CN103688458B - 电力转换装置 - Google Patents

电力转换装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103688458B
CN103688458B CN201280035811.4A CN201280035811A CN103688458B CN 103688458 B CN103688458 B CN 103688458B CN 201280035811 A CN201280035811 A CN 201280035811A CN 103688458 B CN103688458 B CN 103688458B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bus
holding member
circuit substrate
drive circuit
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280035811.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103688458A (zh
Inventor
筱原秀一
中岛贤市郎
佐佐木要
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Publication of CN103688458A publication Critical patent/CN103688458A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103688458B publication Critical patent/CN103688458B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/36Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/40Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14322Housings specially adapted for power drive units or power converters wherein the control and power circuits of a power converter are arranged within the same casing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14329Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927Liquid coolant without phase change
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601Structure
    • H01L2224/0603Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29299Base material
    • H01L2224/293Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29338Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29339Silver [Ag] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/33Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/331Disposition
    • H01L2224/3318Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/33181On opposite sides of the body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401Disposition
    • H01L2224/40135Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/40137Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73215Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73221Strap and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/83801Soldering or alloying
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8384Sintering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1306Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

电力转换装置具备:多个动力模块;第一壳体,其收纳多个动力模块,且形成有供制冷剂流通的流路;多个交流母线,它们分别与多个动力模块的交流端子连接;保持部件,其保持多个交流母线并被固定于第一壳体,且形成有向与该第一壳体相反的方向的上方突出的定位销;电流传感器模块,其具有多个电流传感器、框体及引线端子,所述多个电流传感器分别检测多个交流母线的交流电流,所述框体将多个电流传感器保持为一体,并且形成模块定位用贯通孔,所述引线端子从框体向上方突出;以及驱动电路基板,其在配置于保持部件上的框体的上方配置,并形成有引线端子用通孔以及基板定位用贯通孔,其中定位销的前端比从配置于保持部件的框体突出的引线端子的前端更向上方突出。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及一种驱动旋转电机的电力转换装置。
背景技术
在专利文献1中记载有一种搭载在混合动力汽车等混合动力车辆上的用于驱动旋转电机的电力转换装置。电力转换装置在3相的每一相具备动力模块,而该动力模块具备动力半导体元件。来自各动力模块的交流电经母线输出。在各母线流通的电流由霍尔传感器等电流传感器检测,该传感器信号经设于电流传感器的引线端子,被输出向控制动力半导体元件的控制电路基板。
从使电力转换装置整体小型化的观点出发,优选尽可能缩窄电流传感器和控制电路基板的间隙。为此,在专利文献1记载的电力转换装置中,采用的是将设于电流传感器的引线端子直接连接到控制电路基板的通孔的结构。
在专利文献1中,具备电流传感器元件的传感器块在每一相被分割,并将它们分别固定在同一吸热器上。而且,将从各传感器块向上方突出的引线端子插入到形成于控制电路基板的通孔。在各传感器块上设有定位销,将定位销插通在形成于控制电路基板的贯通孔中,从而用于将引线端子插入通孔时的基板与传感器块的定位。
【在先技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本国特开2006-81311号公报
但是,由于各传感器块在吸热器上被分别定位,因此若各传感器块间的定位精度不高的话,则有在各传感器块与控制电路基板之间得不到足够的定位精度的缺点。即,容易产生即使一部分传感器块的引线端子可以插入通孔,但其他传感器块的引线端子无法插入的状况。在这种情况下,就需要重新将各传感器块向吸热器上固定,作业效率不好。
发明内容
根据本发明的一方式,电力转换装置具备:
具有将直流电流转换为交流电流的动力半导体元件的多个动力模块;
第一壳体,其收纳多个动力模块,且形成有供用于冷却多个动力模块的制冷剂流通的流路;
多个交流母线,它们分别与多个动力模块的交流端子连接,且用于输出交流电流;
保持部件,其保持多个交流母线并被固定于第一壳体,且形成有向与该第一壳体相反的方向的上方突出的定位销;
电流传感器模块,其具有多个电流传感器、框体及引线端子,所述多个电流传感器分别检测多个交流母线的交流电流,所述框体配置在保持部件上,并将多个电流传感器保持为一体,并且形成供定位销插通的模块定位用贯通孔,所述引线端子以从该框体向上方突出的方式设置,并输出多个电流传感器的各检测信号;以及
驱动电路基板,其在配置于保持部件上的框体的上方配置,并形成有供引线端子插通的引线端子用通孔以及供定位销插通的基板定位用贯通孔,且安装有基于检测信号来驱动动力半导体元件的电路,
其中定位销的前端比从配置于保持部件的框体突出的引线端子的前端更向上方突出。
发明效果
根据本发明,可以实现电力转换装置的组装作业性的提高。
附图说明
图1是表示适用本发明的一实施方式的电力转换装置的情况的混合动力汽车的控制框图。
图2是说明逆变器电路140的构成的图。
图3是电力转换装置200的外观立体图。
图4是表示卸下了交流连接器187以及直流连接器138的电力转换装置200的图。
图5是表示卸下了直流接口137以及交流接口185的电力转换装置200的图。
图6是表示从流路形成体12卸下了外壳10的状态的图。
图7是电力转换装置200的分解立体图。
图8是由流路形成体12以及下罩420构成的下侧壳体的立体图。
图9是从背面侧观察下侧壳体的分解立体图。
图10是动力模块的立体图。
图11是动力模块的剖面图。
图12是模块密封体302的立体图。
图13是电容器模块500的外观立体图。
图14是表示收纳了动力模块300U~300W以及电容器模块500的流路形成体12的图。
图15是流路形成体12的水平剖面图。
图16是说明动力模块300U~300W的配置的模式图。
图17是在图14所示的结构上进一步配置了母线组合体800的图。
图18是母线组合体800的立体图。
图19是说明基于定位销806a对驱动电路基板22的定位的说明图。
图20是表示交流母线802U与动力模块300U~300W的交流端子321的连接部分的图。
图21是说明基于钩803a的对交流母线802U的卡止动作的图。
图22是交流母线802U的输出端附近的剖面图。
图23是表示载置在驱动电路基板22上的绝缘片220的图。
图24是电力转换装置200的剖面图。
图25是表示保持部件803的固定部分的剖面图。
图26是表示保持部件803的固定构造的其他例子的图。
图27是说明在框体180b内设置的电流传感器的图。
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。图1是表示混合动力汽车(以下记为“HEV”)的控制框图。发动机EGN以及马达发电机MG1产生车辆行驶用转矩。另外,马达发电机MG1不仅产生旋转转矩,而且具有将从外部施加于马达发电机MG1的机械能量转换为电力的功能。
马达发电机MG1例如是同步机或者感应机,如上所述,根据运转方法的不同,可作为马达动作,也可作为发电机动作。当将马达发电机MG1搭载于汽车的情况下,希望以小型而得到高输出,使用钕等磁石的永磁铁型的同步电动机合适。另外,永磁铁型的同步电动机与感应电动机相比,转子的发热少,从这一观点出发,用于汽车也优越。
发动机EGN的输出侧的输出转矩经动力分配机构TSM传递给马达发电机MG1,来自动力分配机构TSM的旋转转矩或者马达发电机MG1产生的旋转转矩经传动装置TM以及差速齿轮DEF而被传递给车轮。另一方面,在再生制动的运转时,从车轮将旋转转矩传递给马达发电机MG1,基于供给来的旋转转矩,产生交流电。产生的交流电如后所述,由电力转换装置200转换为直流电,对高电压用的蓄电池136进行充电,充电后的电力再次作为行驶能量使用。
下面,对电力转换装置200进行说明。逆变器电路140经直流连接器138而与蓄电池136电连接,在蓄电池136与逆变器电路140相互间进行电力的授受。在使马达发电机MG1作为马达动作的情况下,逆变器电路140基于通过直流连接器138而从蓄电池136供给的直流电,产生交流电,并通过交流端子188将交流电向马达发电机MG1供给。由马达发电机MG1和逆变器电路140构成的结构作为电动发电单元而动作。
需要说明的是,在本实施方式中,通过利用蓄电池136的电力使电动发电单元作为电动单元动作,从而能够仅由马达发电机MG1的动力进行车辆的驱动。进而,在本实施方式中,使电动发电单元作为发电单元并在发动机120的动力或者来自车轮的动力的作用下动作而发电,由此可以对蓄电池136充电。
另外,虽在图1中省略,但蓄电池136还可以用作用来驱动辅机用的马达的电源。作为辅机用的马达,例如,驱动空调的压缩机的马达、或者驱动控制用的液压泵的马达。从蓄电池136将直流电供应给辅机用动力模块,辅机用动力模块产生交流电并供应给辅机用的马达。辅机用动力模块具有与逆变器电路140基本上同样的电路结构以及功能,对供应给辅机用的马达的交流的相位或频率、电力进行控制。需要说明的是,电力转换装置200具备用于使供应给逆变器电路140的直流电平滑化的电容器模块500。
电力转换装置200具备通信用的连接器21,通信用的连接器21用于从上位的控制装置接收指令或者向上位的控制装置发送表示状态的数据。电力转换装置200基于从连接器21输入的指令,通过控制电路172计算马达发电机MG1的控制量,进而计算是作为马达运转还是作为发电机运转,基于运算结果,产生控制脉冲,将该控制脉冲供应给驱动电路174。驱动电路174基于供给的控制脉冲,产生用于控制逆变器电路140的驱动脉冲。
下面,结合图2说明逆变器电路140的电路的结构。需要说明的是,以下,使用绝缘栅型双极晶体管作为半导体元件,以下简记为IGBT。通过作为上臂动作的IGBT328以及二极管156以及作为下臂动作的IGBT330以及二极管166,构成上下臂的串联电路150。逆变器电路140对应于要输出的交流电的U相、V相、W相这3相而具备该串联电路150。
在该实施方式中,这3相对应于马达发电机MG1的电枢绕组的3相的各相绕组。3相的各自的上下臂的串联电路150从串联电路的中点部分即中间电极169输出交流电。该中间电极169通过交流端子159以及交流端子188而连接于作为通向马达发电机MG1的交流电力线的、以下说明的交流母线802。
上臂的IGBT328的集电极153经正极端子157而与电容器模块500的正极侧的电容器端子506电连接。另外,下臂的IGBT330的发射极经负极端子158而与电容器模块500的负极侧的电容器端子504电连接。
控制电路172从上位的控制装置经连接器21而接收控制指令,基于此产生控制脉冲,并供应给驱动电路174。控制脉冲是用于控制构成逆变器电路140的各相的串联电路150的构成其上臂或者下臂的IGBT328或IGBT330的控制信号。
驱动电路174基于上述控制脉冲,将用于控制构成各相的串联电路150的上臂或者下臂的IGBT328或IGBT330的驱动脉冲供应给各相的IGBT328或IGBT330。IGBT328或IGBT330基于来自驱动电路174的驱动脉冲,进行导通或者断开动作,将从蓄电池136供给的直流电转换为三相交流电。该被转换的电力供应给马达发电机MG1。
IGBT328具备集电极153、信号用发射极155、栅电极154。另外,IGBT330具备集电极163、信号用的发射极165、栅电极164。二极管156电连接在集电极153和发射极155之间。另外,二极管166电连接在集电极163和发射极165之间。
作为开关用动力半导体元件,可使用金属氧化物半导体型场效应晶体管(以下简记为MOSFET),此时,不需要二极管156或二极管166。作为开关用动力半导体元件,IGBT适于直流电压比较高的情况,MOSFET适于直流电压比较低的情况。
电容器模块500具备:正极侧的电容器端子506、负极侧的电容器端子504、正极侧的电源端子509、负极侧的电源端子508。来自蓄电池136的高电压的直流电经直流连接器138,被供应给正极侧的电源端子509、负极侧的电源端子508,并从电容器模块500的正极侧的电容器端子506以及负极侧的电容器端子504被供应给逆变器电路140。
另一方面,从交流电被逆变器电路140转换成的直流电,被从正极侧的电容器端子506、负极侧的电容器端子504供应给电容器模块500,并从正极侧的电源端子509、负极侧的电源端子508经直流连接器138被供应给蓄电池136,积蓄在蓄电池136中。
控制电路172具备用于对IGBT328以及IGBT330的开关时刻进行运算处理的微机(以下,记为“微机”)。作为向微机输入的输入信息,比如有:对马达发电机MG1所要求的目标转矩值、从串联电路150供应给马达发电机MG1的电流值、以及马达发电机MG1的转子的磁极位置。
目标转矩值基于从未图示的上位的控制装置输出的指令信号。电流值是基于后述的电流传感器模块180的检测信号而被检测的值。磁极位置是基于从设于马达发电机MG1的解析器等旋转磁极传感器(未图示)输出的检测信号而被检测的位置。在本实施方式中,电流传感器模块180以检测3相的电流值的情况为例,但可以检测2相部分的电流值,也可以通过运算求出3相部分的电流。
控制电路172内的微机基于目标转矩值,计算马达发电机MG1的d轴、q轴的电流指令值,基于该计算的d轴、q轴的电流指令值与被检测到的d轴、q轴的电流值之间的差量,计算d轴、q轴的电压指令值,基于被检测到的磁极位置,将该计算的d轴、q轴的电压指令值转换为U相、V相、W相的电压指令值。而且,微机基于基本波(正弦波)和搬送波(三角波)的比较,生成脉冲状的调制波,并将该生成的调制波作为PWM(脉冲宽度调制)信号输出给驱动电路174,其中,所谓基本波(正弦波)是基于U相、V相、W相的电压指令值的波形。
驱动电路174在驱动下臂的情况下,将放大了PWM信号的驱动信号输出给对应的下臂的IGBT330的栅电极。另外,驱动电路174在驱动上臂的情况下,在将PWM信号的基准电位的水平(level)转换为上臂的基准电位的水平后将PWM信号放大,将其作为驱动信号,向对应的上臂的IGBT328的栅电极分别输出。
另外,控制电路172内的微机进行异常探测(过电流、过电压、过温度等),保护串联电路150。为此,向控制电路172输入传感信息。例如,从各臂的信号用的发射极155以及信号用的发射极165向各IGBT328和IGBT330的发射极流动的电流的信息被输入给对应的驱动部(IC)。由此,各驱动部(IC)进行过电流探测,在探测到过电流的情况下,使对应的IGBT328、IGBT330的开关动作停止,保护对应的IGBT328、IGBT328、330不受过电流影响。
从设于串联电路150的温度传感器(未图示),将串联电路150的温度的信息输入微机。另外,向微机输入串联电路150的直流正极侧的电压的信息。微机基于这些信息进行过温度探测以及过电压探测,在探测到过温度或者过电压的情况下,使所有的IGBT328、IGBT330的开关动作停止。
图3是电力转换装置200的外观立体图,图4是表示从图3所示的电力转换装置200卸下交流连接器187以及直流连接器138的状态。本实施方式的电力转换装置200通过做成平面形状为大致正方形的长方体形状,实现小型化,另外,具有容易向车辆上安装的效果。8是盖,10是外壳,12是流路形成体,13是冷却介质的入口配管,14是出口配管,420是下罩。盖8、外壳10、流路形成体12以及下罩420构成电力转换装置200的壳体。连接器21是为了与外部连接而设置的信号用的连接器。
盖8被固定于收纳构成电力转换装置200的电路零件的外壳10的上部开口部。固定于外壳10的下部的流路形成体12保持后述的动力模块300以及电容器模块500,并且被冷却介质冷却。作为冷却介质,例如大多情况下使用水,以下,作为冷却水进行说明。入口配管13以及出口配管14设于流路形成体12的一侧面,从入口配管13供给的冷却水流入流路形成体12内的后述的流路19,从出口配管14排出。
装配交流连接器187的交流接口185以及装配直流连接器138的直流接口137被设于外壳10的侧面。交流接口185被设置于设有配管13、14的侧面。在交流接口185装配的交流连接器187的交流配线187a穿过配管13、14之间而向下方延伸。直流接口137被设置在与设有交流接口185的侧面相邻的侧面,在直流接口137装配的直流连接器138的直流配线138a也向电力转换装置200的下方延伸。
如此,交流接口185和配管13、14配置在同一侧面12d的一侧,交流配线187a以穿过配管13、14之间的方式被引出向下方,因此,可以减小配管13、14和交流连接器187以及交流配线187a所占的空间,可以降低装置整体的大型化。另外,由于相对于配管13、14将交流配线187a引出向下方,因此交流配线187a的处理变容易,生产率提高。
图5是表示从图4所示的电力转换装置200卸下了盖8、直流接口137以及交流接口185的状态的图。在外壳10的一侧面形成有固定交流接口185的开口10a,在相邻的另一侧面形成有固定直流接口137的开口10b。从开口10a突出三条交流母线802,即,U相交流母线802U、V相交流母线802V以及W相交流母线802W,从开口10b突出直流电源端子508、509。
图6是表示图5中从流路形成体12卸下了外壳10的状态的图。外壳10具有两个收纳空间,并由隔壁10c划分为上部收纳空间和下部收纳空间。即,和盖8一起作为上侧壳体起作用的外壳10具备侧壁10e和作为顶板的隔壁10c,在隔壁10c的上表面固定连接有连接器21的控制电路基板20,在隔壁10c的下侧的下部收纳空间收纳驱动电路基板22以及后述的母线组合体800。在控制电路基板20上安装图2所示的控制电路172,在驱动电路基板22上安装驱动电路174。
母线组合体800由螺栓等固定于流路形成体12。在母线组合体800设有多个向上方突出的支柱807a,在这些支柱807a上固定驱动电路基板22。即,驱动电路基板22在母线组合体800的上方与母线组合体800对置配置。控制电路基板20和驱动电路基板22由平缆线(参照后述的图7)连接。平缆线穿过形成于隔壁10c的狭缝状的开口10d,从下部收纳空间被拉出向上部收纳空间。
图7是电力转换装置200的分解立体图。在盖8的内侧的、即外壳10的上部收纳空间,配置有如上所述安装了控制电路172的控制电路基板20。在盖8上形成有连接器21用的开口8a。从连接器21供给使电力转换装置200内的控制电路动作的低电压的直流电。
在详细情况后述的流路形成体12上形成有供从入口配管13流入的冷却水流动的流路。流路形成沿流路形成体12的三个侧面流动那样的コ字形状的流路。从入口配管13流入的冷却水从コ字形状流路的一端流入流路内,在流过流路内后,从与流路的另一端连接的出口配管14流出。
在流路的上表面形成有三个开口部402a~402c,内置了串联电路150(参照图1)的动力模块300U、300V、300W从这些开口部402a~402c插入流路内。在动力模块300U内置U相的串联电路150,在动力模块300V内置V相的串联电路150,在动力模块300W内置W相的串联电路150。这些动力模块300U~300W是同一构成,外观形状也是同一形状。开口部402a~402c由插入的动力模块300U~300W的凸缘部堵塞。
在与下罩420一起构成下侧壳体的流路形成体12上,以被コ字形状的流路包围的方式形成有用于收纳电装零件的收纳空间405。在本实施方式中,在该收纳空间405收纳有电容器模块500。收纳于收纳空间405的电容器模块500被在流路内流动的冷却水冷却。在电容器模块500的上方配置有装配了交流母线802U~802W的母线组合体800。母线组合体800被固定于流路形成体12的上表面。在母线组合体800上固定电流传感器模块180。
驱动电路基板22通过被固定于设于母线组合体800的支柱807a,由此被配置在母线组合体800的上方。如上所述,控制电路基板20和驱动电路基板22由平缆线连接。平缆线穿过形成于隔壁10c的狭缝状的开口10d,并从下部收纳空间被拉出向上部收纳空间。
如此,动力模块300U~300W和驱动电路基板22和控制电路基板20在高度方向上呈阶层配置,控制电路基板20配置在离强电系统的动力模块300U~300W最远的部位,因此,能够减少开关噪音等混入控制电路基板20侧。进而,驱动电路基板22和控制电路基板20配置在由隔壁10c划分的另一收纳空间,因此隔壁10c作为电磁屏蔽件起作用,能够降低从驱动电路基板22混入控制电路基板20的噪音。需要说明的是,外壳10由铝等金属材料形成。
进而,由于在一体形成于外壳10的隔壁10c上固定控制电路基板20,所以相对于来自外部的振动而言,控制电路基板20的机械的共振频率变高。因此,难以受到来自车辆侧的振动的影响,可靠性提高。
图8是由流路形成体12以及下罩420构成的下侧壳体的立体图,图9是从背面侧观察下侧壳体的分解立体图。如图8所示,流路形成体12是平面形状大致为正方形的长方体,在其侧面12d设有入口配管13以及出口配管14。需要说明的是,侧面12d的设有配管13、14的部分形成为台阶状。如图9所示,流路19(19a、19b、19c)以沿着剩余的三个侧面12a~12c的方式形成为コ字形状。而且,在流路形成体12的背面侧,形成有具有与流路19的横剖面形状大致相同形状的、连成一个的コ字形状的开口部404。该开口部404被コ字形状的下罩420堵塞。在下罩420与流路形成体12之间设置密封部件409a,以保证气密性。
呈コ字形状的流路19沿着冷却水的流动方向被分为三个流路区间19a、19b、19c。虽然详细后述,但第一流路区间19a沿着与设有配管13、14的侧面12d对置的位置的侧面12a设置,第二流路区间19b沿着与侧面12a的一侧相邻的侧面12b设置,第三流路区间19c沿着与侧面12a的另一侧相邻的侧面12c设置。冷却水从入口配管13流入流路区间19b,如虚线箭头所示,按照流路区间19b、流路区间19a、流路区间19c的顺序流动,并从出口配管14流出。
如图8所示,在流路形成体12的上表面侧,在与流路区间19a对置的位置形成有平行于侧面12a的长方形的开口部402a,在与流路区间19b对置的位置形成有平行于侧面12b的长方形的开口部402b,在与流路区间19c对置的位置形成有平行于侧面12c的长方形的开口部402c。通过这些开口部402a~402c,将动力模块300U~300W插入流路19内。
如图9所示,在下罩420上,在与上述的开口部402a~402c对置的位置,分别形成有朝向流路19的下侧突出的凸部406。当从流路19侧观察时,这些凸部406为凹陷,从开口部402a~402c插入的动力模块300U~300W的下端部分进入这些凹陷。流路形成体12形成为使开口部404与开口部402a~402c对置,因此通过铝铸造容易制造。
如图8所示,在流路形成体12上设有矩形的收纳空间405,矩形的收纳空间405的三条边被流路19包围而形成。在该收纳空间405收纳电容器模块500。被流路19包围的收纳空间405是长方体形状,所以可将电容器模块500设成长方体形状,电容器模块500的生产率好。
图10是动力模块的立体图。图11是动力模块的剖面图。上述动力模块300U~300W都是相同的构造,在图10中表示其中之一(记为300)。需要说明的是,在图10、11中,信号端子335U对应于图2所示的栅电极154,信号端子335L对应于图2所示的栅电极164,信号端子336对应于与图2所示的信号用发射极155、165连接的信号端子。另外,直流正极端子315B对应于图2所示的正极端子157,直流负极端子319B对应于图2所示的负极端子158,交流端子321对应于图2所示的交流端子159。
如图10、11所示,动力模块300U将由密封树脂348密封的模块密封体302封入罐型冷却器即模块壳体304内。在此,所谓罐型冷却器,是指一面具有插入口而另一面具有底的呈筒形的冷却器。在模块壳体304的插入口部分组装中继端子600,中继端子600是将直流正极端子315B、直流负极端子319B、交流端子321以及信号端子335U、335L一体成型而成的。
如图11所示,模块壳体304包括框体371、第一散热部件370A和第二散热部件370B。在第一散热部件370A以及第二散热部件370B的外表面配置有多个散热片305。对于框体371与散热部件370A、370B的接合,例如可采用熔融焊接或固相接合等方法。
图12是模块密封体302的立体图,为了了解内部结构,省略密封树脂348的图示。直流正极侧的导体板315与交流输出侧的导体板316配置成大致同一平面状。如图11所示,在导体板315上固定安装上臂侧的IGBT328的集电极与上臂侧的二极管156的阴极电极。在导体板316上固定安装下臂侧的IGBT330的集电极与下臂侧的二极管166的阴极电极。
同样,交流导体板318与直流导体板319配置成大致同一平面状。在交流导体板318上固定安装上臂侧的IGBT328的发射极与上臂侧的二极管156的阳极电极。在导体板319上固定安装下臂侧的IGBT330的发射极与下臂侧的二极管166的阳极电极。需要说明的是,如图11所示,各动力半导体元件隔着金属接合件160而分别固定安装在设于各导体板的凸状的元件固定安装部322上。金属接合件160例如是焊料件或含有银片以及微细金属粒子的低温烧结接合件等。
各动力半导体元件是板状的扁平构造,该动力半导体元件的各电极形成于表背面。如图11所示,动力半导体元件被导体板315与导体板318夹着,或被导体板316与导体板319夹着。即,导体板315与导体板318为隔着IGBT328以及二极管156而大致平行地对置的层叠配置。同样,导体板316与导体板319为隔着IGBT330以及二极管166而大致平行地对置的层叠配置。另外,导体板316与导体板318经中间电极329而连接。通过该连接而实现上臂电路与下臂电路的电连接,形成上下臂串联电路。
需要说明的是,还可以采用MOSFET(Metal-OxideSemiconductorField-EffectTransistor:金属氧化膜半导体场效应晶体管),来代替IGBT328、330。另外,金属接合件160也可以采用热传导率高且环境性优越的无铅焊料等,例如,Sn-Cu焊料、Sn-Ag-Cu焊料、Sn-Ag-Cu-Bi焊料等。
在由导体板从两面夹着动力半导体元件而固定后,搭载用于与驱动基板连接的信号电极。将上臂侧IGBT328的栅电极与信号端子325U、以及将下臂侧IGBT330的栅电极与信号端子325L分别用接合线327、接合带等连接。线、带可以采用铝。另外,还可以使用焊料等的金属接合件160而将信号端子325U连接于栅电极。信号端子325U可以采用纯铜或者铜合金。
为了提高可靠性以及保持导体板,连接了信号电极的模块密封体302被密封树脂348树脂密封。密封树脂348使用环氧树脂,通过传递模塑成形。此时,导体板315、316、318、319的外侧的面323为向模块壳体304的散热面,所以从密封树脂348露出。露出的面积优选比凸部的面积大。由此,可以确保热传导路径,可以期待散热性提高。
在被传递模塑的模块密封体302上接合用于与驱动电路基板22连接的中继端子600。直流正极端子315B与导体板315接合,直流负极端子319B与导体板319接合,交流端子321与导体板316接合。信号端子325U、325L分别与信号端子335U、335L接合。作为接合方法,采用熔融焊接、或者固相接合。如图10所示,设于中继端子600的各端子通过PPS(聚苯硫醚)等树脂400而被嵌入成形。
为了将模块密封体302封入模块壳体304,在模块密封体302配置高热传导性绝缘层333(图11),对模块壳体304加压,由高热传导性绝缘层333粘结第一散热部件370A以及第二散热部件370B与模块密封体302。此时,第一散热部件370A的外周部380优先变形,由此可不使第二散热部件370B、以及框体371变形。需要说明的是,在将模块密封体302插入模块壳体304时,通过使用螺钉350机械地固定模块密封体302与模块壳体304(参照图10),由此进行模块密封体302与模块壳体304的定位。最后,通过向模块壳体304内的间隙注入树脂并使其固化,由此将模块密封体302整体密封。
本实施例的高热传导性绝缘层333为在环氧树脂中分散有陶瓷粒子的树脂片。为了提高散热片的密接可靠性,可以预先在散热片表面设置粘结层。可使用热传导性比树脂优越的氧化铝、氮化硅、氮化铝等陶瓷片,也可以使用在陶瓷片的两面涂覆了散热油脂的片。在本实施例中,虽然使用片,但除了片以外,还可以使用油脂、复合物等。
图13是电容器模块500的外观立体图。在电容器模块500内设有多个电容器单体。在电容器模块500的上表面,接近与流路19对置的面500a、500b、500c,以突出的方式设有电容器端子503a~503c。电容器端子503a~503c对应于各动力模块300的正极端子157以及负极端子158而形成。电容器端子503a~503c形成同一形状,在构成电容器端子503a~503c的负极侧电容器端子504与正极侧电容器端子506之间设有绝缘片,确保端子间的绝缘。
在电容器模块500的侧面500d的上侧区域形成有突出部500e、500f。在突出部500e内安装放电电阻,在突出部500f内安装共态噪声对策用的Y电容器。另外,在从突出部500f的上表面突出的端子500g、500h上,安装图5所示的电源端子508、509。如图8所示,在开口402b、402c与侧面12d之间形成有凹部405a、405b,在将电容器模块500收纳于流路形成体12的收纳空间405时,突出部500e被收纳于凹部405a,突出部500f被收纳于凹部405b。
在突出部500e内安装的放电电阻是在逆变器停止时用于将积存于电容器模块500内的电容器单体中的电荷放电的电阻。收纳突出部500e的凹部405a被设于从入口配管13流入的冷却水的流路的正上方,因此,能够抑制放电时的放电电阻的温度上升。
图14是表示在开口部402a~402c固定动力模块300U~300W、在收纳空间405收纳电容器模块500的流路形成体12的图。在图14所示的例子中,在开口部402b固定U相的动力模块300U,在开口部402a固定V相的动力模块300V,在开口部402c固定W相的动力模块300W。之后,将电容器模块500收纳于收纳空间405,通过焊接等连接电容器侧的端子与各动力模块的端子。各端子从流路形成体12的上端面突出,从上方使焊接机接近而进行焊接作业。
需要说明的是,配置成コ字形状的各动力模块300U~300W的正极以及负极端子157、158连接于在电容器模块500的上表面突出设置的电容器端子503a~503c。三个动力模块300U~300W以包围电容器模块500的方式设置,因此,相对于电容器模块500而言的、各动力模块300U~300W的位置的关系等同,可使用同一形状的电容器端子503a~503c而平衡良好地连接于电容器模块500。因此,电容器模块500与动力模块300U~300W的电路常数在3相的各相中容易平衡,是电流容易出入的构造。
图15是将如图14所示那样配置了动力模块300U~300W以及电容器模块500的流路形成体12沿水平剖开的剖面图。如上所述,在流路形成体12上形成有コ字形状的流路19,在沿图示左侧的侧面12b形成的流路区间19b配置有U相动力模块300U。同样,在沿着与设有13、14的侧面12d相反一侧的侧面12a而形成的流路区间19a,配置V相动力模块300V,在沿着右侧的侧面12c而形成的流路区间19c配置W相动力模块300W。
在流路形成体12的侧面12d形成有开口12g、12h。开口12g经连通路12e而与流路区间19b连通。开口12h经连通路12f而与流路区间19c连通。在开口12g、12h配置的配管13、14以被压入的方式安装于连通路12e、12f。
图16是用于说明三个动力模块300U~300W的配置的模式图。需要说明的是,动力模块300U~300W具有同一构造、同一形状。流路形成体的侧面12b、12c的横向宽度至少需要是动力模块300U~300W的沿流路的长度L1与连通路的长度L2的合计程度。另一方面,对于侧面12a的横向宽度而言,至少需要是尺寸L1程度。当然,实际上,如图15所示的流路区间的连接部分等,需要考虑冷却水的流动而对尺寸进行若干调整。
为此,在要尽量减小电力转换装置200的设置面积的情况下,可考虑通过使俯视时的形状(平面形状)为大致正方形,从而实现电力转换装置200的小型化。如上所述,在沿着侧面12b、12c的方向需要有连通路,所以从小型化的观点出发,如图16所示,优选以在一对动力模块300U、300W之间的区域S1包含动力模块300V的一部分的方式,配置动力模块300V。
图16中的配置空间的图示横方向的尺寸(侧面12a的横向宽度尺寸),在设动力模块的厚度为L3时,至少是L1+2·L3左右。因此,只要按照纵方向的尺寸L1+L2+(L3-L4)与L1+L3是相同程度的方式设定L3以及L4,就能进一步减小俯视时的面积,还可以为大致正方形。此时,流路区间19a如图15所示,形成为穿过动力模块300U、300W之间的区域。需要说明的是,在图30所示的例子中,由于电容器模块500的尺寸所引起的制约,动力模块300U、300W的间隔比动力模块300V的尺寸L1稍大。
配管13、14以及它们被压入的连通路12e、12f的上部区域是中空的空间。因此,如图8所示,在该空间形成凹部405a、405b,如图14那样配置作为电容器模块500的放电电阻安装部的突出部500e和作为Y电容器安装部的突出部500f,由此,实现中空空间的有效利用,有助于电力转换装置200的小型化。通过将配管13、14的位置集约于一个侧面12d,从而从入口配管13到流路区间19b、以及从流路区间19c到出口配管14的冷却水的流动成为直线状,因此,可使压损极小。另外,能够抑制配管突出所导致的装置的设置空间变大,并且可以实现车载性的提高。进而,在将配管13、14压入连通路12e、12f时,由于只是在筐体的一面的压入作业,所以作业性以及生产率提高。
另外,由于以包围电容器模块500的三边的方式设置流路19,所以能够有效冷却电容器模块500。但是,本实施方式的电力转换装置200是车载用的,一般配置在发动机室内的情况较多。发动机室内由于来自发动机、行驶用马达等的热的缘故而温度较高,所以存在着热从周围侵入电力转换装置200的问题。但是,如图15所示,电容器模块500被流通冷却水的流路19包围三条边,因此能够有效切断来自装置周围的热侵入。
如图14所示,若在流路形成体12配置动力模块300U~300W以及电容器模块500,则如图17所示,在配置在电容器模块500的上方的方式将母线组合体800螺栓固定在流路形成体12上,并进行端子的焊接作业。驱动电路基板22以来自蓄电池136的直流电为电源。
如图2所示,动力模块300U~300W和电容器模块500与直流电源线并联连接。如图17所示,电容器模块500和驱动电路基板22由软线502连接。在软线502的一端设有用于与驱动电路基板22连接的连接器507,软线502的另一端连接于在电容器模块500上设置的端子501a、501b。
图18是母线组合体800的立体图。母线组合体800具备:U、V、W相的交流母线802U、802V、802W;用于保持固定交流母线802U~802W的保持部件803;及用于对在交流母线802U~802W流通的交流电流进行检测的电流传感器模块180。母线组合体800被螺栓固定在流路形成体12上。如此,一个保持部件803兼做交流母线802U~802W的保持部件与电流传感器模块180的保持部件,因此可以减少零件数量。
交流母线802U~802W分别由宽幅导体形成,并被保持在由绝缘性的树脂部件被覆(模塑)了金属基板的保持部件803上(表侧)。在保持部件803的表侧的面上,形成有多个向上方突出的支柱807a。在各支柱的上端部嵌入有形成了阳螺纹的嵌入部件,驱动电路基板22被螺钉固定在支柱807a的上端。如此,按照将交流母线802U~802W以及电流传感器模块180用共通的保持部件803保持、并且在形成于该保持部件803上的支柱807a固定驱动电路基板22的方式,形成为保持部件803兼做多个零件的保持机构的结构,因此可以实现零件数量的削减,并且还可以实现小型化。
另外,在保持部件803的表侧形成一对定位销806a。另一方面,在电流传感器模块180侧,在长边方向的两端部形成有供这些定位销806a所插通的贯通孔180a。电流传感器模块180从保持部件上方被载置于保持部件803上,并被螺钉固定,以使保持部件803的定位销806a分别插通在各贯通孔180a中。其结果是,电流传感器模块180被定位以及固定在保持部件803的规定位置。如图17所示,当将母线组合体800固定在流路形成体12上时,电流传感器模块180被配置成在接近流路形成体12的侧面12d的位置与侧面12d平行。
在电流传感器模块180的侧面分别形成有用于使交流母线802U~802W贯通的贯通孔181。电流传感器模块180在图18所示的细长的框体180b的内部沿着长边方向配置3组电流传感器。在形成有供母线贯通的贯通孔181的部分分别设有电流传感器,各电流传感器的引线端子182a从框体180b的上表面朝向上方突出。交流母线802U~802W贯穿各贯通孔181,其前端部分相互平行地突出。
图27是示意地表示在框体180b内设置的3组电流传感器之中的1组的构成的图。在框体180b的设有贯通孔181的部分,以包围母线802U的方式设有由磁性材料形成的C型的传感器芯51。在传感器芯51的间隙52配置有作为电流传感器的霍尔传感器53。霍尔传感器53检测间隙52的部分的磁场的强度。
由磁性材料形成的传感器芯51由于相对磁导率比空气的(相对磁导率=1)大,因此,交流母线802U的周围的磁通线以关在传感器芯51内的方式集中。其结果是,间隙52中的磁通密度变大,实现传感器灵敏度的提高。从霍尔传感器53输出的信号被放大电路54放大并从引线端子182a输出。
引线端子182a插通并接合在配置于电流传感器模块180上方的驱动电路基板22上所形成的通孔中。因此,保持部件803的定位销806a不仅贯穿而定位电流传感器模块180的框体180b,而且如图6所示,还插通在形成于驱动电路基板22的贯通孔中。
图19是说明基于定位销806a的驱动电路基板22的定位的图,是示意地表示搭载图18的电流传感器模块180的部分的图。如上所述,在保持部件803上,以向图示上方突出的方式形成支柱807a以及定位销806a。电流传感器模块180以使定位销806a插通在形成于框体180b的贯通孔180a中的方式被配置在保持部件806上,如图18所示,并被螺钉固定在保持部件803上。
接着,如图19(a)所示,为使定位销806a插通在形成于驱动电路基板22的贯通孔22a中,使驱动电路基板22向保持部件803方向(图的箭头方向)移动,并如图19(c)那样载置在支柱807a上。然后,使用螺钉230等将驱动电路基板22固定于支柱807a。在驱动电路基板22上形成有用于连接电流传感器模块180的引线端子182a的通孔222。定位销806a的前端被设定得比固定于保持部件803的电流传感器模块180的引线端子182a的前端高。即,图9(c)所示的Δh设定成Δh>0。
因此,在将驱动电路基板22载置于支柱807a上时,如图19(a)所示,最初定位销806a进入贯通孔22a。之后,驱动电路基板22在图的水平方向的位置被定位销806a限制了的状态下,被载置于支柱807a上。其结果是,能够防止驱动电路基板22的通孔222相对于电流传感器模块180的引线端子182a错位,可以实现组装作业性的提高。当然,即使按照Δh=0那样设定,也可以得到几乎同样的效果。
进而,在本实施方式中,3相的三个传感器元件被一体地设于电流传感器模块180,因此,不会产生每一传感器元件的组装误差。例如,当是将三个传感器元件分别独立地安装在保持部件803上的构造的情况下,为了与在驱动电路基板22上的通孔222的配置相同,需要精度良好地将各传感器元件安装在保持部件803上,使得在传感器元件间不会产生错位。另一方面,在本实施方式中,三个传感器元件作为电流传感器模块180而一体化,因此组装时,在传感器元件间不会产生错位。
如图17所示,在母线组合体800的下方设置的电容器模块500的端子501a、501b以及在母线组合体800的上方设置的驱动电路基板22由软线502连接。软线502以通过保持交流母线802U~802W的保持部件803的侧方的方式迂回,并从端子501a、501b被拉回到驱动电路基板22。如图18所示,在保持部件803上形成有:在拉回软线502时作为引导部件起作用的爪状的突起803c以及束带用的孔形成部803d。通过设置这样的引导部件,软线502的位置确定在适当的位置,在不与母线或端子干涉的情况下就能够容易拉回软线502。
需要说明的是,作为设置引导部件的部位,最少需要如下两个部位,其一是对在端子501a、501b和保持部件803之间的拉回进行规定的引导部件(突起803c),其二是对保持部件803和驱动电路基板22之间的拉回进行规定的引导部件(孔形成部803d)。需要说明的是,不用束带,还可以由多个爪状突起引导软线。
图20是表示交流母线802U与动力模块300U的交流端子321的连接部分的图。对于其他的相的交流母线802V、802W以及动力模块300V、300W的交流端子,也具有同样的连接构造。被保持于保持部件803的交流母线802U~802W在与输出端相反的一侧的端部,具有以垂直立起的方式形成的连接部805。该连接部805通过焊接连接于图10所示的动力模块300U~300W的交流端子321。
在本实施方式中,焊接时为了不使保持部件803上的交流母线802U~802W上下错位,在保持部件803设有对交流母线802U~802W的上下方向的移动进行限制的钩803a。其结果是,交流端子321和连接部805的定位精度提高,可使交流端子321以及连接部805的前端一致。通过使焊接部的高度一致,从而可以得到适当的熔深,可以实现焊接部的强度以及可靠性的提高。需要说明的是,在本实施方式中,虽然是通过焊接连接连接部805的结构,但也可以是通过螺钉固定等连接。
如图20所示,钩803a以从保持部件803的底面向上方突出的方式形成,在前端部分形成有爪状部8031。在交流母线802U上,接近连接部805而形成贯通孔8021,钩803a被插通于该贯通孔8021。而且,钩803a的前端部的爪状部8031卡合于交流母线802U的上表面。其结果是,交流母线802U的上下方向的移动被限制,防止连接部805相对于交流端子321向图示上方错开。
图21是说明基于钩803a对交流母线802U的卡止动作的图。如图21(a)所示,当使交流母线802U向保持部件803方向移动时,交流母线802U的贯通孔8021的缘抵接于钩803a的爪状部8031的斜面,钩803a发生弹性变形而倾斜。进而压下交流母线802U,如图21(b)所示,当将交流母线802U装配在保持部件803上时,倾斜的钩803a恢复原状,从而爪状部8031卡止交流母线802U的上表面。
如此,通过将交流母线802U装配于保持部件803,组装时通过简单操作(onetouch)就能够将交流母线802向保持部件803固定。而且,由于用钩803a卡止交流母线802U,所以能够防止交流母线802U的翘起或浮起,实现作业性的提高。
另外,如图18所示,在交流母线802U~802W的输出端的附近配置有电流传感器模块180。因此,当在交流母线802U~802W的输出端装卸交流连接器187时,为了相对于电流传感器模块180的传感器元件不错位,在保持部件803形成有凸部803b。
图22是交流母线802U的输出端8023的附近的剖面图。交流母线802U以贯通电流传感器模块180的方式设置,在该电流传感器模块180的检测位置与输出端之间形成有贯通孔8022。另一方面,在保持部件803的上表面侧形成有向上方突出的凸部803b,其凸部803b进入交流母线802U的贯通孔8022。其结果是,限制交流母线802U向水平方向移动。
当然,还可以将贯通孔8022以及凸部803b设置得相比电流传感器模块180的检测位置更靠连接部805一侧,但如图13那样设置于接近输出端的位置,由此,与由钩803a形成的部分的距离变长,具有对错位的限制效果更高的优点。
图23是表示载置在驱动电路基板22上的绝缘片220的图。如图6所示,若将母线组合体800固定于流路形成体12,并在支柱807a上固定驱动电路基板22,则通过螺栓紧固等将上侧的壳体即外壳10固定在构成下侧的壳体的流路形成体12上。其结果是,将交流母线802U~802W以及电流传感器模块180保持于保持部件803的母线组合体800和固定于母线组合体800的支柱807a的驱动电路基板22被收纳在由外壳10形成的收纳空间中。此时,在驱动电路基板22的正上方空出稍许间隙,配置外壳10的隔壁10c。
因此,在本实施方式中,为了提高驱动电路基板22与隔壁10c的电绝缘性,设置了图23所示的绝缘片220。绝缘片220是由PET片等绝缘材料形成的片状部件,上述的供定位销806a插通的定位用的贯通孔220a形成有两个。进而,在绝缘片220的驱动电路基板22侧的面固定安装散热片221。
图24是电力转换装置200的剖面图,是将散热片221的局部剖开的图。固定在支柱807a上的驱动电路基板22以使安装电路零件的面朝向保持部件803侧的方式被固定。另外,动力模块300的信号端子335U、335L以贯通驱动电路基板22的方式被连接,其前端向驱动电路基板22的图示上侧突出。
在图24所示的例子中,在驱动电路基板22的中央附近配置有变压器等发热零件224,固定安装于绝缘片220的散热片221被固定安装在与配置有发热零件的区域对置的位置上。当以定位销806a插通在散热片221的贯通孔220a中的方式将散热片221载置于驱动电路基板22上时,设于绝缘片220的散热片221被配置在驱动电路基板22的发热零件安装区域。因此,对于绝缘片220的组装而言,作业性非常好。
如图24所示,在隔壁10c的下侧的面上,以与设有散热片221的区域对置的方式,形成有下端平坦的凸部101。在本实施方式中,当将外壳10固定在流路形成体12上时,在该凸部101与驱动电路基板22的发热零件安装区域之间夹持散热片221。驱动电路基板22的热经散热片221被传递给隔壁10c,按照箭头所示那样的路径被传递给流路形成体12,并向在流路形成体12内流通的冷却水散热。因此,能够更有效地进行驱动电路基板22的冷却。
作为散热片221,采用的是具有电绝缘性且热传导性优越的硅酮散热片等。在上述的例子中,在绝缘片220粘贴散热片221而形成一体,并将该绝缘片220载置于驱动电路基板22,但也可以取代散热片221的粘贴,增厚绝缘片220的中央区域而形成散热部。但是,在粘贴散热片221的结构的情况下,绝缘性由绝缘片220确保,因此,散热片221可采用热传导性更优越的材料。需要说明的是,若是与隔壁10c接触而不冷却也可以的结构的情况下,还可以省略散热片221。
图25是示意地表示将保持部件803固定于流路形成体12的部分的剖面的图。保持部件803用树脂部8032覆盖金属基部8033的表面。在图25所示的例子中,虽然在保持部件803的侧面露出金属基部8033,但这样在绝缘性方面没问题的范围内,金属基部8033也可以露出,还可以用树脂部8032覆盖金属基部8033的整个表面。交流母线802U被保持在树脂部8032上。
金属制的嵌入件8034以贯通保持部件803的方式被压入保持部件803的螺栓固定部。通过使用螺栓250将嵌入件8034的部分紧固于流路形成体12,由此将保持部件803固定于流路形成体12。被压入保持部件803的嵌入件8034与金属基部8033接触。因此,因在交流母线802U流通电流而产生的焦耳热,如箭头所示那样按照交流母线802U→金属基部8033→嵌入件8034→流路形成体12传递,并向在流路形成体12内流通的冷却水散热。
如此,通过在保持部件803上设置金属基部8033,与由树脂形成保持部件803整体的情况相比,可以实现交流母线的冷却性能的提高。其结果是,能够抑制保持部件803自身的温度上升,可以实现被保持在保持部件803上的电子零件(例如,电流传感器元件)的长寿命化,提高可靠性。如上所述,嵌入件8034可以通过压入而与金属基部8033一体化,也可以通过焊接而一体化。即,嵌入件8034构成金属基部8033的一部分。
需要说明的是,在图25所示的例子中,通过使用金属制的嵌入件8034,将金属基部8033的热高效地传递向流路形成体12,但也可以形成图26所示的构造,省略嵌入件8034。在图26所示的构成中,在保持部件803的背面侧形成埋头孔8032a,除去树脂部8032的一部分,使金属基部8033的一部分露出。通过形成这样的结构,金属基部8033与流路形成体12直接接触,能够进一步提高对保持部件803的冷却性能。
上述的各实施方式可以分别单独实施,或者也可以相互组合实施。能够使各个实施方式中的效果单独或者相结合而发挥。另外,本发明不限于这些内容,在本发明技术思想的范围内可想到的其他方式也包含于本发明范围内。
将下述优先权基础申请的公开内容作为引用文引入于此。
日本国专利申请2011年第一61145号(2011年7月22日申请)

Claims (9)

1.一种电力转换装置,其具备:
具有将直流电流转换为交流电流的动力半导体元件的多个动力模块;
第一壳体,其收纳所述多个动力模块,且形成有供用于冷却所述多个动力模块的制冷剂流通的流路;
多个交流母线,它们分别与所述多个动力模块的交流端子连接,且用于输出所述交流电流;
保持部件,其保持所述多个交流母线并被固定于所述第一壳体,且形成有向与该第一壳体相反的方向的上方突出的两个定位销;
电流传感器模块,其具有框体、多个引线端子及两个模块定位用贯通孔,所述框体配置在所述保持部件上,并将分别检测所述多个交流母线的交流电流的多个电流传感器保持为一体,所述多个引线端子以从该框体向上方突出的方式设置,并输出所述多个电流传感器的各检测信号,所述两个模块定位用贯通孔形成在该框体上,且供所述两个定位销插通;以及
驱动电路基板,其在配置于所述保持部件上的所述框体的上方配置,并形成有供所述多个引线端子插通的多个引线端子用通孔以及供所述两个定位销插通的两个基板定位用贯通孔,且安装有基于所述检测信号来驱动所述动力半导体元件的电路,
其中所述定位销的前端比从配置于所述保持部件的所述框体突出的所述引线端子的前端更向上方突出。
2.如权利要求1所述的电力转换装置,其中,
所述各交流母线具备:形成于与输出端相反的一侧的端部且与所述动力模块的交流端子连接的连接部、以及接近该连接部配置的第一贯通孔,
所述电力转换装置具备卡止部,该卡止部突出设置在所述保持部件上,在贯穿所述交流母线的第一贯通孔的同时,将与该交流母线的保持部件对置面相反一侧的该交流母线的面卡止,从而限制该交流母线向所述突出设置的方向变位。
3.如权利要求2所述的电力转换装置,其中,
所述多个交流母线的输出端侧被配置成贯穿所述电流传感器模块的框体,
所述各交流母线具备在比所述框体更靠近输出端的一侧形成的第二贯通孔,
所述保持部件具备进入所述第二贯通孔的突起。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电力转换装置,其中,
所述电力转换装置具备:
收纳于所述第一壳体、且与所述多个动力模块并联连接的电容器模块;及
连接所述电容器模块和所述驱动电路基板的软线,
在所述保持部件上,形成有以使所述交流母线迂回的方式引导所述软线的引导部件。
5.如权利要求1至3中任一项所述的电力转换装置,其中,
所述电力转换装置具备第二壳体和绝缘片,
所述第二壳体至少收纳所述驱动电路基板,且具有顶板部和侧面部,所述顶板部被配置成对置于所述驱动电路基板的与保持部件侧相反的一侧的面,所述侧面部以包围所述驱动电路基板的侧方的方式设置且连接于所述第一壳体,
所述绝缘片配置于所述顶板部与所述驱动电路基板的间隙,且形成有供所述两个定位销插通的两个片定位用孔。
6.如权利要求5所述的电力转换装置,其中,
在所述顶板部上,在与所述驱动电路基板的发热性零件安装区域对置的区域,形成有向所述驱动电路基板方向突出且与所述绝缘片相接的凸部,
在所述驱动电路基板的发热性零件安装区域与所述凸部之间夹持所述绝缘片。
7.如权利要求6所述的电力转换装置,其中,
在所述绝缘片与所述驱动电路基板之间夹有散热片,该散热片被固定安装于所述绝缘片的与所述发热性零件安装区域对置的面,且该散热片的热传导性比所述绝缘片的热传导性高。
8.如权利要求1至3中任一项所述的电力转换装置,其中,
所述保持部件具备从该保持部件向驱动电路基板方向突出,且支承所述驱动电路基板的多个支柱。
9.如权利要求1至3中任一项所述的电力转换装置,其中,
固定于所述第一壳体的所述保持部件具有:与所述第一壳体接触的金属基部;以及覆盖所述金属基部的表面的一部分且保持所述多个交流母线的树脂部。
CN201280035811.4A 2011-07-22 2012-07-09 电力转换装置 Active CN103688458B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011161145A JP5651552B2 (ja) 2011-07-22 2011-07-22 電力変換装置
JP2011-161145 2011-07-22
PCT/JP2012/067515 WO2013015105A1 (ja) 2011-07-22 2012-07-09 電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103688458A CN103688458A (zh) 2014-03-26
CN103688458B true CN103688458B (zh) 2016-07-06

Family

ID=47600958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280035811.4A Active CN103688458B (zh) 2011-07-22 2012-07-09 电力转换装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140140119A1 (zh)
EP (1) EP2736160A4 (zh)
JP (1) JP5651552B2 (zh)
CN (1) CN103688458B (zh)
WO (1) WO2013015105A1 (zh)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5581131B2 (ja) * 2010-06-30 2014-08-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーモジュール及びそれを用いた電力変換装置
JP5455887B2 (ja) * 2010-12-27 2014-03-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
US8988860B2 (en) * 2012-11-29 2015-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Power supplies having power electronic modules and replacement methods thereof
CN105027408B (zh) 2013-02-28 2018-03-27 西门子公司 具有二极管整流器的变流站
JP5931778B2 (ja) * 2013-02-28 2016-06-08 三菱重工業株式会社 電力変換モジュール結線用のバスバーアッセンブリ
JP5975916B2 (ja) 2013-03-22 2016-08-23 株式会社日立製作所 コンデンサ装置および電力変換装置
JP5831514B2 (ja) * 2013-09-03 2015-12-09 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機
JP6294195B2 (ja) * 2014-09-09 2018-03-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP6484436B2 (ja) * 2014-11-19 2019-03-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ制御装置
US10199804B2 (en) * 2014-12-01 2019-02-05 Tesla, Inc. Busbar locating component
US9693488B2 (en) * 2015-02-13 2017-06-27 Deere & Company Electronic assembly with one or more heat sinks
US9860987B2 (en) * 2015-02-13 2018-01-02 Deere & Company Electronic assembly with one or more heat sinks
JP6256387B2 (ja) * 2015-03-09 2018-01-10 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機
WO2016158259A1 (ja) * 2015-03-31 2016-10-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP6672659B2 (ja) * 2015-09-16 2020-03-25 富士電機株式会社 電力変換装置
FR3043851B1 (fr) 2015-11-13 2018-01-05 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Barre de connexion electrique
JP6671211B2 (ja) * 2016-03-29 2020-03-25 株式会社ケーヒン 電力変換装置
JP6549324B2 (ja) * 2016-06-30 2019-07-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 電流検出装置
US9979320B2 (en) * 2016-08-26 2018-05-22 Deere & Company Electronic inverter assembly
JP6723141B2 (ja) * 2016-11-11 2020-07-15 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 コンデンサユニット、電動圧縮機
CN108235633A (zh) * 2016-12-12 2018-06-29 深圳市蓝海华腾技术股份有限公司 集成式电动汽车驱动控制器机箱
CN110168907B (zh) * 2017-01-13 2021-07-23 日立汽车系统株式会社 电力转换装置
JP6859860B2 (ja) * 2017-06-13 2021-04-14 株式会社デンソー 電力変換装置、及びその製造方法
BR112019026428B1 (pt) * 2017-06-15 2023-04-18 Nissan Motor Co., Ltd Dispositivo de conversão de energia
US20200258823A1 (en) * 2017-08-30 2020-08-13 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Power semiconductor device and manufacturing method of the same
JP6922680B2 (ja) 2017-11-17 2021-08-18 株式会社ジェイテクト 電子制御ユニット
CN107733248A (zh) * 2017-11-21 2018-02-23 臻驱科技(上海)有限公司 车用电力变换装置
WO2019189475A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 日本電産株式会社 電力変換装置
IT201800020593A1 (it) * 2018-12-20 2020-06-20 Eldor Corp Spa Alloggiamento per dispositivi elettronici di potenza per il pilotaggio di un motore elettrico di un veicolo elettrico o ibrido
FR3093889B1 (fr) * 2019-03-13 2021-04-09 Valeo Equip Electr Moteur Système électronique et ensemble électrique
JP7067523B2 (ja) * 2019-04-02 2022-05-16 株式会社デンソー 電力変換装置
CN112114180B (zh) * 2019-06-20 2024-04-26 株式会社电装 电力转换装置
EP3987892A1 (en) * 2019-06-24 2022-04-27 Volvo Construction Equipment AB A power converter assembly and a power system
US11670881B2 (en) * 2019-11-01 2023-06-06 University Of Maryland, College Park Low-cost connectors for inverters and converters and methods of manufacturing and using the same
JP6932173B2 (ja) * 2019-11-18 2021-09-08 三菱電機株式会社 電子部品の固定構造および電流検出装置
JP7334595B2 (ja) * 2019-11-28 2023-08-29 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機
JP7102456B2 (ja) * 2020-04-13 2022-07-19 矢崎総業株式会社 電流センサ
US11340268B2 (en) * 2020-09-21 2022-05-24 Infineon Technologies Ag Add-on current sensor for a power module
JP7005732B1 (ja) * 2020-11-27 2022-01-24 三菱電機株式会社 電力変換装置及びその製造方法
JP7501346B2 (ja) * 2020-12-21 2024-06-18 株式会社オートネットワーク技術研究所 端子台
US11502064B2 (en) * 2021-02-17 2022-11-15 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module having a current sensor module fixed with potting material
KR20220145653A (ko) * 2021-04-22 2022-10-31 현대자동차주식회사 전력 변환 장치
FR3129260B1 (fr) * 2021-11-17 2023-10-27 Nidec Psa Emotors Onduleur comportant un dispositif d’alignement relatif de trois composants
CN114597867B (zh) * 2022-04-01 2023-12-08 杭州利沃得电源有限公司 过流保护装置及三相逆变器
FR3137529A1 (fr) * 2022-06-30 2024-01-05 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Cellule de commutation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006081311A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Keihin Corp パワードライブユニット
JP2006081308A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Keihin Corp パワードライブユニット
CN101174799A (zh) * 2006-11-02 2008-05-07 株式会社日立制作所 电力转换装置
CN101409515A (zh) * 2007-08-09 2009-04-15 株式会社日立制作所 电力转换装置
CN101640495A (zh) * 2008-07-29 2010-02-03 株式会社日立制作所 功率转换装置及电动车辆
CN101960707A (zh) * 2008-09-30 2011-01-26 日立汽车系统株式会社 电力转换装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5563383B2 (ja) * 2010-06-21 2014-07-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5380376B2 (ja) * 2010-06-21 2014-01-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006081311A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Keihin Corp パワードライブユニット
JP2006081308A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Keihin Corp パワードライブユニット
CN101174799A (zh) * 2006-11-02 2008-05-07 株式会社日立制作所 电力转换装置
CN101409515A (zh) * 2007-08-09 2009-04-15 株式会社日立制作所 电力转换装置
CN101640495A (zh) * 2008-07-29 2010-02-03 株式会社日立制作所 功率转换装置及电动车辆
CN101960707A (zh) * 2008-09-30 2011-01-26 日立汽车系统株式会社 电力转换装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2736160A1 (en) 2014-05-28
JP5651552B2 (ja) 2015-01-14
EP2736160A4 (en) 2016-03-23
JP2013027203A (ja) 2013-02-04
CN103688458A (zh) 2014-03-26
US20140140119A1 (en) 2014-05-22
WO2013015105A1 (ja) 2013-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103688458B (zh) 电力转换装置
US11432419B2 (en) Power semiconductor device and power conversion device
US9999150B2 (en) Electric power converter
US9877419B2 (en) Power conversion apparatus
CN102948064B (zh) 电力转换装置
US9000582B2 (en) Power semiconductor module and power conversion device
US9301434B2 (en) Power conversion apparatus
CN102835013B (zh) 电力转换装置
US10291148B2 (en) Power conversion apparatus
CN102986026B (zh) 功率模块和使用它的电力变换装置
CN103907278B (zh) Dc‑dc转换器装置和电力转换装置
CN103597729B (zh) 功率模块和使用它的电力转换装置
US20130279114A1 (en) Vehicular Power Conversion Apparatus
CN102844976B (zh) 电力转换装置
CN102291034B (zh) 电力转换装置
CN103703667A (zh) 电力变换装置
CN103098363A (zh) 电力转换装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Hitachinaka County, Japan

Patentee after: Hitachi astemo Co.,Ltd.

Address before: Hitachinaka County, Japan

Patentee before: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS, Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder