多个功率半导体的功率模块500，具备控制该功率模块500的开关动作的开关驱动电路的基板(以下称作“开关驱动电路基板”)600，以及具备产生决定所述开关动作的时间宽度的信号即进行脉宽调制控制的PWM信号的旋转电机控制电路的基板(以下称作“旋转电机控制电路基板”)700。

所述高电压的电池180，是锂离子电池或镍氢电池等二次电池，输出250伏特～600伏特或以上的高电压的直流电力。

《电力变换装置的整体结构》

图2、图3及图4是上述电力变换装置200的分解立体图，示意性地表示出该电力变换装置200的整体结构。图2、图3和图4，是分别从不同的方向观看所述电力变换装置200的分解立体图。另外，图5、图6和图7，是电力变换装置200的外形图，图6和图7是与图5不同的方向的外形图。

电力变换装置200，具有成为箱体形状的外壳210，在该外壳210的底部，设置着内部具有冷却水循环的冷却通路——冷却水路216的水路形成体220。在所述外壳210的底部，旨在向所述冷却水路216供给冷却水的入口管212及出口管214，向该外壳210的外侧突出。水路形成体220，具有作为形成冷却通路的冷却通路形成体的功能，在本实施方式中，作为致冷剂，使用发动机冷却水，构成220具有作为冷却水路形成体的功能。

图1的功率模块500，由在所述外壳210内并列设置的第1功率模块502和第2功率模块504构成。在第1功率模块502和第2功率模块504中，分别设置着冷却用的散热片506、507。另一方面，在所述水路形成体220中，设置着开口218、219。将所述第1和第2功率模块502、504固定到水路形成体220上后，所述冷却用的散热片506、507就分别从所述开口218、219向水路216的内部突出。所述开口218、219，被用散热片506、507的周围的金属壁堵塞，在形成冷却水路的同时，还堵塞所述开口，以免冷却水泄露。

该第1和第2功率模块502和504，以与外壳210的形成冷却水的入口管212及冷却水的出口管214的侧壁面正交的假设的线段为界，分别左右配置。在所述水路形成体220的内部形成的冷却水路，沿着外壳底部的长度方向，从冷却水的入口管212延伸到另一端，在该另一端按照U字形折返，再次沿着外壳底部的长度方向，延伸到出口管214为止。在所述水路形成体220内，形成沿着所述长度方向的平行的二组水路，在所述水路形成体220内，形成分别贯通各自的水路的形状的所述开口218和219。沿着上述通路，第1功率模块502和第2功率模块504被所述水路形成体220固定。被第1和第2功率模块502、504设置的散热片，突出到水路中后，在能够有效地冷却的同时，还能够使第1和第2功率模块502、504的散热面与金属制的所述水路形成体220的散热面贴紧，从而能够实现有效地散热的结构。进而，所述开口218和219，被分别用第1和第2功率模块502、504的散热面堵塞，所以能够使结构小型化，同时还提高冷却效果。

在所述第1功率模块502和所述第2功率模块504上，分别层叠地并列设置第1驱动电路基板602和第2驱动电路基板604。所述第1驱动电路基板602和所述第2驱动电路基板604，构成用图1讲述的开关驱动电路基板600。

俯视在所述第1功率模块502的上方配置的第1驱动电路基板602时，比该第1功率模块502小若干地形成。同样，俯视在所述第2功率模块504的上方配置的第2驱动电路基板604时，也比该第2功率模块504小若干地形成。

在所述外壳210的侧面，设置着所述冷却水的入口管212及出口管214，在该侧面还形成孔260，在该孔260中，配置信号用的连接器282。在该连接器282的安装位置的该外壳210的内部，配置着与该信号用的连接器282靠近地固定的噪声除去基板560及第2放电基板520。所述噪声除去基板560及第2放电基板520的安装面，和所述第1功率模块502、第2功率模块504等的安装面成为平行的面安装。

在所述多个第1驱动电路基板602和604的上方，配置着具有平滑用的多个电容器的电容器模块300，该电容器模块300，具有第1电容器模块302和第2电容器模块304，各第1电容器模块302和第2电容器模块304，分别配置在第1驱动电路基板602和第2驱动电路基板604的上方。

在第1电容器模块302和第2电容器模块304的上方，平板状的的保持板320，将其周边与所述外壳210的内壁面贴紧后固定。该保持板320，在所述功率模块的一侧的面上，在支持所述第1电容器模块302和第2电容器模块304的同时，还在其相反侧的面上保持、固定旋转电机控制电路基板700。而且，该保持板320由金属材料构成，使所述电容器模块302和304及旋转电机控制电路基板700产生的热，流向所述外壳210后散发。

如上所述，将所述功率模块500、开关驱动电路基板600、噪声除去基板560、第1功率模块502、电容器模块300、保持板320和旋转电机控制电路基板700，收纳在外壳210内，外壳210的上部的开口，被金属制的罩子290堵塞。

另外，将外壳210的设置所述冷却水的入口管212及出口管214的侧壁作为正面时，在该侧壁上，安装配置端子箱800。在该端子箱800中，设置着旨在由所述电池180供给直流电力的直流电力用端子812、在其内部设置的直流电力用的端子台810、与第1旋转电机130及第2旋转电机140连接的交流电力用端子822、在其内部设置的交流电力用的端子台820。

直流电力用的端子台810通过汇流条做媒介，与所述第1电容器模块302和第2电容器模块304的电极电连接；交流电力用的端子台820，分别通过汇流条，与构成所述功率模块500的多个功率模块502和504的端子电连接。

此外，该端子箱800，在其本体840上安装配置了所述直流电力用的端子台810的底板部844和罩子846后构成。这是为了使该端子箱800的组装容易。

所述电力变换装置200，如图5所示，成为紧凑的形状。

《电力变换装置200的构成部件》

接着，讲述所述图2～图7所示的电力变换装置200的详细结构。

<外壳210>

在表示上述附图及图5的I-I线中的剖面的图8中，外壳210用金属材料例如铝作成，是大致为长方形的箱体。在外壳210的底部，具有具备冷却水路的水路形成体220，上部开口。外壳210的底部的冷却水路，在出入口的相反的部位折返，从而成为并列设置两个冷却水路，使冷却水在该冷却水路中循环的结构。所述折返的冷却水路，具备由在中央夹着该冷却水流动的空间部的双重结构构成的水路形成体220。在所述水路形成体220的上侧板上，如图所示，沿着水路形成开口218和开口219。

在外壳210的下部，配置着由第1功率模块502和第2功率模块504构成的一对功率模块，各自的各第1功率模块502、第2功率模块504，配置固定在水路形成体220的上方。在各第1功率模块502和第2功率模块504的散热面上，具备多个并列设置的散热片506和507。该散热片506和507，分别向所述水路形成体220的开口218和开口219的内部突出。进而，所述开口分别被用散热片506和507的周围的功率模块502和504的散热面堵塞，从而防止漏水，形成密闭的水路216。

采用该结构后，能够有效地冷却第1功率模块502和第2功率模块504。另外，采用使各第1功率模块502和第2功率模块504的各散热片506和507，沿着所述开口218和219插入的结构后，具有使各第1功率模块502和第2功率模块504对外壳216而言的定位的效果。

在外壳210上，依次并列设置形成具有比较小的面积的孔262及具有比较大的面积的孔264(参照图3)。在外壳210的侧壁上，配置端子箱800，该端子箱800内的直流电力用的端子台810，通过所述孔262后，与外壳210内的第1电容器模块302和第2电容器模块304电连接；该端子箱800内的交流电力用的端子台820，通过所述孔264后，在汇流条860和862的作用下，与外壳210内的第1功率模块502和第2功率模块504电连接。图8示出所述汇流条的一部分。

(功率模块500及开关驱动电路基板600)

图9是表示在所述外壳210的内部配置了功率模块500和开关驱动电路基板600的状态的俯视图。

在所述外壳210的内部，构成功率模块500的第1功率模块502和第2功率模块504，被配置在比旋转电机控制电路基板700及第1和第2电容器模块302和304更靠近冷却水路的一侧。第1和第2功率模块502和504，则被沿着冷却水路并列配置。

第1功率模块502和第2功率模块504，各自的直流端子IT1和IT2及交流端子OT1和OT2，在成为相同方向地配置的状态下，在几何学上也由相同的结构构成，对于一个的第1功率模块502而言，使另一个的第2功率模块504旋转180°地配置，从而使这些直流端子IT1和IT2在中央部互相相对地配置，交流端子OT1和OT2互相配置在所述外壳210的侧壁一侧。第1功率模块502和第2功率模块504，为了在各自的直流端子上使IT1和IT2中的对应的端子彼此靠近配置，所以将第1和第2功率模块502和504互相在长度方向上错开一点地配置。

在图9所示的部件中，由于第1功率模块502和第2功率模块504分别与开关驱动电路基板602和604重叠配置，所以所述直流端子IT1和IT2及交流端子OT1和OT2，成为可以在开关驱动电路基板602和604的宽度方向的两侧观察到的状态。

第1功率模块502和第2功率模块504的直流端子IT1和IT2，与所述第1电容器模块302和第2电容器模块304的各端子电连接；各第1功率模块502和第2功率模块504的交流端子OT1和OT2，与所述端子箱800内的交流电力用的端子台820电连接。

第1功率模块502的交流端子OT1，由与U相、V相、W相对应的各端子OT1u、OT1v、OT1w构成，这些各端子OT1u、OT1v、OT1w，分别从各自的配置部位，被沿着并列设置的各功率模块502和504中的一个短边侧抽出后，通过在外壳210的侧壁部234的一侧中直立设置的汇流条860u、860v、860w，再被通过所述外壳210的主侧壁部234上形成的孔264后突出的引出端子OL1u、OL1v、OL1w抽出。在本实施方式中，汇流条860u、860v、860w在和水路出入口相对的一侧迂回。

第2功率模块504的交流端子OT2，由与U相、V相、W相对应的各端子OT2u、OT2v、OT2w构成，这些各端子OT2u、OT2v、OT2w，分别从其配置部位，通过在外壳210的侧壁部234的一侧中直立设置的汇流条862u、862v、862w，被通过所述孔264后突出的引出端子OL2u、OL2v、OL2w抽出。

在各功率模块502和504及开关驱动电路基板602和604的上方，配置着电容器模块302和304及旋转电机控制电路基板700。

所述各功率模块502和504，在其周边部形成螺孔，通过该螺孔，利用螺钉SC1，被固定在位于外壳210的底部的水路形成体220上。

另外，配置在功率模块502和504的上方的驱动电路基板602和604，利用螺钉SC2，被固定在该功率模块502和504上。

另外，在图9中，第1驱动电路基板602和第2驱动电路基板604，如上所述，分别作为旨在向第1功率模块502和第2功率模块504供给开关信号的电路基板而构成。这些第1驱动电路基板602和第2驱动电路基板604，通过在其主表面设置的连接器CN做媒介，抽出电线束HN。该电线束HN，与旋转电机控制电路基板700连接。

(电容器模块300)

图10是表示在所述外壳210的内部配置了具备多个平滑电容器的电容器模块300的状态的俯视图。

所述电容器模块300，具有第1电容器模块302和第2电容器模块304，第1电容器模块302和第2电容器模块304，在例如用树脂材料制造的长方体形状的盒子内，分别例如收纳5或6个薄膜电容器(电容器单元)后制作而成。

如图8及图10所示，第1电容器模块302和第2电容器模块304分别并列配置。第1电容器模块302，配置在所述第1驱动电路基板602的上方；第2电容器模块304，配置在所述第2驱动电路基板604的上方。

第1和第2电容器模块302和304，在连接部JN(包含JN1和JN2)的作用下，与第1和第2功率模块502和504的直流端子电连接。

此外，第1和第2电容器模块302和304，形成分别与功率模块500中的U相杆中的一对直流端子、V相杆中的一对直流端子、W相杆中的一对直流端子连接的结构。这样，第1功率模块502、第2功率模块504的电气性的连接，就如图10所示，对于第1电容器模块302和第2电容器模块304的每一个，各在6个部位连接。采用这种配置后，能够减少电容器模块和功率模块之间的阻抗。减少阻抗后，能够获得抑制功率模块的开关动作导致的暂时性的电压上升等效果。

在图10中，第1和第2电容器模块302和304，分别具有与直流电力用的端子台810连接的一对电极TM1和电极TM2，通过该电极做媒介，与外部的直流电源连接。第1电容器模块302和第2电容器模块304的各自的电极TM1和电极TM2，都配置在外壳210的水路出入口一侧。这样采用和在端子箱800内配置的直流电力用的端子台810一侧相同的一侧后，能够使和外部的直流电源——高电压电池的布线变得容易，从而提高作业性。

在图10中，第1电容器模块302和第2电容器模块304，在各自的四角中，形成埋入螺帽的固定用孔FH1和HF2，在通过所述保持板320的与所述固定用孔FH1和HF2对应的孔后拧入该固定用孔FH1和HF2的螺钉SC4(参照图11)的作用下，第1电容器模块302和第2电容器模块304被固定在保持板320上。就是说，各第1电容器模块302和第2电容器模块304，以悬架的状态固定在保持板320上。

(保持板320)

图11是表示在所述外壳210的内部配置了保持板320的状态的俯视图，示出该保持板320搭载的旋转电机控制电路基板700。作为具备旋转电机控制电路基板700的控制基板托架而构成的保持板320，在所述外壳210的内部，以位于所述电容器模块300的上侧的状态，被所述外壳210固定。

在外壳210的内侧面，沿着其外周方向，大致等间隔地形成多个突起体PR(参照图9和图10)，该突起体PR的上端面，在其周边中支持所述保持板320，利用通过该保持板320的周边形成的螺孔后拧入所述突起体PR的上端面的螺钉SC4，固定保持板320。因为用周边设置的许多所述突起体的上面的广大的面积承受所述保持板，所以外壳210和保持板320成为良好的热传导状态。为了提高保持板320的机械强度，用和外壳210同样的热传递良好的金属材料例如铝材料制成保持板320。另外，在放置所述旋转电机控制电路基板700的面中，形成图案化的凹凸面。

保持板320的所述凹面，在与所述旋转电机控制电路基板700的该保持板320的一侧的面中的布线层等的形成区域相对的部分中形成，这样，能够防止所述布线层等和金属材料——保持板320的接触，能够防止该布线层出现电气性断路的现象。特别是设置功率模块502和504的交流端子OT1和OT2的部分，成为凹下去的凹形状。另外，直流电源的连接部也成为凹下去的凹形状。

在所述保持板320的与所述旋转电机控制电路基板700相对面的所述凹面内，如图3所示，形成多个分散的轮毂部BS，在该轮毂部BS中，在通过所述旋转电机控制电路基板700形成的螺孔后拧入的螺钉SC6(参照图16)的作用下，该旋转电机控制电路基板700被保持板320固定。

如上所述，所述保持板320，利用通过该保持板320形成的螺孔后拧入所述第1电容器模块302和第2电容器模块304的四个角设置的固定用孔HF1、HF2的螺钉SC4，固定在其下方配置的所述第1电容器模块302和第2电容器模块304的情况，如上所述。

这样，由于各第1电容器模块302和第2电容器模块304，成为被与外壳210相接后配置的保持板320固定的结构，所以该第1电容器模块302和第2电容器模块304产生的热量，容易通过保持板320传导给外壳210，成为散热效果优异的结构。另外，由于外壳210被冷却水路冷却，所以能够将电容器模块302和304的温度上升控制得比较低。

(旋转电机控制电路基板700)

图11是表示所述外壳210内的保持板320上的搭载的旋转电机控制电路基板700的俯视图。

该旋转电机控制电路基板700，和连接器CN一起，搭载着小信号用的电子部件。该连接器CN，通过电线束HN，例如与所述开关驱动电路基板602和604搭载的连接器CN连接。

该旋转电机控制电路基板700，在其周边的四角的各区域中，还在除了该周边的中央部的区域——搭载各部件的区域及回避形成连接这些部件的布线层的区域的区域中，形成螺孔，在通过这些螺孔后拧入所述保持板320的螺钉SC6的作用下，被该保持板320固定。

这样，所述旋转电机控制电路基板700，例如与只有其周缘部被框架固定的结构相比，能够避免振动等导致中央挠曲的弊端。

综上所述，该旋转电机控制电路基板700，由于成为被与外壳210相接后配置的保持板320放置的结构，所以该旋转电机控制电路基板700产生的热量，容易通过保持板320传导给外壳210，成为散热效果优异的结构。

<罩子290>

罩子290，由在所述外壳210的内部，依次收纳第1功率模块502、第2功率模块504、开关驱动电路基板602、604、第1电容器模块302和第2电容器模块304、保持板320、旋转电机控制电路基板700后，闭塞该外壳210的开口的盖子材料构成。

该罩子290，其材料例如用和外壳210同样的材料构成，在其周边中，利用通过在其外周方向上大致等间隔地并列设置的螺孔后拧入外壳210的上端面的螺钉SC7，被固定到该外壳210上(参照图5)。

(第1和第2功率模块502和504的冷却结构)

如上所述，在电力变换装置200的底部，形成冷却水路。图12是从外壳210的底面往上看的结构图，示出水路形成体220的一部分——水路保持部件902。所述水路保持部件902，具有为了安装其它水路形成体220——底板934的外周部904，在外周部904中，设置着许多螺旋夹用的孔SC9。只有一部分附加符号，其它的省略了符号。在外周部904的内侧，设置着为了防止漏水的密封槽906，在所述密封槽906的内侧的所述水路保持部件902中，在两个侧面设置着外侧区域部912，进而设置着在上图中作为冷却水路216讲述的第1和第2水路922和924及中央部908。在所述密封槽中，嵌入O形圈或橡胶等密封部件，用螺钉拧紧螺孔SC9后，具有密封功能。向水路922(上文作为216讲述)的入口部916供给冷却水，冷却水按照箭头的方向，在第1水路922中流过，在折返通路924中，冷却水流变成U字形，按照箭头的方向流入第2水路924，从水路924的出口部918排出。在第1和第2水路922和924中，设置着孔——开口218和219。安装以下讲述的图13记述的底板934后，在形成水路922和924同时，开口218和219还在水路上成为上述水路的开口的结构。

在第1水路922和第2水路924之间设置的所述中央部908，及在第1水路922和外周部904之间、第2水路924和外周部904之间设置的外侧区域部912，分别设置为了使铝压铸件的壁厚变薄的凹部932。

图13(A)和(B)表示塞住图12所示的外壳210的底部的底板934。底板934和所述水路保持部件902，是形成水路的水路形成体，水如图13(A)和箭头所示流动。在底板934上，设置着许多螺孔SC9，通过所述水路保持部件902的外周部904的螺孔SC9做媒介，用螺钉拧紧。在底板934上，还设置第1凸部935和第2凸部936，该凸部935插入水路922，凸部936插入水路926。此外，凹部938是为了使铝压铸件的壁厚变薄而设置的。

图14表示沿着图12的II-II剖面的水路922的剖面，此外水路926也基本上是相同的形状。在图12、图13及图14中，在水路保持部件902中，设置着并列配置的多个水路922和水路924。冷却水被从入口管212(图12中未图示)导入入口部916。在水路的入口部916中，设置着由和外壳210成为一体的金属部件形成的顶盖882；在水路的两侧，设置着与用图15的侧壁988和990所示的外壳210成为一体的金属部件。水路如图12所示，入口管之后的水路的宽度逐渐变大，而水路的深度则逐渐变浅。这样，冷却水的流动顺畅，不容易出现涡流，流体阻力变小。水被从入口部导入具有开口部的水路。在具有开口部的水路中，在水路的底部，设置着图13所示的凸部935，从而使水路的底部隆起，水路的深度成为比散热片的高度稍微深一点的形状。散热片的高度为6毫米～8毫米，水路的深度则为10毫米以下，最好是9毫米以下。

在水路形成体220的所述凸部935的相反一侧，制作开口218，功率模块502的底座板944设置的散热片506，突出到该开口218中，利用螺钉SC1，固定功率模块502。虽然没有图示，但在并列配置的其它的水路926形成的水路形成体220的开口中，固定着功率模块504。这样，能够提高散热片和冷却介质——水的热交换效率。另外，并列设置的水路922和926的连接处——折返部，水路比散热片突出的部分深，流体阻力减小，冷水的流动得到改善。

功率模块504和以下讲述的功率模块502的结构相同，而且大致同样地固定，所以作为代表，以功率模块502为例进行讲述。多个散热片506(在本实施方式中是3个)，从水路922的所述开口218突出到水路中。在金属的底座板944的一个面上，设置着散热片506；在金属的底座板944的另一个面上，设置着半导体芯片。所述半导体芯片，用树脂盒子946密封。该结构在功率模块504和水路926的关系上也相同。

功率模块502，如图9及图14所示，和金属板982一起，被用螺钉SC1固定到形成水路的水路形成体上。在本实施方式中，被和外壳210一体形成的水路罩子822固定。通过功率模块502的螺旋夹，用功率模块502的散热面堵塞所述水路922的开口218。在功率模块502的散热面和所述开口周边的水路形成体之间，设置密闭部件例如O形圈986，成为能够防止漏水的结构。

与所述金属板982相对，设置由金属或热传导性优异的比较柔软的树脂构成的散热板984，与该散热板984相对，设置驱动电路基板602。通过散热板984做媒介，驱动电路基板602的热量传递给水路形成体，再传递给冷却水，从而可以将驱动电路基板602的温度上升控制得比较低。以上的结构及作用效果，在功率模块504和驱动电路基板604中也同样。

图15表示图14的III-III剖面的局部放大图。在为了形成水路922的水路形成体220的底部，设置着底板934。由和外壳210一体设置的侧板988和990形成水路的两侧部。所述侧板988、990和水路形成体220的密闭，利用密闭部件例如O形圈或者比O形圈宽的密封填料构成的密封部件986实现。另外，水路922的上部的开口218，如前所述，被功率模块502的金属制的底座板944的散热面密闭。为了进行该密闭，设置O形圈或密封填料等密封部件986。在所述金属制的底座板944的相反面，固定多个半导体芯片，用树脂盒子946加以密闭。

在功率模块502上，如上所述，夹着散热板982及散热板984，利用螺钉SC2，固定所述驱动电路基板602。

在以上的讲述中，如图14所示，在水路的入口部和出口部及折返部，使水路深，形成散热片的插入部比上述水路位置浅的形状。散热片插入部的水路的深度，成为比散热片的高度方向的长度稍微长一点的尺寸的深度。在本实施方式中，如上所述，散热片的高度是6毫米～8毫米，水路的深度是10毫米以下，最好是9毫米以下。以上的结构及作用、效果，在功率模块504和包含其水路的水路形成体中也同样。

(功率模块)

图17表示从散热片一侧观察功率模块502或504的状态，图16表示卸掉功率模块502或504的树脂盒子946的状态。另外，图18表示图16的IV-IV剖面。在实际的剖面图中，显示3个半导体部分的剖面，但为了便于讲述，省略了3个半导体芯片内的2个，只将1个半导体芯片比实际放大后记述。

在金属的底座板的散热面上，设置着图17所示的3组散热片506A、散热片506B和散热片506C。在所述散热片的外周的散热面上，作为防止水路的冷却水泄漏的密封部件986，设置着O形圈或密封填料。用螺钉等将上述金属的底座板的散热面紧紧地压到水路的开口部上后，就用所述底座板944堵住水路922(216)及926(216)的开口，能够利用所述密封部件986，防止水路内的冷却水泄漏。

散热片如图18所示，被钎焊料948固定。该钎焊例如在摄氏600度～700度中进行。与所述3组散热片对应，如图18所示，绝缘基板956被第2钎焊层962粘接到所述金属的底座板944的相反面上。

所述金属的底座板944，是将铜作为主成分，向该铜中添加杂质后的合金。在钎焊散热片506后，其硬度最好为HV50以上，热传导率最好为200W/mK以上。该底座板的厚度范围是2毫米～4毫米。另外，平面度在各绝缘基板的范围或用固定螺钉孔978包围的范围内，在0.1mm以下，但最好在0.2mm以下。进而，在构成变换器的半导体芯片的范围——6个绝缘基板的范围中，平面度在0.3mm以下最合适，最好确保在0.4mm以下。向铜中混入比铜硬的杂质后，其比例增加将导致硬度上升。可是，由于上述杂质的热传导率通常比铜低，所以整体的热传导率下降。这样，最好调整杂质的比例，以便能够维持上述硬度和上述热传导率。另外，在上述底座板上，最好实施厚度大约3～9μm的镀镍。如图18所示，在一个上钎焊散热片506，在另一个上软钎焊半导体芯片的绝缘基板956。这时也许会使铜的表面出现伤痕，实施适当厚度的电镀后，能够适当地维持表面粗糙度。在该实施方式中，最好至少使搭载绝缘基板的范围和与O形圈接触的范围的表面粗糙度满足Ra＝3.2。

(半导体模块的制造)

在图18中，用摄氏600度～700度，将金属制造的散热片506钎焊到满足上述条件的、以铜为主要成分的合金的底座板上。有时有可能成为800度～900度。底座板944柔软后，在该钎焊作业中，平面度将要变坏，使以后的绝缘基板956的粘接变得困难。适当选定杂质的含有比例后，钎焊作业后的特性为硬度在HV50以上，还能够确保钎焊作业后的热传导率为200W/mK以上的特性。如图16所示，在该作业中，3个散热片506A～506C被钎焊。

另外，在其它作业工序中，用高温软钎焊将半导体芯片952与绝缘基板956粘接。第1软钎焊层958是用该工序制造的层，将半导体芯片952和绝缘基板粘合。该软钎焊层是高温软钎焊层，在第2软钎焊层962的低温软钎焊的粘接作业中不能熔解。如图16所示，对一个绝缘基板956而言，各粘接3组二极管芯片954和IGBP芯片952。为了避免烦杂，只对一个绝缘基板956显示参照符号，其它的均予省略。将具有3组二极管芯片954和IGBP芯片952的一个绝缘基板，两个相对地并列配置后，与UVW相内的一相对应，还与在底座板944的背面粘接的一个散热片对应。图16的底座板944，由于构成三相用的变换器，所以上述相对并列配置的绝缘基板具有3组。各绝缘基板成为相同的结构。

上述作业后，使粘接了3组半导体芯片952的6个绝缘基板956，和具有3个散热片506的底座板944，成为图16和图17所示的位置关系地用低温的第2软钎焊层962粘接。就是说，对于2个绝缘基板而言，以在底座板944的相反面钎焊一个散热片的位置关系地进行粘接。在图18中，散热片506和底座板944的粘接温度最高，使用钎焊料粘接。其次的高温粘接，在半导体芯片952和绝缘基板956的粘接中，使用高温软钎焊料进行粘接。最低温度的粘接，是绝缘基板956和底座板944的粘接，使用低温软钎焊料进行。采用上述钎焊料粘接散热片506的粘接温度高，所以底座板944的金属如果不使用比纯粹的铜硬的金属，经过钎焊后，底座板944的相反面的平面度将要下降，从而使以后的绝缘基板的粘接变得困难。如上所述，使成为杂质的金属的含有量增加后，虽然容易维持平面度，但是热传导率下降，绝缘基板956的冷却效果下降。使两个特性兼顾的条件，是上述的在钎焊作业后的特性，硬度为HV50以上，在钎焊作业后的热传导率为200W/mK以上的特性。另外，各绝缘基板956的区域的平面度为0.1mm以下最合适，平面度为0.2mm以下则最好；粘接6个绝缘基板的区域(整个绝缘基板的粘接区域)的平面度，最好能够维持0.3mm以下，接近它的0.4mm以下则更好。

作为其它的考虑方法，用安装螺孔978划分的区域内的平面度，为0.1mm以下最合适，平面度为0.2mm以下则最好。

在本实施方式中，在底座板944上配置多个绝缘基板956，在这些各绝缘基板956内，使多个半导体芯片分别维持承受高电压的位置关系。这样，例如在具有多个接收300伏特以上的直流电力后变换成交流电力的半导体芯片的绝缘基板956中，绝缘基板的面积变大，在各绝缘基板的粘接范围内，各自的平面度，最好为0.2mm以下，维持平面度0.1mm以下则更佳。

在图16中，被一个绝缘基板粘接的3组半导体芯片，在本实施方式中是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)芯片和二极管芯片，图18的芯片952是IGBT芯片。另外，与IGBT芯片邻接的二极管芯片954，是和图18的结构相同的结构，用相同的制造方法与绝缘基板956粘接。不同的是，半导体芯片952取代了二极管芯片954。对于各绝缘基板而言，用高温软钎焊粘接3个IGBT芯片952和3个二极管芯片954，6个具备这6个芯片的绝缘基板956，以图16所示的排列，用低温软钎焊粘接到底座板944上。

在上述实施方式中，在半导体芯片952上使用了IGBT芯片，但也可以使用MOS晶体管的芯片。这时，就不需要二极管芯片954。

在图16、图17和18中，孔978是为了将半导体模块安装到水路形成体220上的螺孔。

图19是图18的其它的实施方式，是使散热片506的形状成为销子形状的实施方式。和图18的波形状的散热片506一样，用钎焊料钎焊到底座板944上。利用钎焊层948，将金属的底座板和销子形状的散热片粘接到一起。在该实施方式中，散热片——销子的高度是从底座板面算起为6mm～8mm。图14中的散热片插入的位置的水路的深度，为10mm以下，最好是9mm以下。各散热片的区域——图17的506A的区域中的销子的数量，是300根～700根。销子的大小，在钎焊部的直径为3mm～5mm，其高度为0.5mm～1.5mm，进而在比它高的部分的直径为2mm～3mm。这些销子交错状地配置。

图20(A)～(C)是功率模块502或504的外形图。图20(A)是功率模块502或504的俯视图，图20(B)是侧视图，图20(C)是主视图。如上所述，图16和图17记述的功率模块，是拆掉图20的功率模块的树脂盒子时的结构。此外，散热片506在图16和图17中不是销子形状，而是波型散热片。在图20(A)所示的俯视图中，在一端设置着与旋转电机连接的交流用端子OT1u、OT1v、OT1w。在相反侧的另一端，设置着3组与直流电源连接的直流用端子IT1N和IT1P。这些端子，被如图9所示地配置，与电容器的端子连接。此外，端子IT1N与直流电源的负侧连接，端子IT1P与直流电源的正侧连接。图20的3组直流端子IT1N和IT1P，正侧端子及负侧端子彼此互相电气性地并联。

基准销子992，是为了使被功率模块502或504固定的驱动电路602或604定位而设置的。

图21表示分别使功率模块502或504的散热片突出到水路922及926的开口218及219中后固定的状态下，功率模块502和功率模块504的位置关系。箭头表示水路的水流的方向。使二个功率模块502和504并列，而且使直流用端子成为内侧地配置。采用该配置后，能够在中央部和电容器的端子连接，使整个装置成为简单的结构。另外，还能够用比较短的布线而且使直流的正侧和负侧相对地与电容器模块302及304连接，从而能够减少该布线部的阻抗，能够将功率模块502和504的开关动作导致的电压的跳动抑制得比较低。

另外，在本装置中，IT1P和IT2P与直流电源的正极连接，IT1N和IT2N与直流电源的负极连接。如图21所示，将功率模块502或504稍微错开后并列配置，从而能够将相同形状的功率模块作为功率模块502或504使用。而且具有使连接距离变短、能够减少上述阻抗的效果。能够将功率模块502或504的N端子彼此接近地配置，P端子彼此接近地配置。这样，能够使连接线的配置成为整齐的关系，还能够减少上述阻抗，使配置作业变得容易。

由于与旋转电机连接的交流端子OT1和OT2，分别配置在并列配置的功率模块502或504的外侧，所以成为容易配置交流端子OT1和OT2及与不同的旋转电机的端子连接的汇流条的结构。装置整体的结构简单，还提高了作业效率。

(电气电路的说明)

图22是本实施方式的电力变换装置200的电路图，在电力变换装置200中，设置着构成变换器装置的第1功率模块502和构成变换器装置的第2功率模块504、电容器模块300、被变换器装置的第1驱动电路基板602安装的驱动电路92和被变换器装置的第2驱动电路基板604安装的驱动电路94、被旋转电机控制电路基板700安装的控制电路93、被连接器基板72安装的连接器73、驱动电容器模块300的放电电路(未图示)的驱动电路91和电流传感器95及96。

此外，在图22中，为了便于区别电源系统和信号系统，分别用实线表示电源系统用虚线表示信号系统。

第1功率模块502和第2功率模块504，构成对应的变换器装置的电力变换用主电路，如图16所示，具备多个开关用功率半导体元件。第1功率模块502和第2功率模块504，在分别对应的驱动电路92和94输出的驱动信号的作用下动作，将高电压电池180供给的直流电力变换成三相交流电力，向该电力供给对应的旋转电机130及140的电枢绕组。主电路是图22所示的三相桥式电路，形成三相的串联电路分别在电池180的正极侧和负极侧之间，电气性地并联的结构。该串联电路如图16所示，由被相对配置的绝缘基板956粘接的半导体芯片952构成。图22所示的上述第1功率模块502和第2功率模块504的半导体芯片，如图16所示地配置。

(第2功率模块504的说明)

第1功率模块502和第2功率模块504，如图22所示，电路结构相同，以第2功率模块504为例进行讲述。在本实施方式中，作为开关用功率半导体元件，使用IGBT(绝缘栅极型场效应晶体管)21。IGBT21，具备收集极、发射极及栅极等3个电极。在IGBT21的收集极和发射极之间，与二极管38电连接。二极管38具备负极及正极等2个电极，负极与IGBT21的收集极电连接，正极与IGBT21的发射极电连接，以便将从IGBT21的发射极朝着收集极的方向作为正方向。上述的IGBT21的芯片，与图16、图18和图19的半导体芯片952对应，二极管38与上述图中的二极管芯片954对应。如前所述，作为开关用功率半导体元件，也可以使用MOSFET(金属氧化物半导体型场效应晶体管)。MOSFET具备漏电极、源电极及栅电极等3个电极。此外，由于MOSFET在源电极和漏电极之间具备使从漏电极向源电极的方向成为正方向的寄生二极管，所以不需要象IGBT那样另行设置二极管。

各相的支架，采用使IGBT21的源电极和IGBT21的漏电极电气性地串联的结构。此外，在本实施方式中，各相的各上下支架的IGBT只图示了一个，但由于控制的电流容量很大，所以采用使多个IGBT电气性串联的结构。在图22所示的实施方式中，各相的各上下支架分别由3个IGBT构成。各相的各上支架的IGBT21的漏电极与电池180的正极侧电连接，各相的各下支架的IGBT21的源电极与电池180的负极侧电连接。在图20及图21中，将应该与电池180的正极侧连接的所述半导体模块502和504的端子，作为IT1P或IT2P表示。另外，在图20及图21中，将应该与电池180的负极侧连接的所述半导体模块502和504的端子，作为IT1N或IT2N表示。

各相的各支架的中点(上支架侧IGBT的源电极和下支架侧IGBT的漏电极的连接部分)，与对应的旋转电机130及140对应的相的电枢绕组电连接。在图20及图21中，该中点作为端子OT1u、OT1v、OT1w、OT2u、OT2v、OT2w表示。

驱动电路92、94，构成对应的变换器装置的驱动部，根据控制电路93输出的控制信号，产生驱动IGBT21的驱动信号。在各自的电路92及94中产生的驱动信号，向对应的第1功率模块502及第2功率模块504输出。驱动电路92、94，由将与各相的各上下支架对应的多个电路汇总成一个电路的、驱动6个IGBT的电路收纳到一个区段的集成电路构成。作为与各相的各上下支架对应的电路，具备接口电路、栅极电路、异常检出电路等。

控制电路93，构成各变换器装置的控制部，由计算旨在使多个开关用功率半导体元件动作(通·断)的控制信号(控制值)的微型机构成。在控制电路93中，输入来自上位控制装置的力矩指令信号(值)、电流传感器95、96及被旋转电机130和140搭载的旋转传感器检知的信号(传感器输出)。控制电路93根据这些输入信号，计算控制值，向驱动电路92、94输出旨在控制开关时刻的控制信号。

连接器73是为了在电力变换装置200和外部的控制装置之间进行电连接的部件，通过图1的通信线路174做媒介，与其它的装置进行信息的收发。

电容器模块300，具有图10的第1电容器模块302和第2电容器模块304，是为了构成旨在抑制IGBT21的开关动作产生的直流电压的变动的平滑电路的部件，与第1功率模块502、第2功率模块504的直流侧的端子电气性地并联。

驱动电路91，是为了驱动旨在将电容器模块300蓄积的电荷放掉而设置的放电电路(未图示)的部件。

(第2实施方式)

接着，使用图23～图28，讲述第2实施方式。第2实施方式和先前讲述的图22所示的电路图及图16～图21所示的功率模块的构造、用图12～图15讲述的冷却水路的基本结构，基本想法是相同的，具有相同的作用和效果。不同之处是：在第1实施方式中，在电力变换装置200的底部，具备冷却水路922和926；而在第2实施方式中，却是在电力变换装置200的中段，设置冷却水路。在第2实施方式中，能够在冷却水路的形成体的两面，安装功率模块502、504及电容器模块302、304等需要冷却的电器，能够利用两面进行冷却。例如：可以采用在冷却水路形成体的一个面上安装半导体模块——功率模块502和504，对它们进行冷却的同时，用上述冷却水路形成体的另一个面冷却电容器模块302、304的结构。

以向，讲述电力变换装置200的第2实施方式。电力变换装置200，在下部盒子13上，层叠配置第2底座12；在第2底座12上，层叠配置第1底座11；在第1底座11上，层叠配置上部盒子10后固定。上述层叠后固定的外壳即电力变换装置200的外形，是角部带圆弧的整体上呈长方体的形状。所述外壳的构成部件，用铝材那样的热传导性优异的材料制作。该外壳基本上具有第1实施方式讲述的外壳210的功能，所述外壳具备下部盒子13和上部盒子10。在由这些盒子10构成的外壳的中央部，固定由第1底座11和第2底座12构成的水路形成体。在该水路形成体的两面，安装着以下讲述的功率模块及电容器模块等电器。

所述外壳的全周(周壁、顶壁、底壁)，被铝等热传导性优异的部件包围，由所述第1和第2底座11和12构成的冷却水路，以热传导良好的结构被所述外壳固定，所以所述外壳本身被良好地冷却。在所述外壳的内部，由所述第1和第2底座11和12构成的水路形成体在其内部形成冷却水路，在外壳内的水路形成体的上和下，分别形成腔。所述水路形成体，并列形成流过致冷剂——冷却水的二个冷却水路922和926。采用上述结构后，所述二个腔被所述冷却水路热态隔开，能够抑制一个腔对另一个腔的热影响。进而，能够冷却各自的腔及腔的壁。

在水路形成体的上部腔，沿着外壳的长度方向，如图14及图28所示，并列设置第1功率模块502和第2功率模块504。在上述冷却水路922和926中，如用图12和图13讲述的那样，分别形成开口218和219，功率模块502和504的散热片，从该开口向水路内突出。另外，还用上述功率模块502和504的底座板23的散热面堵塞开口218和219，这样能够有效地冷却第1功率模块502和第2功率模块504。另外，还能够抑制第1功率模块502和第2功率模块504散出的热影响下部的腔。

在外壳的长度方向的一个侧面，如图27所示，设置着和冷却水路922及926连通的入口管212和出口管214。冷却水路922和926的每一个，沿着外壳的长度方向平行延伸，互相在外壳的长度方向的另一个端部U形状地折返后连通。用图12～图14讲述的水路的形状，和第2实施方式的水路的形状基本相同。

第1底座11的冷却水路922和926的每一个，如上所述地设置着开口218和219(参照图28)，被第1功率模块502和第2功率模块504设置的散热片，从该开口218和219向水路内突出，上述开口218和219被用功率模块502和504的底座板23堵塞。上述散热片被用致冷剂直接冷却，上述底座板23被流过致冷剂流路(水路922及926)的致冷剂有效地冷却。

上述底座板23，是和用图18及图19讲述的底座板944的形状及作用效果相同的部件，由以铜为主成分的热传导性优异的金属部件构成，在该致冷剂流路侧的面上，设置着突出到致冷剂流路(水路922及926)内部的散热片。散热片采用和用图18及图19讲述的散热片506及507相同的结构，能够增加由致冷剂实质上冷却的面积面积，能够提高致冷剂的冷却效果。

如图28所示，由入口管212供给的冷却水，在第1水路922的入口部较深，然后在散热片506突出的地方变浅。在第1水路922和第2水路926的连接部位——水路的折返部，与所述散热片506的突出的部位相比，水路再次变深，在第2水路926的散热片507突出的部位变浅。在第2水路926的出口部，水路与散热片突出的部位相比变浅，与出口管214连接。这种水路的形状及作用、效果，和用图12及图13、图14讲述的形状相同，在散热片突出的部位，能够尽量有效地使所有的冷却水和散热片进行热量交换，能够尽量减小没有散热片的部位的流体阻抗，提高作为冷却系统的整体的冷却效率。

功率模块502及504的金属制的底座板23，被设置成分别堵塞水路的开口，在所述底座板23的上面，设置着用图15～图21讲述的树脂盒子24。图23～图28的树脂盒子24，是和图14、图15及图20的树脂盒子946相同的部件。此外，在图23及图24、图28中，有意识地拆掉本来设置的第1功率模块502的树脂盒子24的上盖后记述，以便能够理解第1功率模块502的内部。另外，图24的右侧的列所示的被第1功率模块502的6个绝缘基板22上被粘接的半导体芯片和布线结构，只具体记述了中央的两个，其它的4个省略了被绝缘基板22粘接的半导体元件。

在沿着树脂盒子的长度方向延伸的侧壁——位于第1功率模块502和第2功率模块504的相对一侧的侧壁，与各收纳腔对应地设置着直流正极侧的功率端子26(参照图24)及直流负极侧的功率端子33(参照图24)。直流正极侧的功率端子26及直流负极侧的功率端子33，从树脂盒子24的侧部向上方突出。与直流正极侧的功率端子26及直流负极侧的功率端子33的突出侧相反的一侧，到达收纳腔的内部，其表面露出树脂盒子的表面。这样，在各收纳腔的内部中，形成直流正极侧的功率电极36及直流负极侧的功率电极37。所述端子26，是和讲述第1实施方式的图20和图21的IT1P及IT2P相同的端子；所述端子33，是和图20和图21的IT1N及IT2N相同的端子。

在沿着树脂盒子的长度方向延伸的侧壁——位于和第1功率模块502和第2功率模块504的相对一侧的相反侧的侧壁，设置着交流模块端子27(参照图24)。交流模块端子27，从树脂盒子24的侧壁向上方突出。与交流模块端子27的突出侧相反的一侧，到达收纳腔的内部，其表面露出树脂盒子24的表面。这样，在各收纳腔的内部中，形成交流模块电极35。上述交流用的端子27，和讲述第1实施方式的图20和图21的端子OT1u、OT1v、OT1w、OT2u、OT2v、OT2w具有相同的形状和作用。

在各收纳腔的底座板23的上面，朝着外壳的长度方向并列设置着二个绝缘基板22。在各绝缘基板22的上面，朝着外壳的长度方向并列设置着二个板状的布线部件39(参照图24)并列设置。在各收纳腔的二个绝缘基板22的一个中设置的布线部件39中的一个，与直流正极侧模块电极36电连接。在各收纳腔的二个绝缘基板22的另一个中设置的布线部件39中的一个，与直流负极侧模块电极37电连接。各收纳腔的二个绝缘基板22设置的布线部件39中的另一个，与交流模块电极35电连接。这些电连接，利用导电性的金属线29进行。

在各收纳腔的二个绝缘基板22设置的布线部件39中的一个的上面，朝着外壳的宽度方向并列设置3个后安装朝着外壳的长度方向并列配置的IGBT21和二极管38。这样，分别构成各相的上下支架。IGBT21和二极管38，和与交流模块电极35电连接的布线部件39电连接。IGBT21的栅电极，与连接器25电连接。这些电连接，利用导电性的金属线29进行。连接器25，分别设置在形成树脂盒子的底座板23的上面的3个区域的4个侧壁上。上述IGBT芯片21及二极管芯片38的排列，和用图16讲述的配置关系相同。第2实施方式的绝缘基板22和第1实施方式的绝缘基板956相同，具有相同的作用效果。

在树脂盒子的上部，设置着板状的模块盒子盖34。模块盒子盖34覆盖树脂盒子的上部开口部，成为堵塞收纳腔的顶壁，由和树脂盒子相同的绝缘树脂形成。在模块盒子盖34的上面，设置着布线薄片31、与布线薄片31电连接的布线连接器32。布线薄片31与从模块盒子盖34设置的贯通孔向上方突出的连接器25电连接。布线连接器32利用未图示的布线，和第1驱动电路基板70和第2驱动电路基板71电连接。所述驱动电路，和图22所示的驱动电路92及94相同，和第1实施方式的驱动电路基板602及604相同。

在外壳的下部的冷却腔内，设置着电容器模块300。该电容器模块300，具有二个电容器模块302和304，是和第1实施方式及图22的电路中的电容器模块300相同的部件。

电容器模块300的电气性的端子被位于第2底座12的中央(被π的2个支脚包围的区域)的下方地配置，以便能够靠近第1功率模块502及第2功率模块504的直流侧端子地配置。电容器模块300，由外壳的高度方向的剖面形状为长圆形状的4个电解电容器构成。4个电解电容器，在外壳的长度方向和宽度方向上各并列配置二个，从而使其长度方向朝着和外壳的长度方向相同的方向，通过保持带做媒介，被收纳到电容器盒子51的内部。电容器盒子51是上部敞开的热导传导性容器，盒子上部的凸缘部和第2底座12的π的2个支脚的下端部接触。这样，能够以热导传导性优异的状态，使电容器模块300和致冷剂流路(水路922及926)热态连接，能够充分冷却电容器模块300。

各电解电容器，具备贯通堵住电容器盒子53的上部的开口部的电容器盖54的正极侧电容器端子57及负极侧电容器端子56。正极侧电容器端子57及负极侧电容器端子56，是板状的部件，面向宽度方向地相对，从宽度方向夹入和电容器盖54一体形成的板状的绝缘部件55。在电容器盒子53中收纳4个电解电容器时，电容器端子被使在宽度方向上邻接的电容器彼此的长度方向的位置不同地设置。

在第2底座12的第1功率模块502一侧的下方侧——被π的1个支脚和第2底座12的凸缘部包围的区域，配置第1驱动电路基板70。在第2功率模块504一侧的第2底座12的下方侧——被π的另一个支脚和第2底座12的凸缘部包围的区域，配置第2驱动电路基板71。驱动电路基板70和71，与第2底座12热态连接。这样，能够使致冷剂流路和驱动电路基板70及71热态连接，能够通过致冷剂——冷却水冷却驱动电路基板70及71。

旋转电机控制电路基板74，被与电容器盒子53的宽度方向的一侧(第2功率模块504的一侧)的侧面相对地设置。旋转电机控制装置74，被与第2底座12热态连接。这样，能够以热导传导性优异的状态，配置致冷剂流路(水路922及926)和旋转电机控制电路基板74，能够利用致冷剂有效地冷却旋转电机控制电路基板74。

连接器基板72，被与电容器盒子53的宽度方向的一侧(第1功率模块502的一侧)的侧面相对地设置。连接器基板72，被与第2底座12热态连接。这样，能够使致冷剂流路28和连接器基板72热态连接，能够利用致冷剂冷却连接器基板72。连接器73，从外壳的长度方向的另一侧的侧端面向外部突出。

电容器模块300和第1功率模块502及第2功率模块404被直流侧连接导体40电连接。直流侧连接导体40，通过在第1底座11的中央部及第2底座12的中央部设置的长孔(朝着外壳的长度方向的长孔)——朝着外壳的高度方向贯通的贯通孔做媒介，延伸到上下的冷却腔。

直流侧连接导体40，是通过绝缘薄片43做媒介，在外壳的宽度方向上，层叠朝着外壳的长度方向延伸的板状的直流正极侧汇流条45和朝着外壳的长度方向延伸的板状的直流负极侧汇流条44，在直流正极侧汇流条45上一体形成直流正极侧模块端子42和正极侧电容器端子46，而且在直流负极侧汇流条44上一体形成直流负极侧模块端子41和负极侧电容器端子47的层压结构的布线部件。采用这种结构后，能够使第1功率模块502、第2功率模块504和电容器模块50之间的阻抗低，能够减少IGBT21的开关动作时的暂时性的电压上升。另外，即使加快开关速度，也能够减少暂时性的电压上升，所以能够加快开关速度，从而能够抑制开关动作时的半导体的发热。

直流正极侧模块端子42，在直流正极侧的功率端子33从树脂盒子向上方突出的位置中，从直流正极侧汇流条45的上部朝着上方延伸，面向外壳的宽度方向地和直流正极侧功率端子33相对，被螺钉等固定单元固定到直流正极侧功率端子33上，从而和直流正极侧功率端子33电连接。直流负极侧模块端子41，在直流负极侧的功率端子26从树脂盒子向上方突出的位置中，从直流负极侧汇流条44的上部朝着上方延伸，面向外壳的宽度方向地和直流负极侧功率端子26相对，被螺钉等固定单元固定到直流负极侧功率端子26上，从而和直流负极侧功率端子26电连接。

正极侧的电容器端子46和负极侧的电容器端子47，在电容器端子突出的位置中，从直流正极侧汇流条45及直流负极侧汇流条44的下部，朝着下方延伸，面向外壳的宽度方向，从外壳的宽度方向夹住电容器端子46，和同极的电容器端子相对，被螺钉等固定单元固定到同极的电容器端子上，从而和同极的电容器端子电连接。采用这种种布线结构后，从直流正极侧汇流条45及直流负极侧汇流条44到各电容器端子的布线部分，也能够使正极侧和负极侧相对，进而获得能够实现了低阻抗化的布线部件，能够减少IGBT21的开关动作时的暂时性的电压上升。另外，即使加快开关速度，也能够减少暂时性的电压上升，所以直到相同的电压为止，看到上升电压后，能够通过减少阻抗加快开关速度，从而能够抑制开关动作时的半导体的发热。

在上述实施方式中，并列配置冷却水路，在水路和水路之间的区域开孔，能够通过该孔连接电容器模块300的端子和半导体模块——功率模块502及504的直流端子，能够在提高冷却效率的同时，还降低阻抗。

在外壳的长度方向的另一侧端部，设置直流端子80。直流端子80，是具备连接直流正极侧的外部端子82、直流负极侧的外部端子81、直流正极侧的连接端子86、直流负极侧的连接端子85、直流正极侧的外部端子82、直流正极侧的连接端子86的直流正极侧的汇流条84和连接直流负极侧的外部端子81、直流负极侧的连接端子85的直流负极侧的汇流条83的部件。

直流正极侧的外部端子82及直流负极侧的外部端子81，通过在外壳的长度方向的另一侧的侧端面上设置的贯通孔17安装的连接器做媒介，与延伸的外部电缆电连接。直流正极侧汇流条84和直流负极侧汇流条83，面向外壳的宽度方向地相对，延伸到第1功率模块502和第2功率模块504一侧。直流正极侧连接端子86，与直流正极侧模块端子33、42电连接；直流负极侧连接端子85，与直流负极侧模块端子26、41电连接。

在上部盒子10的上面设置的孔18，是在对直流正极侧的外部端子82及直流负极侧的外部端子81和外部电缆进行连接作业时使用的部件，作业以外的时间用盖子堵塞。

在外壳的内部的宽度方向的两端的每一个上，配置着三相交流汇流条60。交流汇流条60，通过第1底座11及第2底座12的外壳的的宽度方向的端部设置的上下方向(外壳的高度方向)的贯通孔做媒介，从冷却水路的下部腔延伸到冷却水路的上部腔。在水路的上部腔中的交流汇流条60的一端侧，形成交流侧模块61，面向外壳的宽度方向，和交流模块端子27相对，利用螺钉等固定单元固定到交流模块端子27上后，与交流模块端子27电连接。在水路的下部腔中的交流汇流条60的另一端侧，形成与到达旋转电机130、140的外部电缆连接的外部连接端子62，被端子架63保持。

此外，符号14为了将电力变换装置200的外壳固定到变速机105的外壳或发动机104及变速机105的外壳是上的安装支脚，采用SUS等刚体，确保强度。另外，采用弯曲形状，使具有弹性，以便抑制来自发动机104及变速机105的振动。

在以上讲述的第1和第2实施方式中，在冷却通路——冷却水的通路上开口，将散热片从所述开口突出到水路中，用致冷剂——冷却水直接冷却散热片，所以提高了冷却效率。

在以上讲述的第1和第2实施方式中，是在利用冷却水直接冷却散热片的基础上，用粘接所述散热片的金属制的底座板堵塞所述开口的结构，在提高冷却效率同时，还使整个装置成为简单的结构。

在以上讲述的第1和第2实施方式中，在利用冷却水直接冷却散热片的基础上，将具有内置了旨在构成变换器的开关半导体的所述散热片的功率模块的直流端子，集中在所述功率模块的一侧后配置，从而能够使和电容器模块的连接结构简单化，能够减少阻抗。

在以上讲述的第1和第2实施方式中，并列配置冷却水路，并列配置冷却水路的开口，使冷却散热片分别突出到所述开口中，从而直接冷却所述散热片，进而，将具有内置了旨在构成变换器的开关半导体的所述散热片的功率模块的直流端子，集中在所述并列配置的水路的内侧后配置，从而使和电容器模块的连接结构简单化，能够减少阻抗。进而，还将电容器模块分成多个后并列配置，将电容器模块的端子作为并列配置的内侧，从而在获得提高冷却效率及使整体结构单纯化的效果的基础上，还能够减少直流电路的阻抗。

在上述功率模块中，对保持半导体元件及散热片的金属制的底座板，采用使铜含有其它金属的材料，从而提高了硬度。这样，能够抑制散热片的钎焊作业所导致的平面度的变形，可以使以后的粘接具有多个半导体芯片的绝缘基板的作业变得容易。另外，易于将上述绝缘基板粘接到多个相同的底座板上，即使长期使用，也能够维持其可靠性。

Claims (14)

1.一种与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：具备：金属制的外壳、在所述外壳的内部配置的多个功率模块、在所述外壳的内部配置的电容器模块、以及形成冷却水路的水路形成体，

所述水路形成体，具有并列配置的冷却水路；

在所述并列的冷却水路中，分别形成开口；

所述各功率模块，具有：金属的底座板、固定到所述底座板的一个面上的散热片、以及固定到所述底座板的另一个面上的多个半导体芯片；

一个功率模块的所述散热片，从并列配置的冷却水路中的一方冷却水路的开口向所述一方冷却水路内突出，用所述功率模块的底座板堵塞所述一方冷却水路的开口后，一个功率模块被所述水路形成体固定；

另一个功率模块的所述散热片，从并列配置的冷却水路中的另一方冷却水路的开口向所述另一方冷却水路内突出，用所述功率模块的底座板堵塞所述另一方冷却水路的开口后，另一个功率模块被所述水路形成体固定；

金属制的板状的保持体被所述外壳固定，所述电容器模块被所述板状的保持体固定；

所述水路形成体被所述外壳固定后，所述水路形成体被流过所述水路内的冷却水冷却，使所述外壳和所述功率模块一起被冷却、所述金属制的板状的保持体被冷却、所述电容器模块被冷却。

2.一种与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：具备：金属制的外壳、在所述外壳的内部配置的多个功率模块、在所述外壳的内部配置的电容器模块、以及形成冷却水路的水路形成体；

所述水路形成体，具有并列配置的冷却水路；

在所述并列的冷却水路中，分别形成开口；

所述各功率模块，具有：金属的底座板、固定到所述底座板的一个面上的散热片、以及固定到所述底座板的另一个面上的多个半导体芯片；

一个功率模块的所述散热片，从并列配置的冷却水路中的一方冷却水路的开口向所述一方冷却水路内突出，用所述功率模块的底座板堵塞所述一方冷却水路的开口后，一个功率模块被所述水路形成体保持；

另一个功率模块的所述散热片，从并列配置的冷却水路中的另一方冷却水路的开口向所述另一方冷却水路内突出，用所述功率模块的底座板堵塞所述另一方冷却水路的开口后，另一个功率模块被所述水路形成体保持；

在所述外壳上，固定使冷却水流入的入口管和排出冷却水的出口管；

与所述冷却水路的所述入口管连接的所述冷却水路的入口部，比所述冷却水路中的所述散热片突出的部分更深，并且与所述冷却水路的所述出口管连接的所述冷却水路的出口部，比所述冷却水路中的所述散热片突出的部分更深，并且将并列配置的冷却水路连接的冷却水路的折返部，比所述冷却水路中的所述散热片突出的部分更深。

3.如权利要求1或2所述的与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：在所述各功率模块的各底座板的另一个面上，固定绝缘基板，在所述绝缘基板上，固定多个芯片；

并列配置的多个功率模块，分别在所述并列配置的内侧设置与电容器连接的连接端子，在所述并列配置的外侧设置与旋转电机连接的交流端子。

4.如权利要求1或2所述的与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：在所述各功率模块的各底座板的另一个面上，利用软钎焊层固定绝缘基板，在所述绝缘基板上，利用软钎焊层固定多个芯片；

并列配置的多个功率模块，分别在所述并列配置的内侧设置与电容器连接的连接端子，在所述并列配置的外侧设置与旋转电机连接的交流端子。

5.如权利要求1或2所述的与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：所述功率模块的底座板，是将铜作为主成分，含有其它金属的合金；在所述散热片被所述底座板固定的状态下，所述铜合金的硬度为HV50以上。

6.如权利要求5所述的与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：所述散热片被钎焊固定到所述底座板的一个面，所述底座板的厚度是2毫米～4毫米，热传导率为200W/mK以上。

7.如权利要求5所述的与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：在所述底座板上，镀厚度3μm以上、9μm以下的镍。

8.一种与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：具备：金属制的外壳、在所述外壳的内部配置的多个功率模块和电容器模块、以及形成冷却水路的水路形成体，

所述水路形成体，被所述外壳固定，并具有内部并列配置的冷却水路；

在所述并列的冷却水路中，分别形成开口；

所述各功率模块，具有：金属的底座板、固定到所述底座板的一个面上的散热片、以及固定到所述底座板的另一个面上的多个半导体芯片；

一个功率模块的所述散热片，从并列配置的冷却水路中的一方冷却水路的开口向所述一方冷却水路内突出，用所述功率模块的底座板堵塞所述一方冷却水路的开口后，一个功率模块被所述水路形成体的一个面固定；

另一个功率模块的所述散热片，从并列配置的冷却水路中的另一方冷却水路的开口向所述另一方冷却水路内突出，用所述功率模块的底座板堵塞所述开口后，另一个功率模块被所述水路形成体的一个面固定；

所述电容器模块，被固定到所述水路形成体的另一个面上。

9.一种与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：具备：金属制的外壳、在所述外壳的内部配置的多个功率模块和电容器模块、以及形成冷却水路的水路形成体；

所述水路形成体，内部具有并列配置的冷却水路；

在所述并列的冷却水路中，分别形成开口；

所述各功率模块，具有：金属的底座板、固定到所述底座板的一个面上的散热片、以及固定到所述底座板的另一个面上的多个半导体芯片；

一个功率模块的所述散热片，从并列配置的冷却水路内的一方冷却水路的开口向所述一方冷却水路内突出，用所述功率模块的底座板堵塞所述一方冷却水路的开口后，一个功率模块被所述水路形成体的一个面固定；

另一个功率模块的所述散热片，从并列配置的冷却水路中的另一方冷却水路的开口向所述另一方冷却水路内突出，用所述功率模块的底座板堵塞所述另一方冷却水路的开口后，另一个功率模块被所述水路形成体的一个面固定；

所述电容器模块，被所述水路形成体的另一个面固定；

在所述外壳上，固定使冷却水流入的入口管和排出冷却水的出口管；

与所述冷却水路的所述入口管连接的所述冷却水路的入口部，比所述冷却水路中的所述散热片突出的部分更深，并且与所述冷却水路的所述出口管连接的所述冷却水路的出口部，比所述冷却水路中的所述散热片突出的部分更深，并且将并列配置的冷却水路连接的冷却水路的折返部，比所述冷却水路中的所述散热片突出的部分更深。

10.如权利要求8或9所述的与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：在所述各功率模块的各底座板的另一个面上，固定绝缘基板，在所述绝缘基板上，固定多个芯片；

并列配置的多个功率模块，分别在所述并列配置的内侧设置与电容器连接的连接端子，在所述并列配置的外侧设置与旋转电机连接的交流端子。

11.如权利要求8或9所述的与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：在所述各功率模块的各底座板的另一个面上，利用软钎焊层固定绝缘基板，在所述绝缘基板上，利用软钎焊层固定多个芯片；

并列配置的多个功率模块，分别在所述并列配置的内侧设置与电容器连接的连接端子，在所述并列配置的外侧设置与旋转电机连接的交流端子。

12.如权利要求8或9所述的与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：所述功率模块的底座板，是将铜作为主成分，含有其它金属的铜合金；在所述散热片被所述底座板固定的状态下，所述铜合金的硬度为HV50以上。

13.如权利要求12所述的与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：所述散热片被钎焊固定到所述底座板的一个面，所述底座板的厚度是2毫米～4毫米，热传导率为200W/mK以上。

14.如权利要求12所述的与车辆搭载的旋转电机连接的电力变换装置，其特征在于：在所述底座板上，镀厚度3μm以上、9μm以下的镍。

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