CN101409515A

CN101409515A - 电力转换装置

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Publication number: CN101409515A
Application number: CNA2008101297170A
Authority: CN
Inventors: 锦见总德; 中津欣也
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2028-08-11
Also published as: US20150055386A1; US20120170217A1; EP2023473A2; US20090040724A1; JP2015092827A; EP3493387A2; US8902623B2; JP4934712B2; EP2605391A3; EP2605391A2; JP2012100532A; US8587977B2; US8462531B2; JP2013212049A; JP5961714B2; CN101409515B; JP5698310B2; US20120039039A1; CN102355143B; EP2023473A3

Abstract

本发明提供一种电力转换装置，具备具有上下臂串联电路的功率组件、电源平滑用电容组件、和包含冷却水流路的冷却部，可以提高可靠性，实现小型轻量化和提高可组装性。电力转换装置(200)，具备：包括逆变电路和金属基片的功率组件(300)、平滑用电容组件(500)、和具有冷却水流路(19)的冷却部(9)，其中，功率组件(300)和电容组件(500)，是夹有冷却水流路(19)的三明治构造，功率组件的直流正极·负极端子(314、316)，相对于电容组件的电容端子(504、506)，不通过其它连接体直接连接。通过使设在功率组件(300)的交流母线(306)上的孔与设在外壳上的凸部嵌合，支撑交流母线(306)不受外部振动的影响。

Description

电力转换装置

技术领域

本发明涉及一种将直流电转换为交流电，或者将交流电转换为直流电的电力转换装置。

背景技术

电力转换装置，具备将直流电源供给的直流电转换成用来提供给旋转电机等交流电负载的交流电的功能，或者具备将由旋转电机发电的交流电转换成用来提供给直流电源的直流电的功能。为了实现上述转换功能，电力转换装置具有包括开关元件的逆变电路，它通过上述开关元件反复进行导通操作和关断操作，来进行直流电向交流电或者交流电向直流电的上述电力转换。

由于电流被上述开关动作截止，所以电路中存在的电感就会产生尖峰(spike)电压。为了降低该尖峰电压，优选在设置平滑电容的同时，降低直流电路的电感。通过降低电感来抑制尖峰电压的技术，已经在专利文献1(特开2002-34268号公报)中有所记载。据上述专利文献1记载，缩短平滑电容与开关元件间的布线长度，可以降低电感，减小尖峰电压。

搭载在车辆上的电力转换装置接受来自车载电源的直流电，并将该直流电转换成例如提供给车辆驱动用旋转电机的3相交流电。由于对车辆驱动用旋转电机产生转矩的要求比初期的旋转电机大，因此，电力转换装置所转换的电力存在变大的倾向。此外，由于与设置在工厂内的一般工业机械的电力转换装置相比，搭载在车辆上的电力转换装置被使用在较高的温度环境中，因此，与一般电力转换装置相比，优选车辆用电力转换装置尽可能降低电力转换装置本身所产生的热。在电力转换装置本身所产生的热当中，构成逆变电路的开关元件所产生的热占较大比重，所以优选尽可能降低开关元件的发热。

由于上述开关元件在从关断状态切换到导通状态时、或者从导通状态切换到关断状态时发热量增大，所以优选降低上述切换操作时的发热。为了降低该发热量，减少上述开关元件的上述切换操作时间是第1对策。此外，通过延长开关元件的上述开关动作的间隔、即减少单位时间的开关元件的操作次数来减少总发热量是第2对策。在上述第2对策中，过份延长开关元件的上述开关动作的间隔，有可能使控制精度下降，所以大幅减少单位时间的开关元件的操作次数是有限度的。

专利文献2(特开2007-143272号公报)公开了通过实现低电感化，来减少逆变电路的开关元件进行切换所需的时间、降低开关元件1次开关动作当中的发热量的技术。

【专利文献1】特开2002-034268号公报

【专利文献2】特开2007-143272号公报

像上述背景技术所述的那样，上述专利文献1所述技术存在欠缺的一面，它没有考虑在上述开关元件进行切换操作时降低发热。

上述专利文献2虽然记载了低电感化可以降低开关元件1次操作的发热量以及用来实现低电感化的技术，但是对于电力转换装置尤其是车载用电力转换装置，由于车载内部空间狭小，所以优选在降低发热量的同时，要进一步使电力转换装置小型化，在这一点上，专利文献2仍存在课题。

当电力转换装置所转换的电力量增大时，装置出现大型化倾向，所以优选即使电力量增大，也能尽量抑制装置体积增大。例如优选设法使电力转换装置单位体积的可转换的最大电力值增大。为此，优选同时实现低电感化和小型化。这里所谓小型化是指尽可能增大电力转换装置单位体积的可转换的最大电力值。

发明内容

本发明的目的在于提供同时实现低电感化和小型化的电力转换装置。

本发明的电力转换装置的一个特征如下。

电力转换装置的特征是具备：功率组件，其具有构成逆变电路的上臂用和下臂用的多个开关元件、用来使所述多个开关元件产生的热散热的金属基板、直流端子和交流端子；电容组件，其具有直流端子，用于进行平滑；驱动电路部，用来驱动所述功率组件；冷却水流路，用来通行冷却水；和框体，其内置所述功率组件、所述电容组件、所述驱动电路部和所述冷却水流路，并且，以使所述框体被所述冷却水流路冷却的方式，将所述冷却水流路固定在所述框体上，通过将所述冷却水流路配置在所述框体内，所述框体内被分为第1和第2的2个区域，在所述第1区域内，所述功率组件被配置成固定在所述冷却水流路上，在所述第2区域内配置所述电容组件，所述电容组件的直流端子与所述功率组件的直流端子被直接连接。

本发明的电力转换装置的另一个特征是，在上述特征的基础上，所述框体，形成框体的下部和上部开口的形状，所述第1区域位于所述冷却水流路与所述上部开口之间，所述第2区域位于所述冷却水流路与所述下部开口之间，所述下部开口和所述上部开口，分别被下部外壳和上部外壳堵塞，热传导路径在所述下部外壳与所述电容组件之间形成。

本发明的电力转换装置的一个特征如下。

电力转换装置的特征是具有：在上部和下部具有开口的框体；分别堵塞所述上部和下部开口的上部外壳和下部外壳；具有构成逆变电路的上臂用和下臂用的多个开关元件、用来使所述多个开关元件的热散热的金属基板、直流端子和交流端子，并被配置在所述框体内的功率组件；具有与所述功率组件的直流端子电连接的直流端子，并用来平滑施加在所述直流端子上的直流电压的电容组件；被配置在所述框体内，用来驱动所述功率组件的驱动电路部；和与所述上部外壳或所述下部外壳大致并列地设置于所述框体内，并搭载所述功率组件的冷却水流路，通过将所述冷却水流路设置在所述框体内，在所述上部外壳与所述冷却水流路之间形成第1区域，此外，在所述下部外壳与所述冷却水流路之间形成第2区域，所述功率组件被配置在所述第1区域，辅机用半导体组件和所述电容组件被配置在所述第2区域，在所述冷却水流路的侧部与所述框体之间，形成连接所述第1区域和所述第2区域的空间，通过所述空间，将所述电容组件的直流端子和所述功率组件的直流端子电连接。

在具有上述特征的电力转换装置中，进一步所述框体的上面侧形状为大致的长方形，在所述冷却水流路内部形成水路，其为从所述长方形的短边侧侧面沿所述长方形的长边延伸、返回、并再次沿长边返回所述短边侧侧面的形状，在所述框体内部，在比沿所述长边延伸的水路更靠所述框体的长边侧，形成连接所述第1区域和所述第2区域的所述空间，所述功率组件被固定在沿所述长方形的长边往返的水路上，所述功率组件的直流端子位于所述空间，通过所述空间，与所述电容组件的直流端子电连接

另外，在具有上述特征的电力转换装置中，与所述功率组件的直流端子电连接的所述电容组件的直流端子具有正极导体板和负极导体板，所述正极导体板和所述负极导体板通过被配置成叠层构造，而形成叠层导体板，形成所述叠层导体板的所述正极导体板和所述负极导体板，分别具有连接部，所述正极导体板的连接部与所述负极导体板的连接部彼此在相反的方向上形成弯曲的形状，通过该彼此在相反方向上弯曲的形状，所述正极导体板和所述负极导体板的叠层构造中的内侧面在所述连接部为相互打开的状态，形成连接面，通过所述正极导体板与所述负极导体板的所述各连接面，与所述功率组件的直流端子电连接。

另外，在具有上述特征的电力转换装置中，所述电容组件，具有：电容外壳；叠层导体板，将绝缘材料夹在正极导体板和负极导体板之间，配置成叠层状态，并且，上述叠层状态的正极导体板和负极导体板在叠层状态下，其外侧面具有平坦的平面部；和多个电容单元，被排列配置在所述叠层导体板的平面部，其正极端和负极端分别与所述正极导体板和所述负极导体板连接，所述叠层导体板的所述平面部和所述多个电容单元，被配置在所述电容外壳内，所述叠层导体板进一步伸展，从所述电容外壳向外突出，形成突出的构成所述叠层导体板的所述正极导体板的前端和构成所述叠层导体板的所述负极导体板的前端彼此在相反方向上弯曲的形状，通过该彼此在相反方向上弯曲的形状，所述正极导体板和所述负极导体板的叠层构造的前端的内侧面变成相互打开状态，分别形成连接面，通过所述正极导体板与所述负极导体板的各自的所述连接面，与所述功率组件的直流端子电连接。

另外，在具有上述特征的电力转换装置中，所述功率组件的直流端子，具有由正极导体板和负极导体板组成的叠层导体板，形成所述叠层导体板的所述正极导体板和所述负极导体板分别具有连接部，所述正极导体板的连接部和所述负极导体板的连接部，形成彼此在相反方向上弯曲的形状，通过该彼此在相反方向上弯曲的形状，所述正极导体板和所述负极导体板的叠层构造的内侧面在所述连接部变成相互打开状态，形成连接面，通过所述正极导体板与所述负极导体板的所述各连接面，与所述电容组件的直流端子电连接。

在具有上述特征的电力转换装置中，进一步所述功率组件，具有从所述功率组件向外突出的板状交流端子，对所述板状交流端子，形成插通至设于所述功率组件外壳上的凸部或栓部的孔，对于紧固在所述功率组件的所述基板上的对所述交流端子上被施加的外部振动，借助所述凸部或栓部和所述孔来支撑所述交流端子。

另外，本发明的电力转换装置的另一个特征在于，具有：冷却水路框体，包括上部外壳和下部外壳；功率组件，包括用于所述逆变电路的多个开关元件、用来使所述多个开关元件的热散热的板状金属基板、直流端子和交流端子，并被配置在所述冷却水路框体内；平滑用电容组件，被配置在所述冷却水路框体内，包括与所述功率组件的直流端子电连接的直流端子；驱动电路部，被配置在所述冷却水路框体内，用来驱动所述功率组件；和冷却部，具有被配置在所述冷却水路框体内的冷却水流路，通过在所述冷却部框体内设置所述冷却水流路，在所述冷却水流路的一侧形成第1区域，此外，在所述冷却水流路的另一侧形成第2区域，在所述第1区域，所述功率组件的金属基板被固定并配置在所述冷却部，在所述第2区域配置所述电容组件，在所述冷却部的冷却水流路的侧部，形成连接所述第1区域和所述第2区域的空间，通过所述空间，将所述电容组件的直流端子和所述功率组件的直流端子电连接。

在上述特征的电力转换装置中，所述电容组件的直流端子，由正极导体板和负极导体板组成，包括从所述电容组件的内部向外部突出的叠层导体板，在所述电容组件内部的所述叠层导体板的一侧配置电容单元，所述电容组件的外部的所述叠层导体板，通过连接所述第1区域和所述第2区域的空间，在所述第1区域内延伸，与所述功率组件的直流端子连接。

在上述特征的电力转换装置中，所述电容组件的直流端子的前端部，形成有所述叠层导体板的所述正极导体板和所述负极导体板彼此在相反方向上弯曲，所述叠层导体板的内侧的所述正极导体板和所述负极导体板的面分别形成连接面，所述功率组件的直流端子的前端部，形成有所述叠层导体板的所述正极导体板和所述负极导体板彼此在相反方向上弯曲，所述叠层导体板的内侧的所述正极导体板和所述负极导体板的面分别形成连接面，所述电容组件的直流端子的连接面与功率组件的直流端子的连接面相互连接。

根据本发明，可以降低平滑电容和逆变电路的电感，同时可以抑制电力转换装置体积的增大，增大电力转换装置单位体积的最大转换电力值。其它效果在以下说明的实施方式的说明中叙述。

附图说明

图1是表示混合动力汽车的控制框图。

图2是表示具备由含有上下臂的串联电路和控制部的逆变装置、和与逆变装置的直流侧连接的电容组成的电力转换装置、电池和电动机发电机的车辆驱动用电机系统的电路构成图。

图3是本发明的实施方式下的电力转换装置的整体构成的外观立体图。

图4是将本发明的实施方式下的电力转换装置的整体构成分解为各构成要素的立体图。

图5是表示与本发明的实施方式有关的框体以及冷却水流路内的冷却水的流动的图。

图6是从下方观察搭载与本实施方式有关的功率组件的框体的平面图。

图7是与本实施方式有关的截断图3和图4所示的电力转换装置整体构成时的截面图。

图8是将图7所示的电力转换装置的主要部分提出的截面图。

图9是从左侧观察图3的左侧面的左侧面图。

图10是从右侧观察图3的右侧面的右侧面图。

图11是从背面侧观察图3的背面的背面图。

图12是从与本实施方式有关的功率组件的上方观察到的立体图。

图13是从与本实施方式有关的功率组件的下方观察到的立体图。

图14是与本实施方式有关的功率组件的截面图。

图15是搭载了与本实施方式有关的功率组件的框体的平面图。

图16是表示与本实施方式有关的IGBT在导通时的电流的流动的图。

图17是表示与本实施方式有关的IGBT在导通时的电流和电压波形图。

图18是表示与本实施方式有关的IGBT在关断时的电流的流动的图。

图19是表示与本实施方式有关的IGBT在关断时的电流和电压波形图。

图20是表示在与本实施方式有关的功率组件中、表示设于金属基片上的绝缘基板上的上下臂串联电路具体设置的配置构成及其功能或作用的说明图。

图21是表示从上方观察与本实施方式有关的功率组件的配置构成的平面图。

图22是表示与本实施方式相关的电容组件中带有填充材料的外观构成立体图。

图23是从上方观察与本实施方式有关的功率组件和电容组件的结合构造的立体图。

图24是表示与本实施方式有关的功率组件的直流端子与电容端子的连接部附近的电流的流动的图。

图25是表示从上方观察到的与本实施方式有关的电容组件中没有填充材料的外观构成立体图。

图26是表示与本实施方式有关的电容组件中形成一对负极侧电容端子和正极侧电容端子的电容组件的基本单位的构成图。

图中：9-冷却部，10-上部外壳，11-金属基板，12-框体，13-冷却水入口配管，14-冷却水出口配管，16-下部外壳，17-交流接线端头外壳，18-交流接线端头，19-冷却水流路，20-控制电路基板，21-接头，22-驱动电路基板，23-基板间接头，43-逆变器(包含功率组件的辅机用)，49-铸造倒凹，110-混合动力电动汽车，112-前轮，114-前轮车轴，116-前轮侧DEF，118-变速机，120-发动机，122-动力分配机构，123、124、125-齿轮，126、127、128-齿轮，129、130-齿轮，136-电池，138-直流接头，140、142-逆变装置，144-逆变电路，150-上下臂的串联电路，153-上臂的集电极，154-上臂的栅极端子，155-上臂的信号用发射极端子，156-上臂的二极管，157-正极(P)端子，158-负极(N)端子，159-交流端子，163-下臂的集电极，164-下臂的栅极端子，165-下臂的信号用发射极端子，166-下臂的二极管，169-中间电极，170-控制部，172-控制电路，174-驱动电路，176-信号线，180-检测出部，182-信号线，186-交流电线，188-交流接头，192、194-电动机发电机，195-电动机(辅机用＝空调、油泵、冷却泵)，200-电力转换装置，300-功率组件(半导体组件)，302-功率组件外壳，304-金属基片，305-冷却器，308-U相交流母线，310-V相交流母线，312-W相交流母线，314-直流正极端子，315-正极导体板，316-直流负极端子，317-负极导体板，318-绝缘纸，320-功率组件控制端子，322-芯片保护用树脂或硅胶，324-交流母线保持用(定位)栓，326-IGBT，328-上臂用IGBT，329、331-导体，333、337-导体，330-下臂用IGBT，334-绝缘基板，335-电感成分(等价电路)，336-连线，338-电流的流动，339-接合部(直流正极母线用)，340-涡电流，341-接合部(直流负极母线用)，400、402、404-开口部，401-入口孔，403-出口孔，406-贯通孔，408-隔壁，410-支撑部，412、414-螺丝孔(功率组件固定用)，416-螺丝孔(水路外罩固定用)，418-冷媒的流动(流入方向)，420-外罩，421-冷媒的流动(掉头部)，422-冷媒的流动(流出方向)，500-电容组件，502-电容盒，504-负极侧电容端子，505-负极导体板，506-正极侧电容端子，507-正极导体板，508-导电材料，509、511-开口部(端子固定用)，510-直流(电池)负极侧连接端子部，512-直流(电池)正极侧连接端子部，514-电容单元，515-薄膜电容，516-端子，517-绝缘片，518-端子，520-端子外罩，521-绝缘片，522-填充材料，532-辅机用正极端子，534-辅机用负极端子，600-集电极电流，602-导通时栅极电压波形，604-导通时集电极电压波形，606-导通时集电极电流波形，608-二极管，610-电感负载，612-环流，614-电流峰值，616-磁镜期间，618-电流的流动(正极侧)，620-电流的流动(负极侧)，622-关断时栅极电压波形，624-关断时集电极电流波形，626-关断时集电极电压波形，628-电压峰值。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式的电力转换装置进行详细说明，首先，第一步对本实施方式的电力转换装置中的、要改善改良的技术课题和用来解决该技术课题的技术概要进行说明。

[与降低电感有关的说明]

设法降低电路的电感，存在以下3个观点。第1个观点是降低功率组件(power module)的电感。第2个观点是降低电容组件(condencer module)的电感。第3个观点是降低功率组件与电容组件的连接电路的电感。优选将上述观点1至观点3全部付诸实施，但实施3个观点中的1个观点也具有效果，另外，实施3个观点中的2个观点具有更佳的效果。

下面，对作为第1观点的降低功率组件的电感进行说明。功率组件内置有用于逆变电路的半导体元件芯片，上述功率组件设置有用来交接直流电的直流端子。从上述直流端子到上述半导体元件的直流导体，形成正极用导体板与负极用导体板夹有绝缘材料重叠而成的叠层构造。利用该叠层构造，可以大幅降低从直流端子到半导体元件的电路的电感。

另外，在功率组件的内部，以逆变电路的上臂用半导体芯片和逆变电路的下臂用半导体芯片的串联电路为单位，并联配置有3组上述串联电路。在以下的实施方式中，用来向上述各串联电路供给直流电的正极端和负极端被相接近地配置。由于用来供给直流电的上述正极端和负极端被接近配置，所以由上述正极端供给、通过上臂用半导体芯片和下臂用半导体芯片并返回上述负极端的电流就会形成近似于环状的形状。由于电流形成为近似于环状，所以在半导体芯片的金属冷却板上就会感应涡流，该涡流感应带来电感下降。在以下实施方式中，由于用来向由上臂和下臂组成的各串联电路供给直流电的正极端和负极端被相接近地设置，所以可以降低电感。

另外，在上臂用半导体芯片和下臂用半导体芯片的中央部，配置上臂用半导体芯片和下臂用半导体芯片的串联电路的正极端子和负极端子，在正极端子和负极端子的位置的一侧配置上臂用半导体芯片，在另一侧配置下臂用半导体芯片。这样，通过从中央供给电流并在一侧和另一侧上配置上述串联电路，电流的流动容易形成环状的形态。由此，可以得到进一步降低电感的特性。

在以下的实施方式中，如上所述，由于在功率组件的直流端子与上述串联电路的正极端子与负极端子之间，使用了叠层构造的导体板，所以可以降低电感，另外，由于上述串联电路内部电流以画出环状的方式流动，所以电感降低。这样，能从功率组件的直流端子降低内部的电感。

对作为第2观点的降低电容组件的电感进行说明。采取的构造是，电容组件设有包括正极导体板和负极导体板的叠层导体、在该叠层导体的平面部并列配置多个电容单元、将各电容单元的两端电极连接在上述正极导体板和负极导体板。利用该构造，可以降低电容组件内部的电感。此外，在后述的实施方式中，包括上述正极导体板和负极导体板的叠层导体以叠层状态从电容组件向外突出并延伸，形成电容组件的直流端子。由于内部为叠层构造的导体板连续延伸并形成电容组件的端子，所以可以降低电感。

对作为第3观点的降低功率组件与电容组件的连接电路的电感进行说明。在以下实施方式中，由于功率组件和电容组件的端子分别形成叠层构造，另外这些端子是直接连接的，所以可以降低功率组件和电容组件的连接电路的电感。

如上所述，虽然优选功率组件和电容组件直接连接，但是在不直接连接的情况下，使用由正极导体板和负极导体板组成的叠层构造的导体板来连接功率组件和电容组件的直流端子，也可以降低电感。

另外，对于功率组件和电容组件的直接连接部分，或者是使用叠层构造的导体板时的连接部分，优选降低各连接部分的电感。在后述的实施方式中，连接部中，叠层构造的正极和负极的导体板彼此向相反方向弯曲，叠层构造的各导体内侧面打开，形成连接面，与形成同样形状的连接对象的连接面相接。通过采取这种连接构造，连接部分的电感就会变得很低，可以大幅降低功率组件和电容组件之间的电感。

[与电力转换装置的小型化有关的说明]

与电力转换装置小型化相关的努力，用以下5个观点进行说明。第1观点是通过将冷却水流路配置在电力转换装置框体的中间，利用上述冷却水流路的两面进行冷却，来实现电力转换装置的小型化。第2观点是通过在冷却水流路的侧部与上述框体之间设置用来电连接功率组件和电容组件的空间，来实现电力转换装置的小型化。第3观点是通过沿冷却水流路的冷却水的流路方向并列设置2组功率组件，来简化布线实现小型化。第4观点是功率组件的构造改善。第5观点是电容组件的构造改善。上述观点分别具有效果，此外，将这些观点进行组合并实施，可以进一步得到更大效果。

对上述第1观点进行说明。后述的实施方式中，具有将冷却水流路配置在电力转换装置的框体中间并利用上述冷却水流路的两面进行冷却的构造。通过该构造，可以提高冷却效率，实现小型化。另外，以下实施方式中，还可以在冷却水流路的一侧配置功率组件，在冷却水流路的另一侧配置电容组件，可以减小功率组件和电容组件的冷却构造所必要的体积，结果实现电力转换装置的小型化。

另外，作为另一努力重点，是在对冷却水流路的位置配置有功率组件的一侧上，配置用来驱动功率组件内部的半导体元件的驱动电路，由此实现功率组件与驱动电路之间连接的简化，实现小型化。

另外，作为另一努力重点，是在冷却水流路的一面配置功率组件，在冷却水流路的另一面配置辅机用逆变装置，由此提高冷却效率，结果实现电力转换装置的小型化。这里，辅机用逆变装置是指例如用于车辆用空调的驱动用马达的逆变装置或用于油泵用马达的逆变装置等。另外，通过在上述冷却水流路的另一侧设置辅机用逆变装置和电容组件，不仅可以将上述电容组件作为车辆驱动用旋转电机的平滑用电容使用，而且还可以作为上述辅机用逆变器的平滑电容使用。这样，电路构成就可以被简化，可以使电力转换装置进一步小型化。

对第2观点进行说明。采取的结构是，沿大致形成为长方形的框体的一边形成冷却水流路，在与上述一边垂直的方向上的流路侧部与框体之间，设置连接冷却水流路的一侧空间和另一侧空间的孔即贯通空间，通过上述空间，对设于冷却水流路一侧的电子部件和设于冷却水流路另一侧的电子部件进行电连接。可以通过该贯通空间进行必要的电连接，实现连接的简化，同时，实现电力变换装置的小型化。

对第3观点进行说明。以下的实施方式中，沿大致形成为长方形的框体的一个边形成冷却水流路，在该冷却水流路的冷却水的流动方向上并列配置2组功率组件。另外，在与上述冷却水的流动方向相垂直的方向上设置上述2组功率组件的直流侧端子和交流侧端子。通过这种配置和构造，可以将上述冷却水流路与框体之间的空间用于端子的配置，实现电力转换装置的小型化。此外，2组功率组件的端子，处于并列设置2组功率组件方向的垂直方向，所以相互干扰的可能性很小，能够实现小型化。此外，如上所述，由于上述2组功率组件的直流侧端子位于上述冷却水流路与框体之间，所以在作为上述功率组件的直流侧端子的位置的冷却水流路与框体之间，可以形成连接冷却水流路的一侧和另一侧的空间。可以通过该空间来连接冷却水流路一侧的上述功率组件的直流侧端子和电容组件的直流侧端子，简化布线，所以可以实现电力转换装置的小型化。此外，可靠性也得到提高。

对作为第4观点的功率组件的小型化进行说明。后述的2组功率组件具有相同构造。在各功率组件中，设置由逆变电路的上臂和下臂组成的串联电路，使其对应3相交流的U相、V相和W相。由于是并列设置上述串联电路，所以各串联电路的半导体芯片可以整齐地并列配置，实现功率组件的小型化。

此外，以下实施方式中形成了以下构造：构成逆变电路的半导体元件隔着绝缘层被固定在散热用金属板，用来向功率组件供给直流电的直流导体被从上述半导体元件上提供。即，形成了在半导体元件的一侧设置散热用金属板、在半导体元件的另一侧配置上述直流导体。通过该构造，功率组件本身就成为小型，可以实现电力转换装置的小型化。

进一步，在下述的实施方式中，功率组件的交流侧端子从功率组件进一步延伸，被作为电力转换装置的交流输出端子使用。通过该构造，组装部件的数量就会减少，不仅可以提高生产率，而且可以实现电力转换装置的小型化。

对作为第5观点的关于电容组件的改善进行说明。电容组件具有将多个电容单元并列设置在叠层构造的正极和负极导体板，将各电容单元的正极和负极电连接在上述正极和负极导体板上的构造。具有在固定电容单元的上述叠层构造的导体板上，进行更多并列设置的构成，可以以比较小型的形状制作大容量的电容组件。此外，电容组件的小型化可以实现电力转换装置的小型化。

另外，使用将薄膜和薄的绝缘材料卷绕而成的薄膜电容作为电容单元，使薄膜电容的外周面与上述叠层构造的导体板面相对而进行固定，不但可以实现电容组件本身的小型化，还可以形成抗振动等的构造，使可靠性提高。

另外，通过采取将多个电容单元在上述叠层构造的导体板的长边方向上排列，并将电容单元的电极在上述导体板的宽度方向上配置的构造，就会使电容单元和上述导体板的连接变得容易，使生产率提高。

对不同于上述发明所要解决的课题和目的效果的其它课题，以下说明的实施方式中，将在予以解决的同时完成新的效果。下面，对新的要解决的课题进行说明。

[可靠性的提高]

在以下所述的实施方式中，形成了贯通冷却水流路的侧部与框体之间的空间，对功率组件和电容组件进行了连接。由于是在与冷却水流路不同的位置上形成了空间并通过该空间进行了上述连接，所以上述的组件不易受冷却水影响，使可靠性提高。

此外，对作为功率组件的交流输出端子、连接在电动机发电机的U相、V相、W相的交流母线(bus bar)采取引脚结合，防止由电动机发电机的振动所带来的交流母线与功率组件基板之间的焊接脱落的不良影响，提高电力转换装置的可靠性。进而，使用引脚结合这种简易的结合方法，来提高可加工性和可装配性。

[生产率的提高]

另外，冷却部的框体，在用于冷却功率组件的散热器的冷却水通路的冷却水空间以外，具有包围空间，包围连接功率组件和电容的直流连接端子构造，用框体包围该连接端子构造，电力转换装置的整体构造就可以实现简易化、小型化，可装配性也会提高。此外，冷却水空间内的冷却水通过冷却部框体，也有助于电容的冷却。

此外，就功率组件与电容的连接而言，设法延设彼此的连接端，采用不通过连接部件而直接连接彼此的连接端的构成，连接端子构造就会变得简单，这有助于小型化，可以提高可加工性、可装配性。

[冷却效率的提高]

本实施方式下的电力转换装置，具备将逆变装置的上下臂的串联电路容纳在单侧具有散热器的功率组件(半导体组件)内部，将功率组件插入冷却部内，用冷却水直接冷却散热器的构造。此外，通过采用以将功率组件和直流电源的平滑用电容内包在形成冷却水流路的冷却部的框体内的方式进行叠层的构成，即采用将水路夹在功率组件和电容中的三明治构造，可以提高冷却效率，通过提高冷却效率，实现电力转换装置的小型化。

此外，冷却水从长方形的框体的短边侧被插入到冷却水流路中，上述冷却水流路形成了沿长方形框体的长边延伸，同时再沿框体长边返回的形状。2组功率组件被分别配置成被往返的上述冷却水流路冷却，使冷却效率提高。此外，由于构成逆变电路的上臂的芯片位置和构成下臂的芯片位置，分别是对应来回的上述冷却水流路的位置，所以使冷却效率提高。该冷却效率的提高也有利于可靠性的提高和装置的小型化。以上说明是针对本发明的实施方式的效果和被解决的课题进行的说明。下面对本实施方式进行详细说明。

下面，参照附图，对本发明的实施方式下的电力转换装置进行详细说明。本发明的实施方式下的电力转换装置适用于混合动力用汽车和纯粹的电动汽车，利用图1和图2，以将本发明的实施方式下的电力转换装置应用于混合动力汽车情况下的控制构成和电力转换装置的电路构成为代表，进行说明。图1是表示混合动力汽车的控制框图。图2是表示具备电力转换装置、电池、电动机发电机的车辆驱动用电机系统的电路构成图。其中，电力转换装置具备：包含上下臂串联电路和控制部的逆变装置；和与逆变装置的直流侧相连的电容组件。

对于本发明的实施方式下的电力转换装置，以搭载在汽车上的车载电机系统的车载用电力转换装置、尤其是用于车辆驱动用电机系统的搭载环境和工作环境等极其严格的车辆驱动用逆变装置为例，进行说明。车辆驱动用逆变装置在车辆驱动用电机系统上具备控制车辆驱动用电动机的驱动的控制装置，它将构成车载电源的车载电池或由车载发电装置供给的直流电转换成规定的交流电，将得到的交流电供给到车辆驱动用电动机并控制车辆驱动用电动机的驱动。此外，由于车辆驱动用电动机也具有发电机的功能，所以车辆驱动用逆变装置也具有按运行模式将车辆驱动用电动机所产生的交流电转换成直流电的功能。转换后的直流电被供给到车载电池上。

另外，本实施方式的构成最适合汽车和卡车等车辆驱动用电力转换装置，但对于除此之外的电力转换装置，例如电车或船舶、飞机等电力转换装置、被用做驱动工厂设备的电动机的控制装置的生产用电力转换装置、或者被用于驱动家用太阳能发电系统或家用电器的电动机的控制装置的家用电力转换装置也可以使用。

在图1中，混合动力电动汽车(下记为“HEV”)110是一个电动车辆，具备2个车辆驱动用系统。其中之一是作为内燃机的将发动机120作为动力源的发动机系统。发动机系统主要被用作HEV驱动源。另外一个是将电动机发电机192、194作为动力源的车载电机系统。车载电机系统主要被用作HEV的驱动源和HEV的电力发生源。电动机发电机192、194是例如同步电机或感应电机，由于它们根据运行方法既可以作为电动机工作也可以作为发电机工作，所以，这里规定将其记作电动机发电机。

前轮车轴114被可旋转地轴支在车体的前部。前轮车轴114的两端设有1对前轮112。后轮车轴(图示省略)被可旋转地轴支在车体后部。后轮车轴的两端设有1对后轮。本实施方式的HEV采用的是将由动力驱动的主动轮作为前轮112，将被带动的从动轮作为后轮的所谓前轮驱动方式，也可以反过来，也就是说采用后轮驱动方式。

在前轮车轴114的中央部设有前轮侧差速齿轮(下称为“前轮侧DEF”)116。前轮车轴114被机械连接在前轮侧DEF116的输出侧。变速机118的输出轴被机械连接在前轮侧DEF116的输入侧。前轮侧DEF116是将变速机118变速传递的旋转驱动力分配给左右前轮车轴114的差动式动力分配机构。电动机发电机192的输出侧被机械连接在变速机118的输入侧。通过动力分配机构122，发动机120的输出侧和电动机发电机194的输出侧被机械连接在电动机发电机192的输入侧。另外，电动机发电机192、194和动力分配机构被容纳在变速机118的框体内部。

动力分配机构122是由齿轮123～130构成的差动机构。齿轮125～128是伞齿轮。齿轮123、124、129、130是平齿轮。电动机发电机192的动力被直接传递到变速机118。电动机发电机192的轴与齿轮129同轴。通过这种构成，在不供给电动机发电机192驱动电力的情况下，传递到齿轮129的动力就会原样被传递到变速机118的输入侧。

如果齿轮123因发动机120的工作而被驱动，那么发动机120的动力就会从齿轮123传递到齿轮124，接着从齿轮124传递到齿轮126和齿轮128，然后从齿轮126和齿轮128分别传递到齿轮130，最终传递至齿轮129。如果齿轮125因电动机发电机194的工作而被驱动，那么电动机发电机194的旋转就会从齿轮125传递到齿轮126和齿轮128，然后从齿轮126和齿轮128传递到各个齿轮130，最终传递至齿轮129。另外，作为动力分配机构122，也可以取代上述的差动机构而使用行星齿轮机构等其它机构。

电动机发电机192、194是在转子上具备永久磁铁的同步电机。供给定子的电枢绕组的交流电，由逆变装置140、142控制，由此，电动机发电机192、194的驱动就得到控制。电池136与逆变装置140、142电连接，电池136与逆变装置140、142之间可以相互传递电力。

本实施方式中，具备2个电动发电单元：由电动机发电机192和逆变装置140组成的第1电动发电单元、和由电动机发电机194和逆变装置142组成的第2电动发电单元，它们按运行状态被区别使用。也就是说，在由发动机120的动力驱动车辆的情况下，在对车辆的驱动转矩提供辅助时将第2电动发电单元作为发电单元，利用发动机120的动力使其工作并发电，将第1电动发电单元作为电动单元，利用上述发电得到的电力使其工作。此外，在相同情况下，在对车辆的车速提供辅助时，将第1电动发电单元作为发电单元，利用发动机120的动力使其工作并发电，将第2电动发电单元作为电动单元，利用上述发电得到的电力使其工作。

此外，本实施方式中，通过将第1电动发电单元作为电动单元，通过电池136的电力使其工作，可以仅仅利用电动机发电机192的动力来驱动车辆。另外，本实施方式中，通过将第1电动发电单元或第2电动发电单元作为发电单元，利用发动机120的动力或来自车轮的动力使其工作并发电，可以实现电池136的充电。

另外，电池136还被作为驱动辅机用马达195的电源来使用。作为辅机，例如是驱动空调压缩机的电动机或者是驱动控制用油泵的电动机。直流电从电池136供给至逆变装置43，在逆变装置43上被转换成交流电并供给至马达195。上述逆变装置43与逆变装置140和142具有相同的功能，控制提供给马达195的交流的相位和频率、电力。例如，对于马达195转子的旋转提供超前相位的交流电，马达195就会产生转矩。另一方面，产生滞后相位的交流电，马达195就会具有发电机的作用，马达195就会在再生制动状态下运行。逆变装置43的这种控制功能与逆变装置140和142的控制功能相同。由于马达195的容量比电动机发电机192或194的容量小，所以，逆变装置43的最大转换电力就比逆变装置140和142小。逆变装置43的电路构成基本上与逆变装置140和142电路构成相同。

逆变装置140和142和逆变装置43还有电容组件500，在电性上关系密切。另外，对于发热的对策，要点是通用的。此外，期望尽可能小地制作装置的体积。基于这些点，以下详述的电力转换装置中，将逆变装置140和142和逆变装置43还有电容组件500内置于电力转换装置的框体内。通过上述构成，就可以实现小型且可靠性高的装置。

此外，将逆变装置140和142和逆变装置43还有电容组件500内置于一个框体中，就会在布线简化和噪声对策上产生效果。此外，还可以降低电容组件500与逆变装置140和142以及逆变装置43之间的连接电路的电感，在降低尖峰电压的同时减少发热和提高散热效率。

下面，利用图2，说明逆变装置140和142或者逆变装置43的电路构成。另外，图1～图2所示的实施方式中，是以单独构成逆变装置140和142或者逆变装置43的情况为例进行的说明。由于使用相同的构成，逆变装置140和142或者逆变装置43就发挥相同的作用，具有相同的功能，所以，这里将逆变装置140作为代表例进行说明。

本实施方式下的电力转换装置200，具备逆变装置140和电容组件500，逆变装置140具有逆变电路144和控制部170。此外，逆变电路144的构成是：具有多个由作为上臂动作的IGBT328(绝缘栅型双极晶体管)及二极管156、和作为下臂动作的IGBT330及二极管166组成的上下臂串联电路150(在图2的例子中，是3个上下臂串联电路150、150、150)，从各个上下臂串联电路150的中点部分(中间电极169)，通过交流端子159，与去往电动机发电机192的交流电线(交流母线)186连接。此外，控制部170具有驱动控制逆变电路144的驱动电路174、和通过信号线176向驱动电路174供给控制信号的控制电路172。

上臂和下臂的IGBT328和330，是开关用功率半导体元件，它们接收控制部170输出的驱动信号并进行动作，将电池136供给的直流电转换成3相交流电。该被转换的电力被供给到电动机发电机192的电枢绕组上。如上所述，逆变装置140，也可以将电动机发电机192产生的3相交流电转换成直流电。

本实施方式下的电力转换装置200，具有图1所示的逆变装置140和142还有逆变装置43和电容组件500，如上所述，由于逆变装置140和142还有逆变装置43具有相同的电路构成，所以就将逆变装置140作为代表进行记述，对于逆变装置142和逆变装置43，按照已经记述的那样予以省略。

逆变电路144由3相桥电路构成，3相的上下臂串联电路150、150、150分别被在电连接到电池136的正极侧和负极侧的直流正极端子314与直流负极端子316之间，并列电连接。这里，上下臂串联电路150被称为臂。具备：上臂侧的开关用功率半导体元件328及二极管156；和下臂侧的开关用功率半导体元件330及二极管166。

本实施方式中，表示了将IGBT328和330用作开关用功率半导体元件的例子。IGBT328和330具备集电极153、163、发射极(信号用发射电极端子155、165)、栅极(栅电极端子154、164)。如图所示，在IGBT328、330的集电极153、163与发射极之间，二极管156、166被电连接。二极管156、166具备阴极和阳极这2个电极，以使从IGBT328、330的发射极朝向集电极的方向为顺时针方向的方式，阴极与IGBT328、330的集电极电连接，阳极与IGBT328、330的发射极电连接。作为开关用功率半导体元件可以使用MOSFET(金属氧化物半导体型场效应晶体管)，在这种情况下，不需要二极管156和二极管166。

上下臂串联电路150，对应电动机发电机192的电枢绕组的各相绕组设置了3个相。3个上下臂串联电路150、150、150，分别经连接IGBT328的发射极和IGBT330的集电极163的中间电极169、交流端子159，形成去往电动机发电机192的U相、V相、W相。上下臂串联电路之间被并列电连接。上臂的IGBT328的集电极153，通过正极端子(P端子)157与电容组件500的正极侧电容电极电连接，下臂的IGBT300的发射极通过负极端子(N端子)158与电容组件500的负极侧电容电极电连接(用直流母线连接)。相当于各臂的中点部分(上臂的IGBT328的发射极与下臂的IGBT330的集电极的连接部分)的中间电极169，通过交流接头188，与电动机发电机192的电枢绕组的对应的相绕组电连接。

电容组件500用来构成平滑电路，抑制IGBT328、330的开关动作产生的直流电压的变动。通过直流接头138，电容组件500的正极侧电容电极与电池136的正极侧电连接，电容组件500的负极侧电容电极与电池136的负极侧电连接。由此，电容组件500就在上臂IGBT328的集电极153与电池136的正极侧之间，和在下臂IGBT300的发射极与电池136的负极侧之间被连接，并相对电池136和上下臂串联电路150，被并列电连接。

控制部170是用来使IGBT328、330工作的部分，具备：控制电路172，根据来自其它的控制装置和传感器等的输入信息，生成用来控制IGBT328、330的开关定时的定时信号；和驱动电路174，根据控制电路172输出的定时信号，生成用来使IGBT328、330进行开关动作的驱动信号。

控制电路172，具备用来对IGBT328、330的开关定时进行运算处理的微型计算机(下记为“微机”)。作为输入信息，微机被输入：对电动机发电机192要求的目标转矩值、从上下臂串联电路150向电动机发电机192的电枢绕组供给的电流值、和电动机发电机192的转子的磁极位置。目标转矩值，是基于未图示的上位控制装置所输出的指令信号的值。电流值，根据电流传感器180输出的检测出信号而检测出来。磁极位置，根据设于电动机发电机192上的旋转磁极传感器(未图示)所输出的检测出信号而检测出来。本实施方式中，以检测出3相电流值的情况为例进行的说明，但也可以检测出2相电流值。

控制电路172内的微机根据目标转矩值对电动机发电机192的d、q轴的电流指令值进行运算，根据该运算的d、q轴的电流指令值与检测出的d、q轴的电流值的差值来运算d、q轴的电压指令值，根据检测出的磁极位置，将上述运算的d、q轴电压指令值转换成U相、V相、W相的电压指令值。然后，微机根据基于U相、V相、W相的电压指令值的基本波(正弦波)与载波(三角波)所进行的比较，生成脉冲状调制波，将该生成的调制波作为PWM(脉冲调宽)信号向驱动电路174输出。

驱动电路174在驱动下臂的情况下，放大PWM信号，并以此作为驱动信号向对应的下臂的IGBT330的栅极输出；在驱动上臂的情况下，将PWM信号的基准电位电平移至上臂基准电位电平，然后放大PWM信号，并以此作为驱动信号分别向对应的上臂的IGBT328的栅极输出。由此，各IGBT328、330，根据输入的驱动信号进行开关动作。

此外，控制部170还进行异常检测(过电流、过电压、过温度等)，保护上下臂串联电路150。为此，传感器信息被输出至控制部170。例如，在各IGBT328、330的发射极上流动的电流信息，被从各臂的信号用发射极端子155、165输入至对应的驱动部(IC)。由此，各驱动部(IC)进行过电流检测，如果检测到过电流，就停止对应的IGBT328、330的开关动作，对对应的IGBT328、330进行过电流保护。上下臂串联电路150的温度的信息，被从设置在上下臂串联电路150的温度传感器(未图示)输入至微机。此外，还有上下臂串联电路150的直流正极侧的电压信息被输入至微机。微机根据这些信息进行过温度检测和过电压检测，如果检测到过温度或者过电压，就停止IGBT328、330的所有开关动作，对上下臂串联电路150(甚至是包含该电路150的半导体组件)进行过温度或过电压保护。

在图2中，上下臂串联电路150是上臂的IGBT328和上臂的二极管156、与下臂的IGBT330和下臂的二极管166的串联电路，IGBT328、330是半导体开关元件。逆变电路144的上下臂的IGBT328、330的导通和关断动作以一定顺序切换，在进行该切换时，电动机发电机192的定子绕组的电流，在二极管156、166形成的电路中流动。

如图所示，上下臂串联电路150具备：Positive端子(P端子、正极端子)157、Negative端子(N端子158、负极端子)、来自上下臂中间电极169的交流端子159、上臂的信号用端子(信号用发射极端子)155、上臂的栅极端子154、下臂的信号用端子(信号用发射极端子)165、下臂的栅极端子164。此外，电力转换装置200，还在输入侧具有直流接头138，在输出侧具有交流接头188，它分别通过接头138和188与电池136和电动机发电机192连接。此外，作为产生向电动机发电机输出的3相交流的各相输出的电路，也可以是具有在各相上并联连接2个上下臂串联电路的电路结构的电力转换装置。

下面，参照图3～图7对图1和图2所述的电力转换装置200的整体构成进行说明，另外，与图1或图2相同的参照符号表示相同的部件，所以省略说明已经说明的内容。图3是电力转换装置200的整体构成的外观立体图。图4是将本实施方式下的电力转换装置200的整体构成分解为各构成要素的立体图。图5是表示作为图3和图4所示的电力转换装置的外箱的框体和设置在上述框体内部的冷却水流路的说明图。图6是从框体底部侧观察冷却水流路的说明图。图7是在图6所示的A-A的位置上对电力转换装置200进行截面、从中央侧观察到的截面图。

图3～图7中，分别表示以下内容：200是电力转换装置；10是上部外壳；11是金属基板；12是框体；13是冷却水入口配管；14是冷却水出口配管；420是外罩；16是下部外壳；17是交流接线端头外壳；18是交流接线端头；19是冷却水流路；20是控制电路基板，并保持有图2所示的控制电路172。21是用来与外部连接的接头；22是驱动电路基板，保持有图2所示的驱动电路174。23是基板间接头，是为了与设置在上述控制电路基板20上的控制电路172电连接而设置，用于图2所示的信号线176的连接。另外，信号线的图示省略。300是功率组件(半导体组件部)，设有2个，图2所示的逆变电路144被内置于各个功率组件中。302是功率组件外壳；304是金属基片；188是交流接头；314是直流正极端子；316是直流负极端子；49是铸造倒凹；500是电容组件；502是电容外壳；504是正极侧电容端子；506是负极侧电容端子；514是电容单元。

对于本实施方式下的电力转换装置200，如果将构成要素进行大致划分，则是由如下各部构成：进行直流电和交流电转换的功率组件(半导体组件部)300；直流电源的电压平滑用电压组件500；和用来冷却功率组件300等的冷却水流路19。如图3所示，本实施方式下的电力转换装置200的外观，通过固定上面或下面大致为长方形的框体12、被在上述框体12的短边侧的一外周上设置的冷却水入口配管13和冷却水出口配管14、用来堵塞上述框体12的上部开口的上部外壳10、用来堵塞上述框体12的下部开口的下部外壳16而形成。在上述电力转换装置200的长边侧的外周上，设有用来辅助电动机发电机192和194连接的3组交流接线端头外壳17。将框体12的底面图或上面图的形状设置成大致为长方形，就比较容易在车辆上安装，并具有易于生产的效果。

如图4所示，框体12中设有冷却水流路19，在上述冷却水流路19的上部在流动方向上排列形成有2组开口400和402。2个功率组件300被固定在上述冷却水流路19的上面，使上述2组开口400和402分别被功率组件300堵塞。在各功率组件300上设有用于散热的冷却器305，各功率组件300的冷却器305，分别从上述冷却水流路19的开口400和402向冷却水的流动之中突出。

在上述冷却水流路19的下侧形成有用来容易进行铝铸造的开口404，上述开口404被外罩420堵塞。此外，上述冷却水流路19的下侧安装有辅机用逆变装置43，上述辅机用逆变装置43，内置有与图2所示的逆变电路144同样的电路，具有内置构成上述逆变电路144的电源半导体元件的功率组件。通过使上述内置的上述功率组件的散热金属面与上述冷却水流路19的下面相对，辅机用逆变装置43就会被固定在上述冷却水流路19的下面。

另外，起到散热作用的下部外壳16设置在上述冷却水流路19的下部，对于上述下部外壳16，通过使电容组件500的金属材料组成的外壳的散热面与上述下部外壳的面相对，来将电容组件500固定在上述下部外壳16的面上。通过该构造，利用冷却水流路19的上面和下面，可以进行高效冷却，实现电力转换装置整体的小型化。

通过使来自入出口配管13、14的冷却水在冷却水流路19中通行，被并列设置的2个功率组件300所具有的散热器就会得到冷却，上述2个功率组件300整体得到冷却。设置在冷却水流路19的下面的辅机用逆变装置43也同时冷却。

另外，由于通过设有冷却水流路19的框体12被冷却，所以设在框体12下部的下部外壳16就被冷却。通过该冷却，电容组件500的热被经下部外壳16和框体12热传导至冷却水，使电容组件500得到冷却。

详细内容将在后面叙述，在本实施方式中，功率组件300的直流正极母线314、直流负极母线316，分别在框体12内与电容组件500的正极侧电容端子504、负极侧电容端子506直接电连接和机械连接。用于该连接的贯通孔406被形成。

在功率组件300的上方，配置有控制电路基板20和驱动电路基板22，驱动电路基板22上搭载了图2所示的驱动电路174，控制电路基板20上搭载了图2所示的具有CPU的控制电路172。此外，在驱动电路基板22与控制电路基板20之间，配置有金属基板11，金属基板11的作用是：完成搭载在两个基板22、20上的电路群的电磁屏蔽的功能，并且，使驱动电路基板22和控制电路基板20所产生的热量逸散、冷却。通过这样在框体12的中央部设置冷却水流路19，在其一侧配置车辆驱动用功率组件300，并在另一侧配置辅机用功率组件43，可以用较少的空间完成高效冷却，实现电力转换装置的小型化。此外，通过铝材铸造使框体中央部的冷却水流路19的主构造与框体12形成为一体，冷却水流路19就会具有除冷却效果，除此之外还会具有增强机械强度的效果。此外，以铝铸造的方式进行制作，框体12和冷却水流路19就会形成一体构造，使热传导改善，冷却效率提高。

在驱动电路基板22上，穿过金属基板11，设有与控制电路20的电路群连接的基板间接头23。此外，在控制电路基板20上，设有与外部进行电连接的接头21。利用接头21，可以与电力转换装置之外的、例如作为电池136搭载在车上的锂电池组件之间进行信号传送，从锂电池组件传来表示电池状态的信号和锂电池充电状态等的信号。为了进行与保持在上述控制电路基板20上的控制电路172之间的信号交换，设置有上述基板间接头23，并且虽然图示省略但设置图2所示的信号线176，逆变电路的开关定时的信号，通过该信号线176和基板间接头23，从控制电路基板20被传至驱动电路基板22，在驱动电路基板22上产生作为驱动信号的栅极驱动信号，并被分别施加在功率组件的栅极上。

在框体12的上部和下部形成开口，这些开口因上部外壳10和下部外壳16被例如螺丝等分别固定在框体12上而被堵塞。在框体12的中央，设有冷却水流路19，将功率组件300和外罩420固定在上述冷却水流路19上。以这种方式完成冷却水流路19，进行水路的漏水实验。在漏水实验合格的情况下，接下来，可以进行从上述框体12的上部和下部的开口安装基板和电容组件500的作业。这样，构造是在中央配置冷却水流路19，然后进行从上述框体12的上部和下部的开口固定必要的部件的作业，使生产率提高。此外，可以一开始就完成冷却水流路19，在漏水实验之后安装其它部件，使生产率和可靠性同时提高。

图5是表示具有冷却水流路19的框体12的铝铸造品的图，图5(A)是框体12的立体图，图5(B)是框体12的上面图，图5(C)是框体12的下面图。如图5所示，框体12和被设于上述框体12内部的冷却水流路19被一体铸造。框体12的上面或下面形成大致为长方形的形状，在长方形的短边一侧的框体侧面上，设有用来导入冷却水的入口孔401，在相同侧面设有出口孔403。

从上述入口孔401流入冷却水流路19的冷却水，沿箭头418方向的长方形的长边流动，在长方形的短边的另一侧侧面的跟前附近，像箭头421那样返回，再次沿长方形的长边按箭头422的方向流动，从出口孔403流出。在冷却水流路19的离去侧和返回侧各形成有2个开口400和402。上述开口分别固定有后述的图13所示的功率组件300，用来对各功率组件300散热的冷却器形成从各个开口向冷却水水流中突出的构造。功率组件300被排列固定在上述框体12的流动方向、即沿长边的方向上，以可以通过上述固定使用上述各功率组件300完全堵塞冷却水流路19的开口的方式，支撑部410被与框体成形为一体。该支撑部410位于大致中央，相对于支撑部410，1个功率组件300被固定在冷却水的出入口侧，此外，相对于上述支撑部410，另1个功率组件300被固定在冷却水返回的一侧。图5(B)所示的螺丝孔412用来将上述出入口侧的功率组件300固定在冷却水流路19，该固定使开口400封闭。此外，螺丝孔414用来将上述返回一侧的功率组件300固定在冷却水流路19，该固定使开口402封闭。

上述出入口侧的功率组件300，被来自入口孔401的较冷的冷却水和因在出口侧附近而被暖化的冷却水冷却。另一方面，虽然上述返回一侧的功率组件300被稍暖的冷却水冷却，但温度比出口孔403附近的冷却水低。结果，返回的冷却通路和2个功率组件300的配置关系的优点是：2个功率组件300的冷却效率形成均衡状态。

上述支撑部410被用于固定功率组件300，对密封开口400和402非常必要。另外，上述支撑部410对框体12强度的强化具有很大效果。冷却水流路19如上所述是返回的形状，设有隔开离去侧流路和返回侧流路的隔壁408，该隔壁408与上述支撑部410被制作成一体。隔壁408除了具有隔开离去侧流路和返回侧流路的作用，还具有强化框体机械强度的作用。此外，它还具有作为返回通路间的热传导通路的作用，还具有使冷却水温度均衡的作用。当冷却水的入口侧和出口侧的温度差较大时，冷却效率的偏差就会变大。虽然产生某种程度的温度差是不可避免的，但由于上述隔壁408与上述支撑部410被制作成一体，所以具有抑制冷却水温度差的效果。

图5(C)表示上述冷却水流路19的背面，开口404形成在与上述支撑部410对应的背面。该开口404，用来提高由框体铸造而形成的上述支撑部410和框体12一体构造的成品率。通过形成开口404，在铸造品中，消除了上述支撑部410与冷却水流路19的底部的二重构造，使铸造变得容易，生产率提高。

在上述冷却水流路19的侧部与长方形的长边之间，形成有贯通通路上侧和下侧的贯通孔406。由于夹着上述冷却水流路19在两侧安装电子部件，所以就需要进行上述两侧电子部件的电连接。贯通孔406是用来进行冷却水流路19的两侧的电子部件的电连接的孔。

图5所示的框体构造，采取适于铸造生产特别是适于铝压铸生产的构造。也就是说，所具有的效果是，可以以近乎于完成的形状制造冷却水流路19和框体12的一体构造。通过将箭头421所示的水路的返回部分作为开口402的一部分，可以进行返回部分的一体铸造。也就是说，将功率组件300固定在开口402上来完成返回通路。另外，由于返回通路可以用于冷却，所以可以实现良好的小型化。冷却水流路19的周边对开口面几乎垂直，上述隔壁408的侧面也几乎垂直。通过采取这种形状，来在上面将功率组件300固定在开口400和402上，通过将外罩420固定在背面来完成水路。在该时间点进行水路的漏水检查，然后安装部件，就可以产生及早剔除次品，提高生产率的效果。

图6中，表示将功率组件300固定在冷却水流路19的上面开口，将外罩420固定在背面开口的状态。在框体12的长方形一方的长边侧，交流电线186和交流接头188向框体12外突出。另外，图7的截面图是表示在电力装换装置200的交流接头188侧安装了用来连接电动机发电机192和194的交流端子与上述交流接头188的交流接线端头外壳17的状态。

在图6中，在框体12的长方形另一方的长边侧内部形成有上述贯通孔406，通过上述贯通孔406可以看到功率组件300的直流正极端子314和直流负极端子316。虚线表示的辅机用逆变装置43，将在其后被安装。此外，在图6中，冷却水入口配管13和冷却水出口配管14被螺丝固定。在图6的状态下可以实施漏水检查。对该检查合格者安装上述辅机用逆变装置43，然后安装电容组件500。

图7是表示安装了必要的部件和布线的状态的电力转换装置200的截面图。基本构造，是根据图3～图6，就像已经说明的那样。图7中，与图3～图6所述内容的不同点是：在电力转换装置200的交流接头188侧设有用来连接电动机发电机192的端子与交流接头188的交流接线端头外壳17。

在图7中，在框体12的截面的上下方向的中央部，设有按照铝压铸方式与框体12一体制作的2个冷却水流路19，在形成于冷却水流路19的上面侧的开口设置有功率组件300。图7的左侧是离去侧的冷却水流路19，右侧是返回侧的冷却水流路19。离去侧和返回侧的冷却水流路19如上所述，分别设有开口，上述开口被用来使功率组件300散热的金属基片304堵塞，设于上述金属基片304上的散热用冷却器305，从上述开口向冷却水的水流中突出。在上述冷却水流路19的下面侧，固定有辅机用逆变装置43。

在图7的左侧，截面为长方体形状即母线形状的交流电线186，从功率组件300内部伸展，形成交流接头188。在图7的右侧，长方体形状即母线形状的直流正极/负极端子314、316被分别配置。此外，在框体12内冷却水流路19的右端侧形成有贯通孔406，功率组件300的上述直流正极/负极端子314、316，直接与从电容组件500延伸出来的电容正极/负极电连接和机械连接。由于是在框体12的大致中央处配置了在长方形的长边方向上往复的冷却水流路19，在与上述冷却水的流动方向大致垂直的方向上配置交流接头188和直流正极/负极端子314、316的构造，所以电布线被整齐配置，可以实现电力转换装置200的小型化。另外，由于功率组件300的直流侧的正极/负极导体板315、317和交流侧电力线186向功率组件300外突出，形成了连接端子，所以构造非常简单，此外，没有使用其它的连接导体，所以已经实现了小型化。上述构造使生产率提高，可靠性也提高。连接功率组件300的直流正极/负极端子314、316与电容组件500的负极侧/正极侧端子504、506的贯通孔406，是通过框体12内部的框件与上述冷却水流路19隔绝的构造，因而可靠性提高。

在框体12的下侧开口设有热传导性突出的铝制下部外壳16。下部外壳16上，固定有电容组件500的金属制电容外壳502。由于上述下部外壳16通过框体12被流动在冷却水流路19中的冷却水冷却，所以电容组件500内部所产生的热就会通过上述下部外壳16散热。

采取的构造是，通过将发热量较大的功率组件300固定在冷却水流路19的一面上，并且功率组件300的冷却器305从冷却水流路19的开口向水路内突出来进行高效冷却，然后将散热量较大的辅机用逆变装置43在冷却水流路19的另一面上冷却，进而将发热量较大的电容组件500通过框体12和下部外壳16进行冷却。这样，由于采取了匹配散热量多少的冷却构造，所以可以提高冷却效率和可靠性，并且可以进一步使电力转换装置200小型化。

另外，由于将辅机用逆变装置43固定在了冷却水流路19的电容组件500的侧面，所以可以将电容组件500作为辅机用逆变装置43的平滑用电容来使用，在这种情况下，产生的效果是布线距离缩短。此外，由于布线距离缩短，又会产生电感减小的效果。

在固定在冷却水流路19的一面上的、在本例中为上方、功率组件300的更上方，配置保持图2的驱动电路174的驱动电路基板22，在其更上方，隔着具有散热和电磁屏蔽作用的金属基板11，附设接头21配置有控制电路基板20。另外，在控制电路基板20上搭载有图2的控制电路172。通过将上部外壳10固定在框体12，构成本实施方式下的电力转换装置200。

如上所述，由于控制电路基板20与功率组件300之间配置了驱动电路基板22，所以逆变电路的动作定时就背从控制电路基板20传至驱动电路基板22，据此，栅极信号就在驱动电路基板22上被生成，并分别被施加在功率组件300的栅极上。这样，由于按电连接关系，配置有控制电路基板20和驱动电路基板22，可以简化电布线，实现电力转换装置200的小型化。

图8是关于上述冷却的考量的说明图。通过在冷却水流路19的一面固定功率组件300，在另一面固定辅机用逆变装置43，来用冷却水流路19同时冷却功率组件300和辅机用逆变装置43。在这种情况下，由于功率组件300的散热用冷却器与冷却水流路19的冷却水直接接触，所以冷却效果较大。进一步，通过用冷却水流路19冷却框体12，在框体12上固定下部外壳16和金属基板11，来隔着下部外壳16和金属基板11进行冷却。在下部外壳16上，由于电容组件500的金属外壳是固定的，所以电容组件500隔着下部外壳16和框体12被冷却。另外，通过金属基板11，对控制电路基板20和驱动电路基板22进行冷却，这样，通过在中央设置冷却水流路19、在一方设置金属基板11、在另一方设置下部外壳16，可以按照发热量，对构成电力转换装置200所需要的部件进行高效冷却。此外，在电力转换装置200的内部，部件被整齐配置，因而可以实现小型化。

另外，可以在功率组件300安装在中央部的冷却水流路19的状态下进行漏水测试。由于在测试结束之后，可以从框体12的上和下对需要的部件进行固定，所以生产率优异。

对本发明的实施方式下的电力转换装置的特征进行进一步说明。就本实施方式下的电力转换装置的整体叠层构成和冷却构造而言，作为主发热体的功率组件300，被流动在冷却水流路19中的冷却水直接冷却，作为发热体的电容组件500，将冷却水流路19夹在其中，与功率组件300形成三明治构造，通过该三明治叠层构造，可以实现电力转换装置的薄型化、小型化。

就完成电力转换装置的散热功能的散热体而言，虽然第一是冷却水流路19，但另外金属基板11也具有上述功能(为完成散热功能设置了金属基板11)。金属基板11在完成电磁屏蔽功能的同时，接收来自控制电路基板20和驱动电路基板22的热，并向框体12传导热，被冷却水流路19的冷却水散热。另外，下部外壳16也是由热传导性良好的材料制成，它接收来自电容组件500的发热并向框体12传导热，被冷却水流路19的冷却水散热。此外，在作为冷却水流路19的下部外罩15侧的另一侧，也可以设置车内用空调、油泵、和其它用途的泵使用的较小容量的辅机用逆变装置43。来自该辅机用逆变装置43的发热，通过上述框体12的中间框件被冷却水流路19的冷却水散热。

这样，对于本实施方式下的电力转换装置，散热体就形成了3层叠层体，即形成金属基板11、冷却部9的冷却水流路19、下部外壳16这样的叠层构造，这些散热体分别与发热体(功率组件300、电路基板20、22、电容组件500)相邻，而被阶层设置。形成的结构是，在阶层构造的中央部存在作为主散热体的冷却水流路19，金属基板11和下部外壳16通过框体12将热传至冷却水流路19的冷却水中。框体12内容纳了3个散热体(冷却水流路19、金属基板11、下部外壳16)，它们在提高散热性的同时，还有助于薄型化、小型化。

下面，参照图9、图10和图11，对本实施方式下的电力转换装置的整体构成中的各侧面的外观构造进行说明。图9是从左侧观察与本实施方式相关的图3的左侧面的左侧面图。图10是从右侧观察与本实施方式相关的图3的右侧面的右侧面图。图11是从背面侧观察与本实施方式相关的图3的背面的背面图。

在图9中，在框体12的上下方向的中央部分并列设有冷却水入口配管13和出口配管14，通过这些配管13、14使冷却水循环，功率组件300通过金属基片304被冷却。电磁屏蔽用金属基板11被配置在框体12的上缘部，上部外壳10被固定在其上部，下部外壳16被固定在其下部，本实施方式的电力转换装置形成为一体构造。为了通过框体12使来自冷却水流路的冷源高效传至电容组件500，对于框体12，选定的是热传导率优良的材料，例如由铝材制成。

由于在形状为长方形的框体12的短边侧的侧面并列设置了入口配管13和出口配管14，所以产生了可以延长内部冷却通路的效果。此外，在将电力转换装置200搭载在汽车上，并使冷却水流动的配管连接作业中，使入口配管13和出口配管14相邻设置，可以产生易于进行上述连接作业的效果。

图10是表示图9所示侧面的相反侧的侧面，图4所示的控制电路基板20的接头21被设置在上部外壳10上。该接头21，是图2所示的控制部170用来进行与外部的信号交换的连接端子。在框体12上，设有与电池连接的直流正极侧连接端子510和直流负极侧连接端子512，这些连接端子510、512，与图2所示的直流接头138对应。另外，交流电线186从框体12中突出，其前端形成交流接头188。

由于在与冷却水的出入侧相反的一侧设置了与电池的连接端子、和用来进行通信的信号线用接头21，所以可靠性得到提高，同时，在将电力转换装置200搭载在汽车上时，可操作性也得到提高。

图11是从背面观察图3的背面图，设置有形成去往电动机的交流连接端子的交流接头188。来自控制电路基板20的接头21和冷却水入口配管13分别在图的左右被突出设置。此外，在框体12上，形成有铸造框体材料时的铸造倒凹49。另外，在图11的例子当中，表示了并列设置2个功率组件(半导体组件)300的构造例，该功率组件具备由图2所示的3个上下臂串联电路组成的U相、V相和W相的交流电线186。

由图11可知，由于冷却水的供给和排出、信号，和直流电的交换以及交流电的交换，分别在框体12的不同侧面进行，所以在可提高作业性的同时，提高可靠性。

下面参照图12～图14和图21，对本实施方式下的电力转换装置中的功率组件300的详细构造进行说明。图12是从上方观察到的与本实施方式相关的功率组件的立体图。图13是从下方观察到的与本实施方式相关的功率组件的立体图。图14是与本实施方式相关的功率组件的截面图。图21是与本实施方式相关的功率组件的平面图。

利用图12～图14和图21，对功率组件300的构造进行说明。上述图中分别表示了以下内容：300是功率组件(半导体组件)；302是功率组件外壳；304是金属基片；305是冷却器；186是截面大致为长方形的交流电线；314是直流正极端子；316是直流负极端子；318是薄绝缘材料；154/155是功率组件300的上臂用IGBT的控制端子；164/165是功率组件300的上下臂用IGBT的控制端子；322是芯片保护用树脂或硅胶；324是具有交流母线作用的交流电线保持用栓(pin)；326是IGBT；328是上臂用IGBT；330是下臂用IGBT；156/166是二极管；334是绝缘基板；337是导体。

如果对功率组件300进行大致划分，则它是由以下各部组成：包含例如树脂材料的功率组件外壳302内的布线的半导体组件；由金属材料、例如Cu、Al、AlSiC等组成的金属基片304；和与外部的连接端子。而且，作为与外部连接的端子，功率组件300具有：用来连接电动机的U、V、W相的交流接头188；与电容组件500连接的直流正极端子314和直流负极端子316。此外，半导体组件在绝缘基板334上，设有上下臂IGBT328、330、二极管156/166等，被树脂或硅胶322保护。绝缘基板334既可以是陶瓷基板，另外也可是是薄绝缘片。金属基片304被浸泡在冷却水流路中，在绝缘基板334的相反侧具有冷却器305，用来对冷却水进行高效散热。

与电容组件500相连的直流端子314和316，在图示例子中，在基板334的中央部分，被焊料或超声波接合紧固在要连接的部位(参照图14)，在端子314和316之间介插薄绝缘材料318来使两者绝缘，将直流正极端子314上移，放在功率组件300的右端，将两导体板与绝缘材料318绞绕在一起，最终如图21所示，使连接电容端子部的端子部形成在一列上。

在图12至图14和图21中，在金属基片304的一面上具有内置有构成逆变电路IGBT和二极管的树脂制的功率组件外壳302，在金属基片304的另一面上，冷却器305被图13所示那样地钎焊。在金属基片304的一面上，固定有如图14和图21所示的绝缘基板334，在绝缘基板334上贴附有薄导体337，在其上通过焊料等，固定有上臂用IGBT328和上臂用二极管156、还有下臂用IGBT330和下臂用二极管166的芯片。如图14所示，从叠层构造的直流正极/负极端子314、316起通过夹有绝缘材料318的叠层构造的正极导体板315和负极导体板317引导至大致中央处。在图14中，上臂的芯片被固定在叠层状导体板315和317的金属基片304一侧即图14上的直流端子侧，下臂的芯片被固定在交流接头188侧。这样，通过采取从大致中央处供给直流电流的构造，就可以如后所述地那样降低电感。

冷却器305夹着金属基片304被钎焊在对应上臂芯片的位置上。此外，冷却器305夹着金属基片304被钎焊在对应下臂芯片的位置上。如图13和图14所示，冷却器305被分别与上下臂对应地设置，这些冷却器305从往复的冷却水流路19的开口向水路内突出。金属基片304周边的金属面被用来关闭设于上述冷却水流路19的开口。

在图14中，交流电线186与作为上下臂连接点的交流端子159(参照图2)连接，上述交流电线186从功率组件300向外突出，其前端部形成交流接头188。图12和图13表示对应U相、V相、W相的交流电线186从功率组件外壳302中突出并延伸、形成交流接头188的状态。

此外，参照图14，说明交流电线186对功率组件300的紧固形态。对于截面大致为长方体的交流电线186，参照图示例可知，其右端侧被焊料等紧固在绝缘基板334的适当的连接部位，通过其左端侧的交流接头188与来自电动机发电机192的连接端部相连(未图示)。交流电线186的左端侧会受到来自于搭载在汽车上的电动机的振动影响。交流电线186是对应于大电流的截面大致为长方体的牢固导体，如果来自电动机的振动通过交流电线186传递至绝缘基板334的连接部位，就有可能在该连接部位产生不良的连接。因此，如图21所示，本实施方式中，在该连接部位与交流接头188的半途中，设置保持交流电线186的保持用栓324，通过该保持用栓324，使得来自电动机的振动不直接传达至与绝缘基板334的连接部位。

这里，保持用栓324，与功率组件外壳302形成为一体或被一体形成，可以使交流电线186插通到该保持用栓324并进行定位。另外，也可以将保持用栓324与交流电线186(弯曲的平板状的条)形成为一体或采用一体构造，将上述的栓嵌入功率组件外壳302的孔中并进行定位。总之，用保持用栓324来挡住来自于包含电动机的外部的振动等所带来的应力，只要采取不使交流电线186与绝缘基板334的连接部位受到外部应力影响的构造即可，不一定要使用栓。在图21的例子中，各相的交流电线186各设有2根栓。该栓既可以是圆柱栓，还可以是十字栓。

此外，由图6和图11可知，交流电线186形成为从框体12的外框突出并延伸的构造，构成为可自由地与来自电动机侧的连接部件端子连接的形状。与交流电线186的端子固定并收纳在功率组件300的外框中的现有例相比，上述延伸构造，不需要连接交流接头188与功率组件300的交流输出端的中间部件，由于交流电线186向框体外部突出，所以与电动机侧连接部件端子的结合连接就会变得容易，使操作性提高。此外，部件数量也有所减少，由于连接点减少，所以可靠性提高。这样，交流电线186的突出的延伸构造与保持用栓324的关联构成，达到了一种防止因外部应力和振动而造成的对绝缘基板334的影响，并且容易与电动机侧连接部件端子进行接合连接的相乘效果。

绝缘基板334，是将陶瓷夹在中间，在其两侧形成Cu或Al膜来得到，在图14的图示例中，冷却器或者带栓的金属基板304(Cu、Al或AlSiC)被通过焊料紧固在绝缘基板334的下侧，IGBT326和二极管332被焊料紧固在其上侧，直流端子314、316通过焊料或超声波接合而被紧固。此外，图21图示了功率组件的控制端子154、155、164、165，但它们是图2中已经说明的上·下臂的栅极端子154、164和发射极端子155、165，被施加用来控制IGBT的开关动作的信号。

如果对图21所示的功率组件300上的上下臂串联电路的配置构成进行的进一步说明如下。当观察功率组件300的截面构造时，如图14所示，由在上下两面形成了Cu膜的由陶瓷组成的绝缘基板334，被焊接在具备冷却器305的金属基片304上。金属基片304本身和冷却器305具备较高的热传导性，具有散热功能。IGBT326和二极管332等发热体，被焊接并搭载在金属基片304的上面的Cu膜上。

图20是表示上下臂串联电路具体是以怎样的配置被设置在设于金属基片304上的由陶瓷组成的绝缘基板334上的配置构成图及其功能和作用的说明图。这里，对功率组件的电感降低进行概略说明。根据图20(A)可知，构成功率组件300的连接端子的直流正极端子314与正极导体板315被一体制作，通过上臂的上方延伸，用焊料等形成与导体329连接的接合部339。直流负极端子316同样，被与负极导体板317一体制作，通过上臂的上方延伸，用焊料等形成用于与导体337连接的接合部341。

这里，接合部339和接合部341，在本实施方式中被与绝缘基板334的大致中央部且靠左端侧相邻地配置(参照图20(A))。直流端子314和316同接合部339和341之间的连接，由隔着薄绝缘材料318形成叠层构造的正极导体板315和负极导体板317进行。这些正极导体板315和负极导体板317的彼此的电流流向是逆向的(参照电流流动338的箭头方向)。图20所示的IGBT328、330和二极管327、332，分别搭载有并联连接的2组臂，使流至上下臂的电流增大。此外，如后面使用图20记述的那样，接合部339和接合部341被接近配置。通过将接合部339和接合部341接近配置，流至上述上下臂的恢复电流，从接合部339画一个圆返回到接合部341。通过该画圆的电流，金属基片304上就感生出涡电流，使对恢复电流的电感降低。

下面，利用图16～图20和图21对功率组件300内部的电感降低进行详细说明。使用图16～图20对恢复电流与尖峰电压之间的关系、还有发热、电感降低的效果进行说明。在先前说明动作的图2的逆变电路144中，上臂和下臂的串联电路150被与3相的各相相对应地设置。在通常的动作中，当上下臂串联电路150的上臂的IGBT328或下臂的IGBT330任意一方的IGBT导通时，另一方的IGBT就会关断。也就是说，上下的IGBT不会同时导通。因此不存在使上下IGBT短路的电流。但是，使用IGBT的逆变电路或使用MOSFET的逆变电路中，发生在上下臂串联电路150中短路地流动的电流。该电流，引起例如被称为恢复电流的电流，引起与IGBT并联连接的二极管156和二极管166的电流。另外，对于使用MOSFET的逆变电路，由于对各MOSFET内部制作了与二极管156和二极管166同等的二极管，所以现象是相同的。以下，以使用IGBT的电路为代表进行说明。

根据图16和图17说明上述恢复电流的一例。图16(A)表示多个IGBT326中的一个。IGBT326的集电极，通过逆向连接的二极管156和电动机发电机192与电池136的正极连接，下臂用IGBT330的发射极与电池136的负极连接。在该电路中，图16(A)表示了下臂用IGBT330在关断状态下电动机发电机192的定子的环流电流经二极管156流动的状态。

在图16(B)中，当下臂用IGBT330导通时，电流就会从电池136的正极经寄生电感335和电动机发电机192的定子、下臂用IGBT330，流至电池136的负极。这时，虽然上臂用二极管156为逆向偏置，但有恢复电流614通过，加上流动在电动机发电机192中的电流600，在与恢复电流614相加的状态下，作为IGBT的集电极电流流动。这里，在上臂用二极管156的积蓄载流子作为恢复电流614流动时，积蓄载流子消失，在二极管156上形成耗尽层，然后电流614消失。下臂用IGBT330的集电极电流如图16(C)所示，仅为电流600。

图17表示下臂用IGBT330的集电极电流606和集电极电压604，图16(A)的状态是图17图线的时间轴上最左端的状态。如果驱动电压被加在IGBT330的栅极，栅极电流就开始流动。通过该电流，将栅极-发射极间的容量和栅极-集电极间的电容充电，伴随它们的充电，下臂用IGBT330的栅极电压就会增加。在上臂用二极管156上有电动机发电机192的环流电流流动。下臂用IGBT330的集电极电流606，从栅极电压602超过阈值Vth1的时间点t0起开始流动。

这时，在下臂用IGBT330中，二极管156的恢复电流614与电动机发电机192中流动的电流600所叠加的电流，作为IGBT330的集电极电流602流动。在时间点t1以后，IGBT330形成导通状态，集电极与发射极间的电压604急剧减少。由于在IGBT330中流动的是对电动机发电机192中流动电流600加上恢复电流614得到的电流，所以集电极电流606就具有大于电流600的峰值电流614。另一方面，如果二极管156的积蓄载流子消失，恢复电流614就会消失，IGBT330的集电极电流606成为在电动机发电机192中流动的电流600。

在时间t0至t2期间，由于集电极-发射极间的电压604为较高的状态，因此就会产生所谓的导通损失，在IGBT330上产生大量的热。此外，由在电流600上加上恢复电流614的集电极电流606的变化电流和电感335产生电压。特别是由于恢复电流614是在上下臂中流动，所以在通过上下臂的直流电路的电感335，产生峰值电压。

上述说明是流动在上下臂中的电流的一例。对于逆变电路144的控制方法或者控制状态，不存在上下臂的IGBT同时导通的情况，但通过上下臂的电流实际上会产生多种多样的流动状态。

使用图18和图19，对IGBT的关断动作的状况进行说明。在图18中，附加了与图16相同编号的部件就是与图16相同的部件，完成相同的动作。在图18(A)中，下臂用IGBT330是导通状态，集电极电流从电池136经寄生电感335和电动机发电机192的定子流动。这时，下臂用IGBT330是导通状态，下臂用IGBT330的集电极电压很低，正如图19的图线中点划线的左端所示。另外，图线624表示集电极电流的变化。

如图19的图线所示，如果降低功率组件300的栅极电压、使栅极电压622低于阈值Vth2，集电极电流624开始减少，与此同时，施加在集电极上的由点划线表示的电压上升。当下臂用IGBT330的集电极电流开始减少时，根据其减少率di/dt和存在于直流电路中的电感成分335，产生尖峰电压(L×di/dt)，下臂用IGBT330的集电极电压与上述尖峰电压的合成矢量，成为例如直流正极端子314和直流负极端子316之间等的直流电路上产生的电压。由于IGBT330的集电极-发射极之间施加了尖峰电压，所以集电极电压就变为大电压。

通过进一步使栅极电压622低于阈值Vth2，加在下臂用IGBT330集电极上的电压626就会上升，它包括如图19中用点划线表示的尖峰电压628。接下来，如果IGBT330的通道消失，集电极电流就会消失。如图18(B)所示，电动机发电机192的电流通过二极管156形成环流而得以维持。

图19所示的集电极电流具有变化幅度Δi，该变化幅度Δi是导通时的集电极电流的变化，Δt是集电极电流从减少10％到90％的时间，是所谓的切换动作时间。如上所述，如果电流的时间变化率Δi/Δt大，IGBT330的电路上就会存在寄生电感335(电感成分L)，所以就会随流入电感335的电流的时间变化而产生尖峰电压(L×Δi/Δt)。另外，省略了矢量方向。通过上述的尖峰电压，导致元件和装置被施以较大的电压，这会成为破坏电压的原因和噪声的原因。损耗也就是热，根据下臂用IGBT330的集电极电流和集电极电压的积而产生。

为了降低上述尖峰电压，就要减小时间变化率Δi/Δt，也就是说要缓和栅极电压的变化。由此，集电极电流的时间变化率Δi/Δt就会变小，尖峰电压就会变小。但是，发热时间Δt+T会变长，发热量会变大。因此，希望即使减小寄生电感335(L值)，并因电感L减少而减小时间变化率Δi/Δt，也不产生较大的尖峰电压，并通过减小时间变化率Δi/Δt，来缩短发热期间T+Δt的时间。

此外，以往虽然使单位时间的逆变电路144的IGBT的动作次数减少并降低了单位时间的发热量，但如果考虑控制响应性，这并不优选。也就是说，虽然降低了控制IGBT栅极的PWM(脉宽调制)频率，但对于控制响应性和控制精度这一点，降低上述频率并不优选。

本实施方式中，可以将逆变电路的直流侧电路的电感降得很小，例如很容易实现60纳亨以下，并较为容易实现30纳亨以下，如果进行适当设计，可以实现20纳亨以下。通过减少电感成分可以增大时间变化率Δi/Δt。此外可以增大IGBT330等的开关频率(PWM的基本频率)。例如，可以使开关频率达到1kHz以上，优选达到10kHz以上。可以将切换动作时间(图19的Δt：集电极电流从90％减少到10％的时间)设为1μs以下，优选设为0.5μs以下，更优选设为0.2μs以下。在具有这种特性的电力转换装置200中，可以适当抑制尖峰电压，进而确保高性能的控制性，同时使发热量极小。由此，就有可能将发动机冷却水作为冷却水使用。

下面，根据图20和图21，对功率组件300的电感降低进行说明。就像已经说明的那样，图21是功率组件300的上面图，图20是将图21中与3相中的1相有关的上下臂串联电路150作为代表说明电感降低作用的说明图。另外，可以说图20是以1相为代表进行的说明，3相中的其它相是相同的。图20(A)是表示上下臂串联电路150的芯片的配置状态和二极管的恢复电流的流动的图，图20(B)是产生二极管的恢复电流的电路图，图20(C)表示金属基片304上产生的感应电流。

图21所示的功率组件300的构造就像已经说明的那样。金属基片304的背面，如图14说明的那样具备冷却器305。陶瓷基板等薄绝缘材料334通过焊接等手段被固定在上述金属基片304的表面。在上述薄绝缘材料334的面上，固定例如由铜膜等制成的导体329和导体331、导体333、导体337。在构成上臂的IGBT328的芯片与二极管156的芯片并列电连接在上述导体329的状态下，IGBT芯片的集电极面和二极管芯片的阴极面被固定在导体329的面上。此外，在构成下臂的IGBT330的芯片与二极管166的芯片并列电连接在上述导体333的面上的状态下，IGBT芯片的集电极面和二极管芯片的阴极面被固定在导体333的面上。

与功率组件300的直流正极端子314成为一体的正极导体板315、和与直流负极端子成为一体的负极导体板317，隔着绝缘材料形成叠层构造，上述叠层构造的导体板通过上臂被配置的部分的上方而延伸至大致中央处，上述正极导体板315通过连接部339与上述导体329连接，此外，负极导体板317，通过导体337和连接部341连接。上述接合部339和接合部341，在本实施方式下，被接近于上臂用导体329和下臂用导体337的大致中央部配置。通过接近接合部339和接合部341来进行配置，流至上述上下臂的恢复电流，从接合部339画了一个封闭的圆流到接合部341。这样，由于逆变电路144的二极管的恢复电流以画圆的方式流动，所以在金属基片304上就会感应涡电流，由于上述感应电流引起的磁通与恢复电流引起的磁通相互抵消，所以与恢复电流相关的电感就会降低。

在图20中连结上臂和下臂的连接端端子，在图20中用端子A和端子B表示。端子A和B，被在绝缘基板334的大致中央部且与作为左右的一方的右侧(本实施方式下的例示)相邻地配置。端子A和B相当于图2所示的中间电极169，用引线336连接。像本实施方式那样，通过将连接部339和连接部341配置在左右的一方，此外将上臂和下臂的连接部配置在左右的另一方，恢复电流的流动很容易画一个圆，使电感降低得更多。

如图所示，逆变电路144的二极管的恢复电流的流动338，从直流正极端子314通过接合部339，经上臂的IGBT328或二极管156到达端子A，经引线336，从端子B经下臂的IGBT330或二极管166到达端子接合部341，形成从接合部341巡弋至直流负极端子316的路径。该电流的流动338具有以下特征：形成圆环状，且使接合部339和接合部341的距离接近，尽量使上述圆成为闭合的圆。另外，直流正极端子314和接合部339之间、直流负极端子与接合部341之间的导体，在图20中被示意的表示为条状，实际上它就像图21和其它图中说明的那样是板状导体的叠层构造，采取叠层构造的正极导体板315和负极导体板317中流过的电流338由于彼此为逆向且大小大致相同，所以磁通相互抵消，电感被降低。

如图所示，由于大致为圆环状的电流路径已经形成，所以如图20(C)所示，由该电流感生的涡电流340在电流基片304中流动。由于该涡流340再次产生磁通，具有抵消上述大致为圆环状的电流所产生的磁通的作用，所以上述大致为圆环状的电流路径(route)的电感就会降低。此外，通过使接合部339与接合部341的距离接近，对比接合部339、341间隔离开来的情况，上述金属基片304上容易流过感应电流，上述电感会进一步减小。

通过降低与上述芯片配置有关的电感，并进一步在直流正极/负极端子314、316与接合部339、341之间进行并列的导体配置以及形成逆向电流，就可以减少其间所产生的电感，降低与恢复电流有关的功率组件300的整体电感。

图20(B)表示逆变电路的三相中的1相的上下臂串联电路150。由于上臂用IGBT328和下臂用IGBT330不会同时导通，所以上下IGBT不出现短路电流，但是由于二极管156和二极管166上有恢复电流流过，该恢复电流与二极管极性相对地逆向流动，所以在用二极管和导通状态下的上或下IGBT328、330构成的直流正极端子314与直流负极端子316之间的串联电路上，就会产生恢复电流。要想降低由于逆变器的开关动作而导致的突跳电压(尖峰电压)的不良影响，就需要考虑降低直流正极端子314与直流负极端子316之间的串联电路的整体电感，利用图20(A)的构造就可以降低电感。

针对本实施方式下的半导体组件的低电感化和降低发热进行进一步概略说明。由于过渡性的电压上升或半导体芯片的大量发热在构成逆变电路的上或下臂进行开关动作时产生，所以，优选尤其要降低进行开关动作时的电感，使突跳电压(尖峰电压)降低，并据此缩短开关动作的时间。简单地将流过IGBT等开关元件的电流变化，看作是进行开关动作时的突跳电压(尖峰电压)不能说充分。在过渡时产生二极管的恢复电流，并实施针对该恢复电流的对策更为重要。以下臂的二极管的恢复电流为例对电感降低的作用进行详细说明并进行功能性说明。

所谓二极管的恢复电流是指，即使为逆向偏置却仍然在二极管中流动的电流，可以认为是在二极管正向状态下二极管内充满的载流子所引起的。通过按照规定顺序进行构成逆变电路的上或下臂的导通动作或关断动作，在逆变电路的交流端子上产生三相交流电。在上述开关动作中，对于电动机发电机的定子绕组的电流而言，环流电流因上述定子绕组的大电感而在维持电流值的方向上经构成逆变器的二极管流动。该环流电流是二极管的正向电流，二极管内部被载流子充满。接下来，如果作为上臂操作的半导体芯片328从关断状态再次切换至导通状态，在下臂的二极管上引起上述载流子的恢复电流就会产生。在通常的动作中，上下臂串联电路的任何一方一定是处于关断状态，在上下臂上不会有短路电流产生，过渡状态的电流例如二极管的恢复电流，在由上下臂构成的串联电路中流动。这一流动在串联电路中的电流，有可能产生大的尖峰电压。

例如，在作为上下臂串联电路的上臂动作的IGBT328从关断变成导通时，有可能产生下臂二极管166的恢复电流的流动，从正极端子314通过IGBT328、下臂二极管166流向负极端子316。另外，这时IGBT330是处于关断状态，如果观察该恢复电流的流动，如图20(A)所示，在端子P与接合部339、端子N与接合部341之间，导体被并列配置且有逆向的相同电流流过。这样，在导体间的空间中，彼此的电流所产生的磁场发生抵消，结果电流所经线路的电感就会降低。也就是说，通过形成让上述端子间的导体接近并被排斥地配置的层压(laminate)状态，来产生电感降低的作用(因层压效果而产生的电感降低的效果)。

另外，观察恢复电流的路径可知，接着逆向且平行的电流路径，产生环状路径。由于电流在该环状路径中流过，所以涡电流340就会在金属基片304上流动，借助因该涡电流带来的磁场的抵消效果，在环状路径中产生降低电感的作用。

上述说明中，虽然是以二极管166的恢复电流为例，但二极管156的恢复电流也有可能因下臂用IGBT330的导通而产生。在这种情况下，对于流动在图20(B)中的电流，以与上述相同的构成、作用，降低电感。此外，在不使用IGBT而使用MOS晶体管的情况下，外观上虽然不使用二极管，但在MOS晶体管的内部存在二极管156和166，所以会产生与上述说明内容相同的现象。使用图20的构造以及其它图来说明的构成，在使用MOS晶体管的情况下也会产生上述的作用、效果。

如上，通过与本实施方式有关的半导体组件的电路构成的配置，可以借助因层压配置所带来的效果和涡电流所带来的效果而降低电感。在进行开关动作时降低电感是很重要的，本实施方式的半导体组件中，将上臂和下臂的串联电路容纳在半导体组件内，所以，例如有可能对流动在上下臂串联电路中的二极管的恢复电流实现低电感化，使过渡状态下的电感降低效果很大。如果电感降低，半导体组件所产生的感应电压就会变小，可以获得低损耗的电路结构，此外，由于电感较小，可以实现开关速度的提升，缩短发热期间。

在图6、图13、图15、图21中，功率组件300的直流正极端子314和直流负极端子316的连接部向相反方向弯曲，叠层构造的内侧面打开形成为与其它直流布线的连接面。该构造对降低连接部的电感非常有效。其作用将在以后叙述。

本实施方式下的电容组件500具有可大幅降低电感的效果。此外，上述电容组件500在生产率方面突出，另外它是具有很大散热效果的构造。

因此，下面参照图22～图26对电容组件500的具体构造进行说明。图22是表示与本实施方式相关的电容组件的外观构成的立体图。图23是从上方观察到的说明上述电容组件500的与功率组件300连接状态的立体图。图24是表示可降低电感的连接部的构成图。图25是为了清楚了解图22所示的电容组件500的内部，而表示填充树脂等填充材料522之前的状态的立体图。图26是进一步表示作为电容组件500的具体构造的对叠层导体固定电容单元514的结构的图。

图22～图26中，分别表示了以下内容：500是电容组件；502是电容外壳；504是负极侧电容端子；506是正极侧电容端子；510是直流(电池)负极侧连接端子部；512是直流(电池)正极侧连接端子部；532是辅机用正极端子；534是辅机用负极端子；514是电容单元。

在图25和图26中，由负极导体505和正极导体507组成的叠层导体为多组，本实施方式为4组，相对于电流(电池)负极侧连接端子部510和直流(电池)正极侧连接端子部512并列电连接。在上述负极导体505和正极导体507上，设有多个用来分别并联多个电容单元514的正极和负极的端子516和端子518。

作为电容组件500的蓄电部的单位构造体的电容单元514，分别具有薄膜电容515，它是将绝缘薄膜夹在作为正极的薄膜与作为负极的薄膜的两种导电膜之间并卷绕而成的。具有卷绕构造的薄膜电容515，在一端设有与上述正极薄膜电连接的正极侧导电材料508，在另一端设有与上述负极薄膜电连接的负极侧导电材料508。但是，负极侧导电材料508在暗处，在图中没有表示。上述正极侧和负极侧的导电材料508，通过焊料或蒸镀与上述被卷绕的各个薄膜连接。

负极导体505和正极导体507形成为叠层构造，负极导体505和正极导体507所组成的叠层的平面形状是细长的形状，是接近于长方形的形状。上述平面的较短一侧的长度即平面的宽度，几乎与上述电容单元514的卷起轴方向的长度接近，在上述负极导体505和正极导体507所组成的叠层的较短一侧的端的两端上，分别设有端子516和端子518。在图26中负极侧的端子516和端子518处于暗处中没有被表示出来。设于由上述负极导体505和正极导体507组成的叠层的2端上的端子516和端子518，分别通过焊料或焊接，与被并列配置的2个电容单元514的2端的导电材料508连接。

如上所述，卷绕的薄膜电容515的一侧端面为+电极(图26中端子516、518被紧固的电容的面是+电极)，另一侧端面为-电极，在由负极导体505和正极导体507组成的叠层导体的平面部上配置有薄膜电容515，本实施方式是在朝着电容端子504、506一侧的方向上排列2个的例子。

然后，如图所示，2个单元群被纵向配置为4列，设置了总共8个电容单元514。2个单元的各一侧端面为+电极，该+电极通过各端子516、518与连接在正极侧电容端子506上的正极导体板507相连。电容单元514的另一侧端面是-电极，该-电极在正极导体板507上，隔着绝缘片517与负极导体板505连接，连接到负极侧电容端子504。此外，在图26中，正极导体板507与直流(电池)正极侧连接端子部512连接，负极导体板505与直流(电池)负极侧连接端子部510连接，最终与电池相连。

电容单元514的正极通过端子516、518(参照图26)和正极导体板507与正极侧电容端子506相连，电容单元的负极通过端子(在图26中为背面侧)和负极导体板505与负极侧电容端子504相连。在图示的例子当中，1对电容端子504、506，并联连接有2个电容单元514。1对电容端子504、506在图示的例子中虽然设置了4对，但也可以根据容量对这些纵列和横列的电容单元采取任意数量。为了能够直接用螺丝来固定功率组件300的直流正负极端子316、314，各端子504、506上形成有开口部509、511。

对电容组件500的制法进行说明。首先通过将绝缘片夹在正极和负极的薄膜中并卷绕制作薄膜电容515，将导电材料508固定在其2端使上述正极和负极电连接来制作电容单元514。

进行具有上述端子516和端子518的叠层构造的平的导体板的制作。在该叠层构造的导体板上，一体形成竖直伸展的正极侧电容端子506和负极侧电容端子504。上述叠层构造的导体板，具有大致为长方形的平面，宽度与薄膜电容515的卷绕轴方向上的长度大致相等，长边方向上的长度与被并列配置的薄膜电容515的长度大致相等。以在上述平面上，上述电容单元514的外周面相对的方式，并列配置多个电容单元514，它们的两端分别与上述端子516和端子518连接，由此电容的单元群就被制作出来。如上所述来制作图26所示的电容的单元群。该单元群可以与正极侧电容端子506和正极导体507进行一体的机械加工，还可以与负极侧电容端子504和负极导体505进行一体的机械加工。可以将薄绝缘材料夹入其中机械组装成叠层构造，另外，在将多个电容单元514连接到端子516和端子518的工序中，由于端子516和端子518的两边不存在生产障碍，所以可以实现简单的机械制造。

用例如热传导性突出的金属材料制作具备端子外罩520的电容外壳502，在电容外壳502中插入多个上述电容的单元群。上述各电容单元514，被配置在金属性电容外壳502的内侧底面，与电容单元514的外周面相对地配置。如图25所示，插入规定的电容的单元群，填充由绝缘性树脂组成的填充材料522，图22所示的电容组件500就被制作出来。以上述电容的单元群为单位进行生产，然后将必要数量的上述电容的单元群插入电容外壳502制作电容组件500。结合汽车的型号改变所利用的电容单元群的数量，可以使上述电容单元群通用。

如上所述，上述电容的电源群在生产率上具有突出效果。此外，功率组件500的规格因汽车种类的不同而不同，对此，上述电容的单元群可以通用，在生产率上具有突出效果。

此外，电容单元514的外周被配置成与电容外壳502的内面几乎相接，可以将电容单元514所产生的热通过电容外壳502散热。本实施方式的电容组件500具有良好的散热特性。像图8说明的那样，电容外壳502被保持在下部外壳16上，热通过下部外壳16和框体12被良好地传导至冷却水流路19，可以获得良好的散热特性。

此外，电容组件500，不仅具有正极侧电容端子506和负极侧电容端子504，还具有辅机用正极端子532和辅机用负极端子，这些端子分别与直流(电池)正极侧连接端子部512和直流(电池)负极侧连接端子部510电连接。保持这种辅机用端子，就可以使电容组件500同时也可以用于辅机，作为电力转换装置的整体功能，不仅是用于车辆驱动，另外，也可以取出辅机用的交流输出，使功能提高。

电容外壳502具有端子外罩520，在制造工序中或在电容组件500的运送途中，保护负极侧电容端子504和正极侧电容端子506，可以提高可靠性和提高生产率。

下面，参照图23，对本实施方式的电力转换装置的功率组件和电容部的结合构造进行说明。图23是从上方观察与本实施方式有关的功率组件和电容部的结合构造的立体图。

被固定在下部外壳16上的电容外壳502内，容纳有多个电容单元514，其负极侧和正极侧的电容端子504、506，沿电容外壳502的一侧排列。由于在该一侧，电容端子504、506被配置在比电容单元514的上面立起来的位置上，所以外壳也与该形状对应地成为立起形状。

与该电容端子504、506的排列相对，排列有图13和图15所示的功率组件300的直流负极端子/正极端子314、316。而且，如果将功率组件300安装在电容500上，直流负极端子/正极端子314、316的端部，可以不用通过其它连接体，而是直接与电容端子504、506相对地而设置。

也就是说，如图13和图15所示，功率组件300的直流正极端子314和直流负极端子316从功率组件外壳502突出形成。另外，如图22所示，正极侧电容端子506和负极侧而电容端子504，形成了从电容单元群的填充材料522的平面的侧部立起的L字构造，该L字构造的电容端子506、504，在组合电力转换装置时，直接抵接在从功率组件外壳302突出的功率组件的直流端子314、316上，并被用螺栓连接。

这里，在端子与端子的连接部上有可能产生较大电感。本实施方式的功率组件300与电容组件500的端子构造，是可降低电感的构造。在图24中对降低电感进行说明。

图24表示在负极侧电容端子504或正极侧电容端子506与功率组件300的直流负极端子316或直流正极端子314的连接部上的电流的流动。负极侧电容端子504或正极侧电容端子506以及功率组件300的直流负极端子316或直流正极端子314，由夹着薄绝缘材料的叠层构造的导体部和用于与对象连接的连接部构成，上述导体部的端部分别形成弯向相反方向的形状，叠层构造的内侧面打开，形成与连接对象相接的连接面。

在图24中，以上述叠层构造为中心，上述连接面向左右打开。该打开的连接面之间相互接触，通过上述接触面，电流在正极和负极的导体中流动。图24表示正极侧的电流的流动618和负极侧的电流的流动620。在上述接触面上的电流分布，是随接触面状态的不同而不同，形成从中央的叠层部向左右打开而分布的电流再回到中央部的叠层部的构造。对于流向左右的电流和通过连接面后又再次回到中央叠层部的电流，其大小相等方向相反，产生的磁通相互抵消。因此，连接部的电感就变得很小。

以前存在的课题是，叠层构造导体部分的电感很小，与其相比连接部分的电感很大。如果使用图24所示构造进行连接，连接部的电感就会变得非常小。在本实施方式中，虽然优选直接连接功率组件300的直流端子和电容组件500的直流端子，但由于在上述说明中连接部的电感很小，所以，不一定是直接连接的构造，即使是使用其它部件的叠层构造的连接导体，也可以通过采取降低连接部电感的构造来获得良好的特性。

在本实施方式中，通过直接连接电容500和功率组件300的直流端子，可以减少部件数量，提高装配加工性，实现小型化。另外，现有技术中因连接电容组件与功率组件的端子之间的中间部件的存在而带来的寄生电感，在本实施方式中得以消除，由此可以减小尖峰电压，提高作为产品的电力转换装置的可靠性。

如使用了图24的上述说明那样，本实施方式中，由于形成了连接部向彼此相反方向打开，电流的流动在与对象导体的连接面前后返回的构造，所以，连接面前后的电流磁通相抵消，可以抑制连接部上的电感的增加。端子连接部通过具有这种构造可以降低连接部电感，因此优选直接连接功率组件300和电容组件500的直流端子，即便在两端子间使用其它部件的叠层导体，也可以抑制整个电路电感的增大。

Claims

1.一种电力转换装置，其特征在于，

具备：功率组件，其具有构成逆变电路的上臂用和下臂用的多个开关元件、用来使所述多个开关元件产生的热散热的金属基板、直流端子和交流端子；

电容组件，其具有直流端子，用于进行平滑；

驱动电路部，用来驱动所述功率组件；

冷却水流路，用来通行冷却水；和

框体，其内置所述功率组件、所述电容组件、所述驱动电路部和所述冷却水流路，

并且，以使所述框体被所述冷却水流路冷却的方式，将所述冷却水流路固定在所述框体，

通过将所述冷却水流路配置在所述框体内，所述框体内被分为第1和第2的2个区域，在所述第1区域内，所述功率组件被配置成固定在所述冷却水流路上，在所述第2区域内配置所述电容组件，

所述电容组件的直流端子与所述功率组件的直流端子被直接连接。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

所述框体，形成框体的下部和上部开口的形状，所述第1区域位于所述冷却水流路与所述上部开口之间，所述第2区域位于所述冷却水流路与所述下部开口之间，

所述下部开口和所述上部开口，分别被下部外壳和上部外壳堵塞，

热传导路径在所述下部外壳与所述电容组件之间形成。

3.一种电力转换装置，其特征在于，

具有：在上部和下部具有开口的框体；

分别堵塞所述上部和下部开口的上部外壳和下部外壳；

具有构成逆变电路的上臂用和下臂用的多个开关元件、用来使所述多个开关元件的热散热的金属基板、直流端子和交流端子，并被配置在所述框体内的功率组件；

具有与所述功率组件的直流端子电连接的直流端子，并用来平滑施加在所述直流端子上的直流电压的电容组件；

被配置在所述框体内，用来驱动所述功率组件的驱动电路部；和

与所述上部外壳或所述下部外壳大致并列地设置于所述框体内，并搭载所述功率组件的冷却水流路，

通过将所述冷却水流路设置在所述框体内，在所述上部外壳与所述冷却水流路之间形成第1区域，此外，在所述下部外壳与所述冷却水流路之间形成第2区域，所述功率组件被配置在所述第1区域，辅机用半导体组件和所述电容组件被配置在所述第2区域，

在所述冷却水流路的侧部与所述框体之间，形成连接所述第1区域和所述第2区域的空间，通过所述空间，将所述电容组件的直流端子和所述功率组件的直流端子电连接。

4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于，

所述框体的上面侧形状为大致的长方形，在所述冷却水流路内部形成水路，其为从所述长方形的短边侧侧面沿所述长方形的长边延伸、返回、并再次沿长边返回所述短边侧侧面的形状，

在所述框体内部，在比沿所述长边延伸的水路更靠所述框体的长边侧，形成连接所述第1区域和所述第2区域的所述空间，

所述功率组件被固定在沿所述长方形的长边往返的水路上，所述功率组件的直流端子位于所述空间，通过所述空间，与所述电容组件的直流端子电连接。

5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于，

所述电容组件的直流端子与所述功率组件的直流端子通过所述空间被直接电连接。

6.根据权利要求1至5的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，

通过对所述框体采用热传导性部件，使所述电容组件和所述驱动电路部通过所述框体被所述冷却水流路中流动的冷却水冷却。

7.根据权利要求1至6的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，

与所述功率组件的直流端子电连接的所述电容组件的直流端子具有正极导体板和负极导体板，所述正极导体板和所述负极导体板通过被配置成叠层构造，而形成叠层导体板，

形成所述叠层导体板的所述正极导体板和所述负极导体板，分别具有连接部，

所述正极导体板的连接部与所述负极导体板的连接部彼此在相反的方向上形成弯曲的形状，通过该彼此在相反方向上弯曲的形状，所述正极导体板和所述负极导体板的叠层构造中的内侧面在所述连接部为相互打开的状态，形成连接面，通过所述正极导体板与所述负极导体板的所述各连接面，与所述功率组件的直流端子电连接。

8.根据权利要求1至7的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，

所述电容组件，具有：电容外壳；叠层导体板，将绝缘材料夹在正极导体板和负极导体板之间，配置成叠层状态，并且，上述叠层状态的正极导体板和负极导体板在叠层状态下，其外侧面具有平坦的平面部；和多个电容单元，被排列配置在所述叠层导体板的平面部，其正极端和负极端分别与所述正极导体板和所述负极导体板连接，

所述叠层导体板的所述平面部和所述多个电容单元，被配置在所述电容外壳内，

所述叠层导体板进一步伸展，从所述电容外壳向外突出，形成突出的构成所述叠层导体板的所述正极导体板的前端和构成所述叠层导体板的所述负极导体板的前端彼此在相反方向上弯曲的形状，通过该彼此在相反方向上弯曲的形状，所述正极导体板和所述负极导体板的叠层构造的前端的内侧面变成相互打开状态，分别形成连接面，通过所述正极导体板与所述负极导体板的各自的所述连接面，与所述功率组件的直流端子电连接。

9.根据权利要求8所述的电力转换装置，其特征在于，

所述电容单元形成缠绕薄膜状导体的构造，所述电容单元被配置在所述叠层导体板的所述平面部，并与所述电容单元的外周面相对，

另外，缠绕薄膜状导体的所述电容单元的各端面，分别与所述叠层导体板电连接。

10.根据权利要求1至9的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，

所述功率组件的直流端子，具有由正极导体板和负极导体板组成的叠层导体板，

形成所述叠层导体板的所述正极导体板和所述负极导体板分别具有连接部，

所述正极导体板的连接部和所述负极导体板的连接部，形成彼此在相反方向上弯曲的形状，通过该彼此在相反方向上弯曲的形状，所述正极导体板和所述负极导体板的叠层构造的内侧面在所述连接部变成相互打开状态，形成连接面，通过所述正极导体板与所述负极导体板的所述各连接面，与所述电容组件的直流端子电连接。

11.根据权利要求7至10的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，

所述正极导体板的连接部和所述负极导体板的连接部，形成彼此在相反方向上弯曲的形状，通过该彼此在相反方向上弯曲的形状，所述正极导体板和所述负极导体板的叠层构造的内侧面在所述连接部变成相互打开状态，形成连接面，

功率组件的直流端子的所述各连接面，分别与所述电容组件的直流端子的所述正极导体板和所述负极导体板的所述各连接面直接连接。

12.根据权利要求1至11的任一项所述的电力转换装置，其特征在于，

所述功率组件，具有从所述功率组件向外突出的板状交流端子，所述板状交流端子，形成插通设于所述功率组件外壳上的凸部或栓部的孔，

对于紧固在所述功率组件的所述基板上的所述交流端子上被施加的外部振动，借助所述凸部或栓部和所述孔来支撑所述交流端子。

13.一种电力转换装置，其特征在于，

具有：冷却水路框体，包括上部外壳和下部外壳；

功率组件，包括用于逆变电路的多个开关元件、用来使所述多个开关元件的热散热的板状金属基板、直流端子和交流端子，并被配置在所述冷却水路框体内；

平滑用电容组件，被配置在所述冷却水路框体内，包括与所述功率组件的直流端子电连接的直流端子；

驱动电路部，被配置在所述冷却水路框体内，用来驱动所述功率组件；和

冷却部，具有被配置在所述冷却水路框体内的冷却水流路，

通过在所述冷却部框体内设置所述冷却水流路，在所述冷却水流路的一侧形成第1区域，此外，在所述冷却水流路的另一侧形成第2区域，在所述第1区域，所述功率组件的金属基板被固定并配置在所述冷却部，在所述第2区域配置所述电容组件，

在所述冷却部的冷却水流路的侧部，形成连接所述第1区域和所述第2区域的空间，通过所述空间，将所述电容组件的直流端子和所述功率组件的直流端子电连接。

14.根据权利要求13所述的电力转换装置，其特征在于，

所述电容组件的直流端子，由正极导体板和负极导体板组成，包括从所述电容组件的内部向外部突出的叠层导体板，

在所述电容组件内部的所述叠层导体板的一侧配置电容单元，

所述电容组件的外部的所述叠层导体板，通过连接所述第1区域和所述第2区域的空间，在所述第1区域内延伸，与所述功率组件的直流端子连接。

15.根据权利要求14所述的电力转换装置，其特征在于，

所述电容组件的直流端子的前端部，形成有所述叠层导体板的所述正极导体板和所述负极导体板彼此在相反方向上弯曲，所述叠层导体板的内侧的所述正极导体板和所述负极导体板的面分别形成连接面，

所述功率组件的直流端子的前端部，形成有所述叠层导体板的所述正极导体板和所述负极导体板彼此在相反方向上弯曲，所述叠层导体板的内侧的所述正极导体板和所述负极导体板的面分别形成连接面，

所述电容组件的直流端子的连接面与功率组件的直流端子的连接面相互连接。