CN102308466A

CN102308466A - 电力转换装置

Info

Publication number: CN102308466A
Application number: CN2010800067266A
Authority: CN
Inventors: 铃木英世
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2030-01-25
Also published as: WO2010090092A1; EP2395647B1; EP2395647A4; JP5260347B2; JP2010183750A; CN102308466B; US20120008286A1; EP2395647A1

Abstract

本发明提供一种电力转换装置，其具有将交流电力向电动机供给的功率模块(300)、配置在功率模块(300)的上方且驱动该功率模块(300)的电子电路基板(22)、具有载置功率模块(300)的功率模块载置面并收纳功率模块(300)和电子电路基板(22)的箱体(12)，其中，功率模块(300)具有朝向电子电路基板(22)侧突出形成且与形成在电子电路基板(22)上的槽或孔(352)嵌合的第一突出部(350)、朝向箱体(12)侧突出形成且与形成在箱体(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)沿箱体(12)的功率模块载置面的大致铅直方向平齐而形成。

Description

电力转换装置

技术领域

本发明涉及一种控制车辆的驱动用电动机的电力转换装置。

背景技术

在专利文献1中记载有用于将具有多个半导体模块的电力转换装置准确且容易地进行组装的技术。具体而言，相对于多个半导体模块设置1个控制电路基板，在半导体模块设有第一凸部，并将其与设于控制电路基板的第一嵌入部嵌合，由此进行相互定位。

不过，寻求在将半导体模块和控制电路基板组装于电力转换装置时实现使组装性进一步提高的技术。

专利文献1：：日本特开2005-073373号公报

发明内容

本发明的课题在于，使电力转换装置的组装性提高。

本发明的电力转换装置，具有：功率模块，其将直流电力转换为交流电力并将该交流电力向电动机供给；电子电路基板，其配置在功率模块的上方且驱动该功率模块；箱体，其具有载置功率模块的功率模块载置面并收纳功率模块和电子电路基板，其中，功率模块具有：第一突出部，其朝向电子电路基板侧突出形成，且与形成在电子电路基板上的槽或孔嵌合；第二突出部，其朝向箱体侧突出形成，且与形成在箱体上的槽或孔嵌合，第一突出部和第二突出部沿箱体的功率模块载置面的大致铅直方向平齐而形成。

根据本发明，能够提高电力转换装置的组装性。

附图说明

图1是具有多个半导体元件的半导体模块的外观立体图。

图2是表示相对于多个半导体模块1000A～1000C而设有多个控制基板2001A～2001C的情况的图。

图3是将控制基板2001的定位孔和箱体3001的定位基准设置在同一线上的示意图。

图4是将控制基板2001的定位孔和箱体3001的定位基准设置在同一线上的示意图。

图5是混合动力机动车的控制框图。

图6是设置在功率模块300上的定位用的突出部附近的放大图。

图7是本发明的实施方式所涉及的电力转换装置的整体结构的外观立体图。

图8是将本发明的实施方式所涉及的电力转换装置的整体结构分解为各结构要素的立体图。

图9是电力转换装置200的截面图(图7的A-A截面基准)。

具体实施方式

电力转换装置中所使用的半导体模块相对于直流电力的输入例如输出3相交流电力。在将用于输出该3相的电路部进行由1个半导体模块实现的封装化的情况下，该半导体模块的内置零件彼此的共用部分或各配线得以简略化。不过，在该共用部分或各配线之中的1个出现问题时，半导体模块其本身的功能丧失。即，作为电力转换装置的产品的成品率有恶化的可能。另外，在将构成3相中1相的电路部进行由1个半导体模块实现的封装的情况下，产品的成品率提高。不过，用于控制多个半导体模块的控制基板需要设置多个重复的部分、例如半导体模块与控制基板连接的通信线等，有可能使成本增大。

图1是具有多个半导体元件的半导体模块的外观立体图。本半导体模块具有对内部半导体元件进行冷却且用于安装的金属基底1001。外壳1002设置在金属基底1001的外缘附近。另外，外壳1002以使电力输入端子1003、输出端子1004及控制用端子1005形成一体的方式成形。也就是说，外壳1002作为外部连接端子和内部半导体元件的接口而发挥功能。

突出部1101设置在外壳1002的上表面。该突出部1101作为连接于控制用端子1005的控制基板和半导体模块的定位而发挥功能。

凹部1102形成在金属基底1001的与设有外壳1002侧相反侧的面上。该凹部1102作为用于收纳半导体模块的箱体3001和该半导体模块的定位而发挥功能。

图2(A)是表示相对于多个半导体模块1000A～1000C设有多个控制基板2001A～2001C的情况的图。多个半导体模块1000A～1000C设置在共用的箱体3001上。多个控制基板2001A～2001C分别设置在所对应的半导体模块的上部。

设置在箱体3001侧的突出部3101A被插入前述的凹部1102中，且作为半导体模块1000A和箱体3001的定位而发挥功能。另一方面，控制基板2001A具有定位孔2101A，在该定位孔2101A中插入有前述的突出部1101，由此，形成半导体模块1000A和控制基板2001A的定位。半导体模块1000B及1000C和箱体3001、控制基板2001B及2001C的定位也与前述相同。

在图2(A)那样的情况下，箱体3001和半导体模块1000A、控制基板2001A之间的定位与箱体3001和半导体模块1000B、控制基板2001B之间的定位独立。也就是说，只要仅仅考虑箱体3001和半导体模块1000A、控制基板2001A之间的定位即可，而不需要考虑多个控制基板2001A～2001C彼此的定位，故组装容易。

另一方面，图2(B)是表示用于降低成本而集成多个控制基板的情况的图。

控制基板2001具有用于使在半导体模块1000A～1000C上设置的突出部1101A～1101C贯入的定位孔2101A～2101C。为了使多个突出部1101A～1101C分别插入所对应的定位孔2101A～2101C中，与图2(A)的情况相比，需要考虑追加定位孔2101A～2101C彼此的尺寸公差。

这样，尺寸公差累积增加时，生产率有可能降低。

对此，本实施方式所涉及的半导体模块的目的在于，在抑制成本增大的同时，提高生产率。

图3及图4是将控制基板2001的定位孔和箱体3001的定位基准设置在同一线上的示意图。

如图3所示，从外壳1002向上下突出的定位件1111与外壳1002一体形成。下侧的定位件1111以贯通在金属基底1001上形成的孔1001a的方式突出。

图4示出了在共用的箱体3001上载置多个图3所示的半导体模块的情况。向外壳1002的下侧突出的定位件1111被插入形成于箱体3001的定位孔3102中。另一方面，向外壳1002的上侧突出的定位件1111被插入形成于共用的控制基板2001的定位孔2101中。由此，实现半导体模块和控制基板2001及箱体3001的定位。

需要说明的是，此处，将向上下突出的定位件1111插入形成于控制基板2001或箱体3001的贯通孔(定位孔2101、3102)中而进行了定位，不过，也可以代替贯通孔而形成前述的凹部1102那样的槽。

向上下突出的定位件1111能够抵消控制基板定位用的突出部和箱体定位用的突出部之间的尺寸公差，因此，具有使组装容易的效果。另外，定位件1111从一体成形了电力输入端子1003、输出端子1004及控制用端子1005的外壳1002直接突出的情况在前述的各连接部位的位置关系方面更加有利。

此处，准备了从模块向上下方向具有同一基准的定位件，不过，也可以是从箱体向上方贯通该模块而到达附随零件的定位件，且该部材是金属棒也可。另外，也可以是从附随零件向下方贯通该模块而到达箱体的定位件，且该部材是金属棒也可。当然，也可以是不从该模块外壳，而从同模块的金属基底向上下方向附加的定位件，该其部材是金属棒也可。

对于本发明的实施方式所涉及的电力转换装置参考附图以下进行详细地说明。本发明的实施方式所涉及的电力转换装置能够应用在混合动力用的机动车或纯粹的电动车中，不过，作为代表例，对将本发明的实施方式所涉及的电力转换装置应用在混合动力机动车时的控制结构利用图5进行说明。图5是表示混合动力机动车的控制程序块的图。

在本发明的实施方式所涉及的电力转换装置中，对搭载于机动车的车载电机系统的车载用电力转换装置、尤其是在车辆驱动用电机系统中采用的、搭载环境或工作环境等非常严格的车辆驱动用逆变器装置为例进行了说明。车辆驱动用逆变器装置作为控制车辆驱动用电动机的驱动的控制装置而配备在车辆驱动用电机系统中，将从构成车载电源的车载蓄电池或车载发电装置供给的直流电力转换为规定的交流电力，并将所获得的交流电力向车辆驱动用电动机供给，从而控制车辆驱动用电动机的驱动。另外，车辆驱动用电动机也有作为发电机的功能，因此，车辆驱动用逆变器装置也有基于运转模式，将车辆驱动用电动机所发生的交流电力转换为直流电力的功能。所转换的直流电力被向车载蓄电池供给。

需要说明的是，本实施方式的结构作为机动车或卡车等的车辆驱动用电力转换装置最佳，不过，对于除此以外的电力转换装置，例如电车或船舶、飞机等的电力转换装置，进而作为驱动工厂设备的电动机的控制装置采用的工业用电力转换装置、或用于驱动家庭的太阳能发电系统或家庭的电器产品的电动机的控制装置等的家庭用电力转换装置也能够应用。

在图5中，混合动力电动车(以下，记作“HEV”)110是1个电动车辆，其具有2个车辆驱动用系统。其1个是将内燃机即发动机120作为动力源的发动机系统。发动机系统主要作为HEV的驱动源使用。另1个是将电动发电机192、194作为动力源的车载电机系统。车载电机系统主要作为HEV的驱动源及HEV的电力发生源使用。电动发电机192、194例如为同步式电机或感应式电机，通过运转方法即可作为电动机也可作为发电机动作，故在此记作电动发电机。

在车身的前部能够旋转地轴支承有前轮车轴114。在前轮车轴114的两端设有1对前轮112。在车身的后部能够旋转地轴支承有后轮车轴(省略图示)。在后轮车轴的两端设有1对后轮。在本实施方式的HEV中，由动力驱动的主轮作为前轮112，与其牵连转动的从轮作为后轮，即采用所谓的“前轮驱动方式”，不过与其相反，即也可以采用“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(以下，记作“前轮侧DEF”)116。前轮车轴114与前轮侧DEF116的输出侧机械连接。在前轮侧DEF116的输入侧机械连接有变速器118的输出轴。前轮侧DEF116为将由变速器118变速并传递的旋转驱动力向左右的前轮车轴114分配的差动式动力分配机构。在变速器118的输入侧机械连接有电动发电机192的输出侧。在电动发电机192的输入侧经由动力分配机构122而机械连接有发动机120的输出侧及电动发电机194的输出侧。而且，电动发电机192、194及动力分配机构122被收纳在变速器118的箱体的内部。

电动发电机192、194是在转子具有永久磁铁的同步式电动发电机，供给定子的电枢绕组的交流电力由逆变器装置140、142控制而控制电动发电机192、194的驱动。在逆变器装置140、142电连接有蓄电池136，在蓄电池136和逆变器装置140、142相互能够实现电力的交接。

在本实施方式中，具有由电动发电机192及逆变器装置140构成的第一电动发电单元和由电动发电机194及逆变器装置142构成的第二电动发电单元这2个单元，且基于运转状态区分使用这些单元。即，在由来自发动机120的动力来驱动车辆的情况下，在辅助车辆的驱动转矩时，将第二电动发电单元作为发电单元而通过发动机120的动力使其工作发电，并通过由该发电获得的电力使第一电动发电单元作为电动单元工作。另外，在相同的情况下，在辅助车辆的车速时，将第一电动发电单元作为发电单元而通过发动机120的动力使其工作发电，并通过由该发电获得的电力使第二电动发电单元作为电动单元工作。

另外，在本实施方式中，通过由蓄电池136的电力使第一电动发电单元作为电动单元工作，从而能够仅仅通过电动发电机192的动力来实现车辆的驱动。进而，在本实施方式中，通过将第一电动发电单元或第二电动发电单元作为发电单元而由来自发动机120的动力或车轮的动力使其工作发电，从而能够实现蓄电池136的充电。

蓄电池136进而也可作为用于驱动辅助设备用的电动机195的电源使用。作为辅助设备例如为驱动空调设备的压缩机的电动机或驱动控制用的液压泵的电动机，从蓄电池136向逆变器装置43供给直流电力，并由逆变器装置43转换为交流的电力而向电动机195供给。上述逆变器装置43具有与逆变器装置140或142相同的功能，对向电动机195供给交流的相位或频率、电力进行控制。例如通过相对于电动机195的转子的旋转而供给超前相位的交流电力，使电动机195发生转矩。另一方面，通过发生滞后相位的交流电力，使电动机195作为发电机发生作用，且使电动机195形成再生制动状态的运转。这样的逆变器装置43的控制功能与逆变器装置140或142的控制功能相同。电动机195的容量比电动发电机192或194的容量小，因此，逆变器装置43的最大转换电力比逆变器装置140或142小，但逆变器装置43的电路结构基本与逆变器装置140或142的电路结构相同。

逆变器装置140或142及逆变器装置43乃至电容器模块500存在电方面密接的关系。进而，针对发热的对策所需的方面共用。另外，期望尽可能较小地制作装置的体积。根据这些方面在以下详细叙述的电力转换装置中，将逆变器装置140或142及逆变器装置43乃至电容器模块500内置在电力转换装置的箱体内。通过该结构，能够实现小型且可靠性高的装置。

另外，通过将逆变器装置140或142及逆变器装置43乃至电容器模块500内置在一个箱体中，在配线的简单化或噪音对策方面存在效果。另外，能够降低电容器模块500和逆变器装置140或142及逆变器装置43的连接电路的电感，能够降低尖峰电压，并且能够实现发热的降低或散热效率的提高。

在图7～图9中，200表示电力转换装置，10表示上部外壳，11表示金属基底板，12表示箱体，13表示冷却水入口配管，14表示冷却水出口配管，420表示罩，16表示下部外壳，17表示交流终端外壳，18表示交流终端，19表示冷却水流路，20表示由控制电路基板保持控制电路172。21表示用于与外部连接的连接器，22表示由驱动电路基板保持驱动电路174。300表示设有2个功率模块(半导体模块部)且在各个功率模块中分别内置有逆变电路。700表示平板层叠母线，800表示O形环，304表示金属基底，188表示交流连接器，314表示直流正极端子，316表示直流负极端子，500表示电容器模块，502表示电容器外壳，504表示正极侧电容器端子，506表示负极侧电容器端子，514表示电容器单元。

图7示出了本发明的实施方式所涉及的电力转换装置的整体结构的外观立体图。本实施方式所涉及的电力转换装置200的外观固定形成有：上表面或底面呈大致长方形的箱体12、在上述箱体12的短边侧的外周的1个上设置的冷却水入口配管13及冷却水出口配管14、用于堵塞上述箱体12的上部开口的上部外壳10、用于堵塞上述箱体12的下部开口的下部外壳16。通过使箱体12的仰视图或俯视图的形状形成大致长方形，向车辆的安装变得容易，且具有容易生产的效果。

在上述电力转换装置200的长边侧的外周设有用于有助于与电动发电机192或194的连接的2组交流终端外壳17。交流终端18与功率模块300、和电动发电机192、194电连接，而使从该功率模块300输出的交流电流向该电动发电机192、194传递。

连接器21与内置在箱体12中的控制电路基板20连接，而使来自外部的各种信号向该控制电路基板20传送。直流(蓄电池)负极侧连接端子部510和直流(蓄电池)正极侧连接端子部512与蓄电池136和电容器模块500电连接。此处，在本实施方式中，连接器21设置在上述箱体12的短边侧的外周面的一侧。另一方面，直流(蓄电池)负极侧连接端子部510和直流(蓄电池)正极侧连接端子部512设置在与设有上述连接器21的面相反侧的短边侧的外周面。也就是说，连接器21和直流(蓄电池)负极侧连接端子部510分离配置。由此，能够降低从直流(蓄电池)负极侧连接端子部510向箱体12侵入进而传播到连接器21的噪音，从而能够提高由控制电路基板20实现的电动机的控制性。

如图8所示，在箱体12的中间设有冷却水流路19，在该冷却水流路19的上部沿流动的方向并排设有2组开口400和402。以上述2组开口400和402分别被功率模块300堵塞的方式固定有2个功率模块300。如图6所示，在冷却水流路19的上表面设有定位孔354，通过设置在功率模块300的背面的定位用突出部351插入在定位孔354中，使功率模块300固定在冷却水流路19的上表面。而且，只要定位孔354在与其他结构体的关系上没有障碍，也可以是贯通孔及凹部(槽)的任一种。在各功率模块300设有用于散热的散热片305，各功率模块300的散热片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的下侧形成有用于容易进行铝铸造的开口404，上述开口404由罩420堵塞。另外，在上述冷却水流路19的下侧安装有辅助设备用的逆变器装置43。辅助设备用的逆变器装置43内置有逆变电路，且具有内置了构成该逆变电路的功率半导体元件的功率模块。辅助设备用的逆变器装置43以使上述内置的上述功率模块的散热金属面与上述冷却水流路19的下表面对置的方式而固定在上述冷却水流路19的下表面。另外，在功率模块300和箱体12之间设有用于密封的O形环800，进而，在罩420和箱体12之间也设有O形环802。在本实施方式中，将密封件作为O形环，不过作为O形环的代替，也可以代用树脂件、密封胶、衬垫等，尤其是，在采用密封胶的情况下，能够提高电力转换装置200的组装性。

进而，在上述冷却水流路19的下部设有具有散热作用的下部外壳16。在上述下部外壳16上，电容器模块500以使由电容器模块500的金属件构成的外壳的散热面与上述下部外壳16的面对置的方式而固定在上述下部外壳16的表面上。通过该结构，能够利用冷却水流路19的上表面和下表面来有效进行冷却，以使电力转换装置整体小型化。

通过来自冷却水入出口配管13、14的冷却水在冷却水流路19中流动，而并排设置的2个功率模块300所具有的散热片被冷却，从而上述2个功率模块300整体被冷却。设于冷却水流路19的下表面的辅助设备用的逆变器装置43也同时被冷却。

进而，通过设有冷却水流路19的箱体12被冷却，使设于箱体12的下部的下部外壳16被冷却，在该冷却的作用下，电容器模块500的热量经由下部外壳16及箱体12向冷却水热传导，从而电容器模块500被冷却。

在功率模块300的上方配置有用于将该功率模块300和电容器模块500电连接的层叠导体板700。该层叠导体板700跨设在2个功率模块300上，且沿2个功率模块300的宽度方向构成为宽幅。进而，层叠导体板700由与电容器模块500的正极侧端子连接的正极侧导体板702、与负极侧端子连接的负极侧导体板704及配置在该正极侧端子和该负极侧端子之间的绝缘部材构成。由此，能够增大层叠导体板700的层叠面积，因此，能够实现从功率模块300到电容器模块500的寄生电感的降低。另外，在将1个层叠导体板700载置在2个功率模块300上之后，能够进行层叠导体板700和功率模块300、电容器模块500的电连接，因此，即便是具有2个功率模块300的电力转换装置，也能够抑制其组装工时。

在层叠导体板700的上方配置有控制电路基板20和驱动电路基板22，在驱动电路基板22搭载有图8所示的驱动电路174，在控制电路基板20搭载有图8所示的具有CPU的控制电路172。另外，在驱动电路基板22和控制电路基板20之间配置有金属基底板11，金属基底板11实现了搭载于两基板22、20的电路组的电磁屏蔽的功能，并且具有使驱动电路基板22和控制电路基板20所发生的热量散开、冷却的作用。这样，在箱体12的中央部设置冷却水流路19，在其一侧配置车辆驱动用的功率模块300，并在另一侧配置辅助设备用的功率模块43，由此能够以较少的空间进行效率良好地冷却，从而能够实现电力转换装置整体的小型化。另外，通过使箱体中央部的冷却水流路19的主结构与箱体12一体由铝材的铸造来制作，使冷却水流路19除冷却效果以外还具有增强机械强度的效果。另外，通过由铝铸造制作，箱体12和冷却水流路19一体构造，故热传导良好且冷却效率得以提高。

在驱动电路基板22上穿过金属基底板11而设有与控制电路基板20的电路组进行连接的基板间连接器23。另外，在控制电路基板20设有与外部进行电连接的连接器21。通过连接器21进行与电力转换装置之外的、例如作为蓄电池136搭载于车的锂电池模块的信号的传送，从锂电池模块将表示电池的状态的信号或锂电池的充电状态等信号送出。在驱动电路基板22设有用于与保持在上述控制电路基板20的控制电路172的信号进行交接的上述基板间连接器23。经由省略图示的信号线和基板间连接器23从控制电路基板20将逆变电路的开关时序的信号向驱动电路基板22传递，驱动电路基板22发生作为驱动信号的栅驱动信号，并分别施加于功率模块的栅电极。

在箱体12的上部和下部形成有开口，这些开口分别通过将上部外壳10和下部外壳16例如由螺钉等固定在箱体12而堵塞。在箱体12的中央设有冷却水流路19，在上述冷却水流路19固定功率模块300或罩420。这样，完成冷却水流路19而进行水路的漏水试验。在漏水试验合格时，接着，能够进行从上述箱体12的上部和下部的开口安装基板或电容器模块500的作业。这样，尝试在中央配置冷却水流路19接着能够从上述箱体12的上部和下部的开口进行固定所需的零件的作业的结构，生产率提高。另外，使冷却水流路19最先完成，漏水试验后能够安装其他零件，从而生产率和可靠性这两方面均提高。

图9是电力转换装置200的截面图(图7的A-A截面基准)，基本结构已经说明。

在箱体12的截面中的上下方向的中央部设有与箱体12一体由铝铸造制作而成的冷却水流路19(图9的虚线部)，在形成于冷却水流路19的上表面侧的开口上设有功率模块300(图9的单点划线部)。相对于图9的纸面左侧为冷却水的行进侧的去路19a，相对于纸面右侧为水路的折回侧的回路19b。去路19a及回路19b如上所述分别设有开口。在功率模块300设有用于散热的金属基底304，金属基底304以横跨在去路19a及回路19b这二者的方式堵塞上述开口。在上述金属基底304设有用于散热的散热片305，散热片305从上述开口向冷却水的流动之中突出。另外，在冷却水流路19的下表面侧固定有辅助设备用的逆变器装置43。

大致中央弯曲的板状的交流电力线186其一端与功率模块300的交流终端159连接，另一端从电力转换装置200内部突出而形成交流连接器。正极侧电容器端子504及负极侧电容器端子506经由贯通孔406(图9的双点划线部)而分别与正极侧导体板702及负极侧导体板704电连接及机械连接。使箱体12的大致中央配置有沿长方形的长边方向往复的冷却水流路19，并在与上述冷却水的流动方向大致垂直的方向上配置有交流终端18和正极侧电容器端子504及负极侧电容器端子506。由此，电配线整齐地配置，以使电力转换装置200实现小型化。层叠导体板700的正极侧导体板702及负极侧导体板704乃至交流侧电力线186向功率模块300之外突出而形成连接端子，因此结构及其简单且未使用其他的连接导体，从而实现小型化。通过该结构使生产率得以提高，且可靠性也得以提高。

进而，上述贯通孔406与上述冷却水流路19通过箱体12内部的框体而隔绝，且正极侧导体板702及负极侧导体板704和正极侧电容器端子506及负极侧电容器端子504的连接部存在于该贯通孔406内，故可靠性得以提高。

形成如下构造：将发热量大的功率模块300固定在冷却水流路19的一表面且将功率模块300的散热片305从冷却水流路19的开口向水路内突出而使冷却效率良好，其次使散热量大的辅助设备用逆变器装置43由冷却水流路19的另一表面冷却，进而将发热量大的电容器模块500经由箱体12及下部外壳16冷却。这样，形成与散热量的多少匹配的冷却结构，因此，能够提高冷却效率或可靠性，并且能够使电力转换装置200更加小型化。

进而，将辅助设备用逆变器装置43固定在冷却水流路19的电容器模块500侧面，因此，能够作为辅助设备用逆变器装置43的平滑用电容器而使用电容器模块500，此时具有配线距离变短的效果。另外，由于配线距离短故具有能够减小电感的效果。

在功率模块300的上方配置有安装了驱动电路174的驱动电路基板22。如图6所示，在功率模块300的上表面上，定位用的突出部350向上方伸展，并且，在驱动电路基板22也存在同图所示的定位孔352。在该定位孔352中插入前述的突出部350，从而起到定位功能。

另外，如图6的单点划线所示，在该突出部350的正下方设有向箱体12的定位用的突出部351。由此，箱体12所具有的定位孔354作为功率模块300的定位基准的同时，也可构成驱动电路基板22的定位基准。即，在2个模块300上容易组装1个驱动电路基板22的情况变得容易。由此，驱动电路基板22能够排除重复的电路，且使基板面积有效、最佳地实现电路安装。另外，功率模块300不需要全部一体化，而能够使用多个，在1个模块所有的功能上考虑制造方面的成品率等，从而能够抑制零件成本的抑制。

而且，优选突出部350和突出部351不是金属制而由电传导性低的树脂等构成。在本实施方式中，在形成于功率模块300的外缘的树脂制的外壳形成有突出部350和突出部351。需要说明的是，向箱体12侧突出的突出部351以贯通功率模块300的金属基底的方式形成。由此，能够防止在功率模块300内发生的开关噪音传递给驱动电路基板22的情况。

在驱动电路基板22中，在与栅极端子360连接的连接部附近集中电路配线图案。对此，突出部350和突出部351设置成避开功率模块300内的设有与开关元件连接的栅极端子360的功率模块300的一边侧。由此，能够防止驱动电路基板22的电路配线图案和定位孔352发生干涉。

在驱动电路基板22的上方夹着提高散热及电磁屏蔽效果的金属基底板11而配置有控制电路基板20。而且，在控制电路基板20搭载有图8所示的控制电路172。通过将上部外壳10固定于箱体12，从而构成本实施方式所涉及的电力转换装置200。

如上所述，在控制电路基板20和功率模块300之间配置驱动电路基板22，因此，逆变电路的动作时序从控制电路基板20向驱动电路基板22传递，并基于此，由驱动电路基板22生成栅信号，并分别对功率模块300的栅施加。这样，按照电连接关系来配置控制电路基板20或驱动电路基板22，故电配线能够简单化，以使电力转换装置200小型化。另外，驱动电路基板22配置在相对于控制电路基板20比功率模块300或电容器模块500近的距离。由此，从驱动电路基板22到驱动电路基板20的配线距离比其他零件(功率模块300等)与控制电路基板20的配线距离短。因而，能够抑制由从直流正极侧连接端子部512传递来的电磁噪音或IGBT328、330的开关动作所引起的电磁噪音侵入到从驱动电路基板22至驱动电路基板20的配线中的情况。

通过在冷却水流路19的一侧的面固定功率模块300，在另一侧的面固定辅助设备用逆变器装置43，从而通过冷却水流路19对功率模块300与辅助设备用逆变器装置43同时进行冷却。在这种情况下，功率模块300中用于散热的散热片与冷却水流路19的冷却水直接接触，故冷却效果更大。进而，通过由冷却水流路19对箱体12进行冷却，并在箱体12固定下部外壳16或金属基底板11，从而经由下部外壳16或金属基底板11进行冷却。在下部外壳16固定有电容器模块500的金属外壳，故经由下部外壳16和箱体12对电容器模块500进行冷却。进而，经由金属基底板11对控制电路基板20或驱动电路基板22进行冷却。进而，下部外壳16也由热传导性良好的材料形成，承受来自电容器模块500的发热，并向箱体19传递热量，并由冷却水流路19的冷却水进行散热。另外，在作为冷却水流路19的下部外壳16侧的另一侧设置用作车内用空调、油泵、其他用途的泵用的、较小容量的辅助设备用逆变器装置43。来自该辅助设备用逆变器装置43的发热通过上述箱体12的中间框体而由冷却水流路19的冷却水散热。这样，通过在中央设置冷却水流路19，且一侧设置金属基底板11，另一侧设置下部外壳16，从而能够基于发热量对构成电力转换装置200所需的零件进行效率良好地冷却。另外，在电力转换装置200的内部使零件整齐配置，从而能够实现小型化。

发挥电力转换装置的散热功能的散热体首先为冷却水流路19，不过金属基底板11也可发挥该功能(为了发挥散热功能而设有金属基底板11)。金属基底板11发挥电磁屏蔽功能，且承受来自控制电路基板20或驱动电路基板22的热量，并向箱体12传导热量，从而由冷却水流路19的冷却水进行散热。

这样，本实施方式所涉及的电力转换装置使散热体形成3层层叠体，即，为金属基底板11、冷却水流路19、下部外壳16这样的层叠结构，这些散热体分别与发热体(功率模块300、控制电路基板20、驱动电路基板22、电容器模块500)相邻层叠设置。在层叠结构的中央部存在作为主要的散热体的冷却水流路19，金属基底板11和下部外壳16形成通过箱体12向冷却水流路19的冷却水传递热量的结构。在箱体12内收容有3个散热体(冷却水流路19、金属基底板11、下部外壳16)，从而提高散热性且有利于薄型化、小型化。另外，对构成冷却水流路的功率模块300赋予向箱体12的定位基准111，如果能够限定2个模块位置，则也能够实现驱动电路基板22的安装，提高重复电路的共用化、电路安装的自由度，从而能够实现廉价且小型化。

需要说明的是，上述的各实施方式也可以分别单独或组合使用。其理由是能够单独或相乘实现各实施方式中的效果。另外，只要不损及本发明的特征，本发明并不局限于上述实施方式。

以下优选权基础申请的公开内容作为引用文献而援引以此。

日本专利申请第2009年第025499号(2009年2月6日申请)。

Claims

1.一种电力转换装置，具有：功率模块，其将直流电力转换为交流电力并将该交流电力向电动机供给；电子电路基板，其配置在所述功率模块的上方且驱动所述功率模块；箱体，其具有载置所述功率模块的功率模块载置面并收纳所述功率模块和所述电子电路基板，其中，

所述功率模块具有：

第一突出部，其朝向所述电子电路基板侧突出形成，且与形成在所述电子电路基板上的槽或孔嵌合；

第二突出部，其朝向所述箱体侧突出形成，且与形成在所述箱体上的槽或孔嵌合，

所述第一突出部和所述第二突出部沿所述箱体的所述功率模块载置面的大致铅直方向平齐而形成。

2.如权利要求1所述的电力转换装置，其中，

所述功率模块具有多个，且该多个功率模块相邻配置，

所述电子电路基板中将用于分别驱动多个所述功率模块的多个电子电路部载置在单一的基板上。

3.如权利要求1所述的电力转换装置，其中，

所述第一突出部和所述第二突出部一体成形。

4.如权利要求1所述的电力转换装置，其中，

所述第一突出部由树脂构成。

5.如权利要求1所述的电力转换装置，其中，

所述功率模块具有包围内置的开关元件的外壳，

所述第一突出部和所述第二突出部与所述外壳一体形成。

6.如权利要求5所述的电力转换装置，其中，

所述外壳、所述第一突出部及所述第二突出部由树脂构成。

7.如权利要求1所述的电力转换装置，其中，

所述功率模块具有与内置的开关元件电连接的栅极端子，

所述第一突出部设置在所述功率模块的与设有所述栅极端子的一边侧不同的一边侧。