CN103348780B - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

一种电力转换装置（100）包含：冷却器（20），其在内部具有制冷剂流通的冷却流道（21）；基座板（31），其安装有开关元件（32）；控制电路基板（33），其安装有电力元件（34）；和固定销（40），其将基座板（31）固定于冷却器（20）的冷却器下壁（22）上，并且支撑控制电路基板（33）使其与基座板（31）分离，该电力转换装置的特征在于：固定销（40）的上端部分（41）贯通基座板（31）与冷却器下壁（22）而到达冷却流道（21）之中，在该冷却器下壁（22）的第1贯通部分（42）被压入冷却器下壁（22），固定销（40）的支柱部分（46）向与冷却器下壁（22）相反的方向延伸而将控制电路基板（33）固定于其下部凸缘（47）。由此，能够通过简便的结构使电力转换装置小型化。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及电力转换装置。
背景技术
在混合动力车辆、电动汽车等电动车辆中，多将来自200V左右的低电压的电池的直流电力通过直流/直流转换器升压到600V左右，将该升压后的高电压的直流电力通过变换器转换成三相交流电力而驱动马达进行行驶。直流/直流转换器多使用如下形式的转换器：将来自低电压的电池的直流电力蓄积于电抗器，通过IGBT等开关元件对该蓄积的电力进行开关，由此将电压升压。开关元件的发热大，所以为了冷却开关元件，提出了例如将固定有开关元件的基座板安装于设有散热翅片的散热板而使在开关元件产生的热量散热的方法（例如，参照专利文献1）。
直流/直流转换器中，并需要发热大的开关元件，还一并需要线圈、变压器、电容器等电力元件和/或控制开关元件的工作的控制用的元件。开关元件因伴随大的发热、所以安装于冷却水在内部流动的冷却器之上，搭载有控制用的元件和/或电力元件的控制电路基板，为了将直流/直流转化器小型化，多在冷却器之上设置多根支柱，配置成通过该支柱与基座板平行地分离（参照专利文献2）。在该配置的情况下，基座板与控制电路基板双层配置于冷却器之上，所以能够减小设置空间。另外，在该构造的情况下，能够经由多个支柱使在控制电路基板产生的热量逸出，所以能够冷却开关元件、安装于控制电路基板的各电力元件。另外，在先前叙述的专利文献1中将控制电路基板固定于在基座板上设置的衬垫之上，构成为将开关元件与控制电路基板配置为双层，构成为节省空间。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-076257号公报
专利文献2：日本特开2007-266527号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献2所记载的现有技术中，构成为通过安装于冷却板的支柱支撑控制电路基板，但由于是在安装有开关元件的基座板的周边的冷却器之上设置支柱的构造，所以存在直流/直流转换器的大小变大这样问题。另外，在专利文献1所记载的现有技术的功率模块中，构成为在设置于基座板的衬垫之上固定控制电路基板，所以基座板上的配置开关元件的空间受限，存在如果要在基座板上配置大的开关元件或者多个开关元件，则基座板或者直流/直流转换器会整体大型化这样问题。
另一方面，由于开关元件的大型化、大容量化，在搭载于控制电路基板的电力元件和/或控制用元件中流动的电流也变大，其发热量变大。在专利文献1或者专利文献2所记载的现有技术中，为了使控制电路基板的发热散逸，需要增加衬垫或者支柱的根数以增大从控制电路基板流向冷却器的热流道。为此，需要不仅在基座板的周围而且例如在基座板的中央也配置衬垫和/或支柱的结构。因此，基座板上的配置衬垫或者支柱的区域变大，用于配置开关元件的空间减少，其结果基座板会大型化，存在直流/直流转换器会大型化这样的问题。
本发明的目的在于通过简便的结构将电力转换装置小型化。
用于解决课题的技术方案
本发明的电力转换装置包含：冷却器，其具有在内部制冷剂流通的冷却流道；基座板，其安装有开关元件；控制电路基板，其安装有电力元件；和固定销，其将所述基座板固定于所述冷却器的冷却流道壁上，并且支撑所述控制电路基板使其与所述基座板分离，该电力转换装置的特征在于：所述固定销的一端，贯通所述基座板与所述冷却流道壁到达冷却流道之中，在该贯通了冷却流道壁的贯通部分与冷却流道壁紧固，另一端向与所述冷却流道壁相反的方向延伸而将所述控制电路基板固定于其顶端。
在本发明的电力转换装置中，所述电力转换装置优选为搭载于变速驱动桥上的装置，所述固定销的贯通了冷却流道壁的贯通部分优选被压入冷却流道壁，所述固定销的贯通了冷却流道壁的贯通部分优选拧入冷却流道壁而固定，电力转换装置优选为直流/直流转换器。
在本发明的电力转换装置中，所述电力转换装置的所述基座板与所述控制电路基板，优选被配置于所述变速驱动桥与所述冷却器之间。另外，所述控制电路基板优选通过贯通所述控制电路基板的螺栓而被固定于所述固定销的所述顶端。
发明的效果
本发明起到能够通过简便的结构使电力转换装置小型化的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的电力转换装置的整体结构的说明图。
图2是表示本发明的实施方式中的电力转换装置的局部截面的说明图。
图3是表示本发明的实施方式中的电力转换装置的基座板的可搭载开关元件区域的俯视图。
图4是表示本发明的其他实施方式中的电力转换装置的固定销向冷却流道壁的安装状态的说明图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式的电力转换装置100通过将下部壳体10、中间壳体60、上部壳体70这3个壳体重叠，用螺栓15、61将它们之间固定而成为一体。下部壳体10的下部凸缘12通过螺栓13固定于变速驱动桥80的上部。
在下部壳体10的上部包含冷却器20。冷却器20中设有：由冷却器下壁22、冷却器上壁23和下部壳体10的侧壁11包围的冷却流道21；使制冷剂流入冷却流道21的制冷剂入口24a；和使制冷剂从冷却流道21流出的制冷剂出口24b。冷却器下壁22为冷却流道壁。在表面安装有开关元件32的基座板31通过固定销40固定于冷却器下壁22的下表面。固定销40的上侧的顶端延伸到冷却流道21之中。搭载有线圈、电容器等电力元件34的控制电路基板33被固定于固定销40的下侧。开关元件32的一部分与控制电路基板33构成直流/直流转换器30。在控制电路基板33与变速驱动桥80之间，通过螺栓17安装有下部盖16，该下部盖16用于遮挡来自变速驱动桥80的热量，并且使得异物不会进入下部壳体10之中。另外，如图2（a）所示，控制电路基板33通过贯通控制电路基板33的螺栓35固定于固定销40的下侧。
如图2（a）所示，固定销40具备：突出到冷却流道21之中的上端部分41；贯通冷却器下壁22的第1贯通部分42；贯通基座板31的第2贯通部分43；直径比第1、第2贯通部分42、43大的上部凸缘44；直径比上部凸缘44小、从上部凸缘44向下方延伸的支柱部分46；和设置于支柱部分46的下端、直径比支柱部分46大的下部凸缘47。
如图2（b）所示，单点划线A与单点划线B之间的部分的固定销40的第1贯通部分42贯通在冷却器下壁22设置的孔22a。成为第1贯通部分42的外径比孔22a的内径大、为过盈配合，固定销40的第1贯通部分42被压入孔22a中。另外，单点划线B与单点划线C之间的部分的固定销40的第2贯通部分43贯通在基座板31设置的孔31a。第2贯通部分43的外径比第1贯通部分42大，在第1贯通部分42与第2贯通部分43之间产生台阶。另外，与第1贯通部分42同样，第2贯通部分43的外径比孔31a的内径大、为过盈配合，固定销40的第2贯通部分43与第1贯通部分42同样，被压入孔31a中。固定销40的上部凸缘44比第2贯通部分43以及孔31a的内径大，构成为其上表面与基座板31的下表面紧密接触。另外，在基座板31的孔31a的周围的冷却器下壁22的侧面上设有圆环状的槽36，在其中安装有O型圈36a。同样在固定销40的上部凸缘44的基座板侧面上也设有圆环状的槽48，在其中安装有O型圈48a。如果固定销40被压入基座板31与冷却器下壁22而将第1贯通部分42固定于冷却器下壁22，则基座板31被夹入冷却器下壁22与固定销40的上部凸缘44之间而被固定于冷却器下壁22下表面。此时，各O型圈36a、48a在槽36、48的壁面与冷却器下壁22、基座板31之间被压变形，制冷剂不会通过孔22a、31a而泄漏。
如果如上所述那样构成的电力转换装置100工作，则在开关元件32产生的热量会从开关元件32向基座板31、冷却器下壁22传递，由在冷却器20的冷却流道21中流动的制冷剂带到电力转换装置100的外部。另外，在搭载于控制电路基板33的电力元件34产生的热量从电力元件通过控制电路基板33、从固定销40的下部凸缘47的下表面通过支柱部分46，到达上端部分41。上端部分41突出到冷却流道21之中，所以到达上端部分41的热量由制冷剂带到电力转换装置100的外部。由此，在本实施方式中，与现有技术相比能够有效地冷却控制电路基板33、电力元件34。而且，能够这样有效地冷却控制电路基板33、电力元件34，所以如图2所示，能够将直流/直流转换器30的控制电路基板33配置于变速驱动桥80侧使电力转换装置100小型化。
另外，在本实施方式的电力转换装置100中，固定销40兼具有将基座板31固定于冷却器下壁22的功能与将控制电路基板33从基座板31离开地支撑的功能，所以不需要分别配置用于将基座板31固定于冷却器下壁22的螺栓与用于支撑控制电路基板33的支柱。因此，如图3所示，能够较宽地获得画斜线的可搭载开关元件区域37，能够使电力转换装置100小型化。该可搭载开关元件区域37是从基座板31的外周将固定销40的上部凸缘44的周围的单点划线表示的不可搭载开关元件区域除去后的区域。进而，在电力转换装置100直接固定于变速驱动桥80的情况下，为了防止控制电路基板33的共振，需要使支柱的根数增加，但本实施方式的固定销40兼具有将基座板31固定于冷却器下壁22的功能与将控制电路基板33从基座板31离开地支撑的功能，而且上端部分41突出到冷却流道21之中，所以即使增加固定销40的根数可搭载开关元件区域37减少即可，并且通过固定销40的根数的增加能够更有效地进行控制电路基板33、电力元件34的冷却。
在维修时，本实施方式的电力转换装置100，将将下部壳体10固定于变速驱动桥80的螺栓13拆下，将电力转换装置100整体从变速驱动桥80拆下，然后将下表面的螺栓17拆下而将下部盖16拆下，将固定控制电路基板33的螺栓35拆下，便能够容易地进行直流/直流转换器30的控制电路基板33的更换作业。也就是，即使不将收纳有变换器的控制电路基板等的中间壳体60、上部壳体70从上侧按顺序分解而拆下，也能够通过将电力转换装置100整体从变速驱动桥80反复拆下而容易地更换直流/直流转换器30的控制电路基板33。另外，不需要将收纳有变换器的控制电路基板等的中间壳体60、上部壳体70分解，所以在维修时能够抑制异物混入这些壳体之中。
在以上说明的实施方式中，说明了固定销40的第1、第2贯通部分42、43被分别压入冷却器下壁22的孔22a、基座板31的孔31a的情况，但也可以将第1贯通部分42压入孔22a，在第2贯通部分43与孔31a之间具有间隙。
以下，参照图4，对本发明的其他的实施方式进行说明。对于与参照图1至图3说明了的实施方式同样的部分标注同样的附图标记，将说明省略。图4所示的实施方式构成为，将参照图2（b）说明了的实施方式的第1贯通部分42设为螺纹部51，将冷却器下壁22的孔22a设为螺纹孔22b，孔31a的直径比第2贯通部分43的直径稍大使得基座板31的孔31a与第2贯通部分43之间产生很小的间隙。另外，如图4所示，本实施方式的固定销40的上端部分41的直径构成为比螺纹部51的螺纹槽直径小。
在本实施方式中，将固定销40的螺纹部51拧到冷却器下壁22的螺纹孔22b中而将基座板31夹入冷却器下壁22与固定销40的上部凸缘44之间、固定，构成为通过将各O型圈36a、48a压变形而防止制冷剂通过螺纹孔22b泄漏。
本实施方式起到与先前参照图1至图3说明了的实施方式同样的效果。进而，本实施方式不但能够容易地更换控制电路基板33，而且还能够通过将固定销40的拧入松开而将基座板31拆下，所以在开关元件32故障的情况下也能够不将收纳有变换器等的中间壳体60、上部壳体70分解地容易地进行开关元件32的更换。
附图标记说明
10：下部壳体，11：侧壁，12：下部凸缘，
13、15、17、35、61：螺栓，16：下部盖，20：冷却器，
21：冷却流道，22：冷却器下壁，22a、31a：孔，22b：螺纹孔，
23：冷却器上壁，24a：制冷剂入口，24b：制冷剂出口，
30：直流/直流转换器，31：基座板，32：开关元件，
33：控制电路基板，34：电力元件，36、48：槽，36a、48a：O型圈，
37：可搭载开关元件区域，40：固定销，41：上端部分，
42：第1贯通部分，43：第2贯通部分，44：上部凸缘，
46：支柱部分，47：下部凸缘，51：螺纹部，60：中间壳体，
70：上部壳体，80：变速驱动桥，100：电力转换装置。

Claims (18)

1.一种电力转换装置，包含：
冷却器，其具有在内部制冷剂流通的冷却流道；
基座板，其安装有开关元件；
控制电路基板，其安装有电力元件；和
固定销，其将所述基座板固定于所述冷却器的冷却流道壁上，并且支撑所述控制电路基板使其与所述基座板分离；
该电力转换装置的特征在于：
所述固定销的一端，贯通所述基座板与所述冷却流道壁而到达冷却流道之中，所述固定销在该冷却流道壁的贯通部分与冷却流道壁紧固，另一端向与所述冷却流道壁相反的方向延伸而将所述控制电路基板固定于其顶端。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述电力转换装置搭载于变速驱动桥上。
3.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述固定销的贯通了冷却流道壁的贯通部分被压入冷却流道壁。
4.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
所述固定销的贯通了冷却流道壁的贯通部分被压入冷却流道壁。
5.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
电力转换装置为直流/直流转换器。
6.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
电力转换装置为直流/直流转换器。
7.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：
电力转换装置为直流/直流转换器。
8.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
所述电力转换装置的所述基座板与所述控制电路基板被配置于所述变速驱动桥与所述冷却器之间。
9.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：
所述电力转换装置的所述基座板与所述控制电路基板被配置于所述变速驱动桥与所述冷却器之间。
10.根据权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于：
所述电力转换装置的所述基座板与所述控制电路基板被配置于所述变速驱动桥与所述冷却器之间。
11.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述固定销的贯通了冷却流道壁的贯通部分被拧入冷却流道壁而固定。
12.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
所述固定销的贯通了冷却流道壁的贯通部分被拧入冷却流道壁而固定。
13.根据权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于：
所述固定销的贯通了冷却流道壁的贯通部分被拧入冷却流道壁而固定。
14.根据权利要求8所述的电力转换装置，其特征在于：所述固定销的贯通了冷却流道壁的贯通部分被拧入冷却流道壁而固定。
15.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：所述控制电路基板，通过贯通所述控制电路基板的螺栓而被固定于所述固定销的所述顶端。
16.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：所述控制电路基板，通过贯通所述控制电路基板的螺栓而被固定于所述固定销的所述顶端。
17.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于：所述控制电路基板，通过贯通所述控制电路基板的螺栓而被固定于所述固定销的所述顶端。
18.根据权利要求12所述的电力转换装置，其特征在于：所述控制电路基板，通过贯通所述控制电路基板的螺栓而被固定于所述固定销的所述顶端。
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