CN110754033A - 电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

实现电力变换装置的小型化。具备外壳(30)、功率模块(4)、平滑电容器(5)以及强电连接部(8)。功率模块(4)收容于外壳(30)。平滑电容器(5)通过电容器固定螺栓(54)被固定于外壳(30)，用于抑制电压变动。在强电连接部(8)中，功率模块(4)与平滑电容器(5)电连接。在将通过电容器固定螺栓(54)将平滑电容器(5)固定于外壳(30)的位置设为电容器固定点(9C)时，电容器固定点(9C)配置于避开平滑电容器(5)的角落部(5a)的位置。使功率模块(4)与平滑电容器(5)在强电连接部(8)处接近。

Description

电力变换装置
技术领域
本公开涉及一种电力变换装置。
背景技术
以往，在电力变换装置中，半导体模块与电容器配置于相邻位置。电容器呈方形状，通过螺栓被固定于电力变换装置的外壳。螺栓被紧固于电容器的4个角落部(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-9581号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在以往的电力变换装置中，电容器的4个角落部为螺栓固定的电容器固定点，因此必须在半导体模块与电容器之间设置工具用的空间。因此，存在电力变换装置的体积扩大导致大型化这一问题。
本公开是着眼于上述问题而完成的，其目的在于实现电力变换装置的小型化。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本公开的电力变换装置具备外壳、半导体模块、平滑电容器以及强电连接部。
半导体模块收容于外壳。
平滑电容器通过固定螺栓被固定于外壳，用于抑制电压变动。
在强电连接部中，半导体模块与平滑电容器电连接。
在将通过固定螺栓将平滑电容器固定于外壳的位置设为电容器固定点时，电容器固定点配置于避开平滑电容器的角落部的位置。
使半导体模块与平滑电容器在强电连接部处接近。
发明的效果
这样，通过使半导体模块与平滑电容器在强电连接部处接近，能够实现电力变换装置的小型化。
附图说明
图1是应用了实施例1的逆变器装置的电动汽车的驱动系统的电路图。
图2是实施例1中的逆变器装置的平面图。
图3是实施例1中的平滑电容器的立体图。
图4是说明实施例1～2中的功率模块与平滑电容器的连接的概要截面图，是图2的II-II线或图7的III-III线或图7的IV-IV线的概要截面图。
图5是现有例中的逆变器装置的平面图。
图6是应用了实施例2的逆变器装置的增程式电动汽车的驱动系统的电路图。
图7是实施例2中的逆变器装置的平面图。
具体实施方式
下面，基于附图所示的实施例1和实施例2来说明实现本发明的电力变换装置的最佳的方式。
实施例1
首先，说明结构。
实施例1中的电力变换装置应用于作为行驶用驱动源等被搭载于电动汽车(电动车辆的一例)的电动发电机的逆变器装置(电力变换装置的一例)。下面，将实施例1的结构分为“驱动系统的电路结构”、“逆变器装置的结构”以及“主要部分结构”来进行说明。
[驱动系统的电路结构]
图1示出应用了实施例1的逆变器装置的电动汽车的驱动系统的电路图。下面，基于图1来说明实施例1的驱动系统的电路结构。
驱动系统1A具备直流电源2(强电电池)、逆变器装置3A以及电动发电机11。
直流电源2是电动汽车的驱动用高电压电池，具备将多个二次电池串联或并联连接而成的电池(未图示)等。直流电源2向P汇流条12(plus，正)与N汇流条13(minus，负)之间输出直流电压。
逆变器装置3A将从直流电源2供给的直流电力变换为交流电力，将进行变换所得到的电力输出到电动发电机11。另外，逆变器装置3A将在电动发电机11中发电得到的交流电力变换为直流电力，将进行变换所得到的电力输出到直流电源2。逆变器装置3A具备功率模块4(半导体模块)、平滑电容器5以及三相线路6。
功率模块4在基板上具有多个开关组，该开关组包括IGBT(Insulated GateBipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等被模块化的多个开关元件。而且，通过基于来自未图示的控制器的控制信号使开关元件接通和断开，来对来自直流电源2的直流电力进行变换，从而经由三相线路6向电动发电机11输出交流电力。另外，功率模块4通过电动发电机11的再生动作来将电动发电机11的再生电力(交流电力)变换为直流电力后供给到直流电源2，直流电源2利用电动发电机11的再生电力来进行充电。
功率模块4的交流侧经由三相线路6而与电动发电机11电连接。功率模块4的直流侧与平滑电容器5电连接。功率模块4具有多个开关元件和多个二极管。作为开关元件，使用IGBT或MOSFET等晶体管。二极管是回流用的二极管。关于开关元件和二极管，使电流的导通方向为相互相反的方向，并且并联连接。将开关元件与二极管的并联电路串联连接多个而成的电路成为U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W。多个臂电路40U、40V、40W并联连接于P汇流条12与N汇流条13之间。
平滑电容器5用于使电压变动平滑。平滑电容器5在电压高时蓄电，在电压低时放电，从而抑制电压的变动。即，平滑电容器5使U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W的直流侧的输入输出电压平滑。平滑电容器5连接于P汇流条12与N汇流条13之间。
三相线路6具备具有导电性的U、V、W相的各汇流条6U、6V、6W。U、V、W相的各汇流条6U、6V、6W将U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W与电动发电机11的各相的定子线圈之间电连接。
电动发电机11例如是在转子中埋设永磁体且在定子上卷绕有定子线圈的同步型电动机。电动发电机11连结于车辆的车轴，利用从逆变器装置3A供给的电力，在电磁作用下进行动作来产生旋转力。
[逆变器装置的结构]
图2示出实施例1中的逆变器装置的平面图。下面，基于图2来说明实施例1中的逆变器装置3A的结构。
逆变器装置3A具有用于收容功率模块4等的外壳30。此外，在图2中仅示出外壳30的底面。外壳30例如配置于电动发电机11的上方位置。在该外壳30的内部收容有功率模块4、平滑电容器5、三相线路6、电路基板7、强电连接部8、P汇流条12以及N汇流条13。此外，外壳30例如是金属制的。
功率模块4与平滑电容器5并排地配置，功率模块4通过PM固定螺栓41被固定于外壳30。U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W安装于电路基板7的基板上表面7a。U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W呈列状(沿前后方向)地排列。另外，在Z方向(与图2的图纸正交的方向、上下方向)上，在电路基板7的下侧设置有未图示的冷却器。冷却器具有供制冷剂(例如冷却水)流通的制冷剂流路。该制冷剂与在功率模块4的驱动时产生的热进行热交换，由此功率模块4被冷却。例如，功率模块4的冷却方式是直接冷却型(直接水冷构造)。此外，功率模块4的冷却方式也可以是间接冷却型(间接水冷构造)、冷却器一体型。
U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W的各相端子4U、4V、4W设置于U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W的右侧。该U、V、W相的各端子4U、4V、4W与U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W连接。在该U、V、W相的各端子4U、4V、4W和U、V、W相的各汇流条6U、6V、6W的一端形成有用于插通AC紧固螺栓42的AC紧固螺栓插通孔(未图示)。另外，在功率模块4中，在Z方向上的各端子4U、4V、4W的AC紧固螺栓插通孔的下方形成有未图示的AC孔部。因此，AC紧固螺栓42被插通到1个端子和1个汇流条的2个AC紧固螺栓插通孔，并被螺栓紧固于AC孔部。也就是说，通过AC紧固螺栓42，各端子4U、4V、4W和各汇流条6U、6V、6W被固定于功率模块4。U、V、W相的各汇流条6U、6V、6W的另一端与未图示的电动发电机11所具有的定子线圈的U相、V相、W相的各相连接。由此，功率模块4与电动发电机11连接。
与U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W对应的PN端子4P、4N设置于U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W的左侧。关于该PN端子4P、4N，将1个P端子4P和1个N端子4N作为一组来与U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W连接。在PN端子4P、4N形成有用于插通DC紧固螺栓43(紧固螺栓)的端子侧插通孔4H(参照图4)。另外，在功率模块4中，在各端子4P、4N的端子侧插通孔4H的下方形成有DC孔部44(参照图4)。在功率模块4中形成有6个DC孔部44。
平滑电容器5配置于功率模块4的左侧。平滑电容器5设置于功率模块4与未图示的直流电源2之间。该平滑电容器5具有电源P汇流条55、电源N汇流条56、直流P汇流条57以及直流N汇流条58。电源P汇流条55和电源N汇流条56连接于未图示的直流电源2。另外，直流P汇流条57及直流N汇流条58与同U、V、W相的各相对应的PN端子4P、4N通过DC紧固螺栓43被紧固。由此，功率模块4与平滑电容器5电连接。该功率模块4与平滑电容器5电连接的部分为强电连接部8。此外，关于功率模块4与平滑电容器5的连接的详情在后面叙述。在此，电源P汇流条55和直流P汇流条57构成P汇流条12，电源N汇流条56和直流N汇流条58构成N汇流条13。
[主要部分结构]
图3示出实施例1中的平滑电容器的立体图。图4示出说明实施例1中的功率模块与平滑电容器的连接的概要截面图。下面，基于图2～图4来说明实施例1中的主要部分结构。
如图3所示，平滑电容器5具有长方体状的电容器主体部51、3个电容器固定部52、电源P汇流条55、电源N汇流条56、直流P汇流条57以及直流N汇流条58。
如图2所示，电容器主体部51在俯视时呈方形状。如图4所示，电容器主体部51的上表面51a(引出面)的高度位置(上下方向上的位置)为与汇流条紧固面10的高度位置(上下方向上的位置)相近的位置(附近位置)。在此，“汇流条紧固面10”是指紧固P端子4P与直流P汇流条57的面(图4参照)或者紧固N端子4N与直流N汇流条58的面。另外，“相近的位置”是指P端子4P与直流P汇流条57接触时或者N端子4N与直流N汇流条58接触时的电阻(接触电阻)处于所要求的规定的范围。例如，如图4所示，该“相近的位置”的范围为从上方附近位置10B到下方附近位置10C的范围。此外，该“相近的位置”不包括汇流条紧固面10的高度位置与上表面51a的高度位置相同的同一位置10A(相同的位置)。另外，通常，通过使汇流条紧固面10的高度位置与上表面51a的高度位置为相同的位置，来使接触时的电阻(接触电阻)最小。
如图2和图3所示，在电容器主体部51中的前方、后方、左方的各边5b的外周位置各设置有1个电容器固定部52。电容器固定部52设置于平滑电容器5的4个边5b中的3个边5b的外周位置。即，电容器固定部52配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置。如图3所示，在各电容器固定部52形成有固定螺栓插通孔53。如图2所示，在该各固定螺栓插通孔53中插通电容器固定螺栓54(固定螺栓)。电容器固定螺栓54被螺栓紧固到形成于外壳30的未图示的外壳孔部。通过该电容器固定螺栓54，平滑电容器5被固定于外壳30。在此，将通过电容器固定螺栓54将平滑电容器5固定于外壳30的位置设为电容器固定点9C。
如图2和图3所示，从电容器主体部51的上表面51a引出电源P汇流条55和电源N汇流条56。接着，说明电源P汇流条55的形状。如图3所示，电源P汇流条55具有从上表面51a向上方沿垂直方向延伸且在中途向水平方向弯折的电源侧弯曲部100。该电源P汇流条55从电源侧弯曲部100沿水平方向延伸到平滑电容器5所具有的端子台200为止。接着，说明电源N汇流条56的形状。电源N汇流条56与电源P汇流条55同样地具有电源侧弯曲部100。另外，电源N汇流条56从电源侧弯曲部100沿水平方向延伸到端子台200。该电源P汇流条55及电源N汇流条56与未图示的从直流电源2延伸的汇流条连接。
如图3所示，从电容器主体部51的上表面51a的右侧引出直流P汇流条57和直流N汇流条58。所引出的直流P汇流条57和直流N汇流条58向右侧延伸。即，如图2所示，直流P汇流条57和直流N汇流条58从平滑电容器5延伸到功率模块4。另外，直流P汇流条57及直流N汇流条58分别各引出了3根，以与U、V、W相的各相对应。如图3所示，在直流P汇流条57与直流N汇流条58之间形成有树脂部201。通过该树脂部201来防止直流P汇流条57与直流N汇流条58接触。
接着，说明直流P汇流条57的形状。如图4所示，直流P汇流条57具有从上表面51a向上方沿垂直方向延伸且在中途向水平方向(右侧)弯折的第一弯曲部101。该直流P汇流条57具有从第一弯曲部101沿水平方向延伸且在中途向下方沿垂直方向弯折的第二弯曲部102。该直流P汇流条57具有从第二弯曲部102沿垂直方向延伸且在中途向与第一弯曲部101相反的一侧(与第一弯曲部101所位于的方向相反的一侧)的水平方向(右侧)弯折的第三弯曲部103。该直流P汇流条57从第三弯曲部103沿水平方向延伸到功率模块4的P端子4P。另外，关于直流P汇流条57的前后方向上的宽度，如图2和图3所示，从上表面51a到第二弯曲部102形成得宽，从第二弯曲部102到功率模块4的P端子4P形成得窄。并且，如图3所示，在直流P汇流条57形成有用于插通DC紧固螺栓43的汇流条侧插通孔59。
接着，说明直流N汇流条58的形状。直流N汇流条58与直流P汇流条57同样地，具有第一弯曲部101、第二弯曲部102以及第三弯曲部103。该直流N汇流条58从第三弯曲部103沿水平方向延伸到功率模块4的N端子4N。另外，直流N汇流条58的前后方向上的宽度不同于直流P汇流条57，从上表面51a到功率模块4的P端子4P形成得等同。并且，如图3所示，在直流N汇流条58形成有用于插通DC紧固螺栓43的汇流条侧插通孔59。
如图2所示，直流P汇流条57及直流N汇流条58在强电连接部8中与同U、V、W相的各相对应的PN端子4P、4N连接。在此，强电连接部8包括配置了PN端子4P、4N、直流P汇流条57以及直流N汇流条58的部分，包括将功率模块4与平滑电容器5电连接的部分。即，强电连接部8的范围为其前后方向是从U相的N端子4N到W相的P端子4P，左右方向是从直流P汇流条57和直流N汇流条58到PN端子4P、4N。
接着，说明直流P汇流条57与P端子4P的连接以及直流N汇流条58与N端子4N的连接。首先，在将它们连接之前，使功率模块4与平滑电容器5在强电连接部8处接近。功率模块4与平滑电容器5之间的距离是可以不考虑工具用的空间的距离(例如，数毫米左右)。
接着，使DC孔部44与端子侧插通孔4H与汇流条侧插通孔59在上下方向上的位置一致。例如，如图4所示，使功率模块4的DC孔部44与U相的P端子4P的端子侧插通孔4H与直流P汇流条57的汇流条侧插通孔59在上下方向上的位置一致。
接下来，DC紧固螺栓43被插通到汇流条侧插通孔59和端子侧插通孔4H，并被螺栓紧固到DC孔部44。也就是说，通过DC紧固螺栓43，直流P汇流条57与P端子4P被紧固于功率模块4。另外，通过DC紧固螺栓43，直流N汇流条58与N端子4N被紧固于功率模块4。
在此，将通过DC紧固螺栓43将直流P汇流条57与P端子4P紧固于功率模块4的位置以及通过DC紧固螺栓43将直流N汇流条58与N端子4N紧固于功率模块4的位置分别设为汇流条紧固点9B。即，在实施例1中，配置6个汇流条紧固点9B。
接下来，基于图2来说明实施例1中的电容器固定点的详细结构。
电容器固定点9C设置于平滑电容器5的4个边5b中的3个边5b(前方、后方、左方)的外周位置且中央部分。即，电容器固定点9C配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置。该电容器固定点9C是通过电容器固定螺栓54将平滑电容器5固定于外壳30的直接固定点。
另外，汇流条紧固点9B设置于平滑电容器5的4个边5b中的剩余的1个边5b(右方)的外周位置。即，汇流条紧固点9B配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置。
在此，通过DC紧固螺栓43，直流P汇流条57及直流N汇流条58与PN端子4P、4N被紧固于功率模块4。因此，功率模块4与平滑电容器5电连接。另外，通过PM固定螺栓41，功率模块4被固定于外壳30。因此，汇流条紧固点9B是经由功率模块4固定于外壳30的间接固定点。
这样，汇流条紧固点9B兼用于电连接和电容器固定。另外，通过6个汇流条紧固点9B，能够具有与作为直接固定点的电容器固定点9C等同的固定性。因此，汇流条紧固点9B被设为电容器固定点9C。即，如图2所示，4个电容器固定点9C中的配置在左右方向的对角线上(相向位置)的2个电容器固定点9C中的一方被设为汇流条紧固点9B。
接着，说明作用。
将实施例1的逆变器装置3A中的作用分为“问题发生作用”、“逆变器装置的特征作用”来进行说明。
[问题发生作用]
图5示出现有例中的逆变器装置的平面图。下面，基于图5来说明问题发生作用。
以往，在作为电力变换装置的逆变器装置中，半导体模块与电容器配置于相邻位置。电容器在俯视时呈方形状，通过螺栓被固定于逆变器装置的外壳。螺栓被紧固于电容器的4个角落部。
但是，在以往的逆变器装置中，电容器的4个角落部为螺栓固定的电容器固定点，因此必须在半导体模块与电容器之间设置工具用的空间。因此，存在逆变器装置的体积扩大导致大型化这一问题。例如，在图5中，逆变器装置的俯视时的左右方向上的逆变器装置的体积扩大导致大型化。
另外，从电容器延伸的汇流条的长度需要为与工具用的空间相当的长度。因此，存在因汇流条的长度扩大而导致耗费成本这一问题。
[逆变器装置的特征作用]
如上所述，必须设置工具用的空间，导致逆变器装置大型化。与此相对，在实施例1中，在将通过电容器固定螺栓54将平滑电容器5固定于外壳30的位置设为电容器固定点9C时，电容器固定点9C配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置。另外，使功率模块4与平滑电容器5在强电连接部8处接近。即，由于电容器固定点9C配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置，因此在功率模块4与平滑电容器5之间可以不设置工具用的空间。因此，功率模块4与平滑电容器5之间的距离被缩短。其结果，实现逆变器装置3A的小型化(紧凑化)。
除此以外，在将功率模块4与平滑电容器5的电连接设成汇流条构造的情况下，能够缩短功率模块4与平滑电容器5之间的距离。因此，从平滑电容器5延伸的直流P汇流条57和直流N汇流条58的长度被缩短。因而，能够降低直流P汇流条57和直流N汇流条58的成本。
在实施例1中，在将通过DC紧固螺栓43将直流P汇流条57及直流N汇流条58紧固于功率模块4的位置设为汇流条紧固点9B时，汇流条紧固点9B兼用于电连接和电容器固定。而且，汇流条紧固点9B被设为电容器固定点9C。
例如，假如有时由于将电容器固定点配置于避开电容器的角落部的位置而使电容器固定点的数量减少。即，导致4点固定变为3点固定。因此，针对外壳而言的固定强度有可能下降。另外，在以往的逆变器装置中，没有进行将汇流条紧固点设为电容器固定点这一公开。
与此相对，在实施例1中，汇流条紧固点9B兼用于电连接和电容器固定。而且，设为将汇流条紧固点9B设为电容器固定点9C的结构。即，通过将汇流条紧固点9B设为电容器固定点9C，电容器固定点9C的数量不会减少，而为4点固定。因而，能够确保电容器固定点9C整体上针对平滑电容器5而言的固定强度。
在实施例1中，在平滑电容器5的各边5b的外周位置设置电容器固定点9C。而且，电容器固定点9C中的配置在对角线上的2个电容器固定点9C中的一方被设为汇流条紧固点9B。
例如，为方形状的平滑电容器，且在平滑电容器的各边的外周位置设置电容器固定点，设为4点固定。此时，4点全部成为直接固定点，因此电容器固定点9C整体上针对外壳而言的固定强度比较高。
与此相对，在实施例1中，设为电容器固定点9C中的配置在对角线上的2个电容器固定点9C中的一方被设为汇流条紧固点9B的结构。即，即使将1个电容器固定点9C设为汇流条紧固点9B，也能够保证与4点全部为直接固定点的情况等同的针对外壳30而言的固定强度。因而，能够在削减1个电容器固定点9C的同时使电容器固定点9C整体上针对外壳30而言的固定强度与4点全部为直接固定点时的固定强度等同。除此以外，电容器固定点9C有3处即可。
在实施例1中，将紧固直流P汇流条57与P端子4P的面以及紧固直流N汇流条58与N端子4N的面设为汇流条紧固面10。另外，在将从平滑电容器5引出直流P汇流条57和直流N汇流条58的面设为上表面51a时，汇流条紧固面10的高度位置为与上表面51a的高度位置相近的位置。即，通过使汇流条紧固面10和上表面51a的高度位置为相近的位置，能够缩短直流P汇流条57与P端子4P之间的距离以及直流N汇流条58与N端子4N之间的距离。因此，从平滑电容器5延伸的直流P汇流条57和直流N汇流条58的长度被缩短。因而，能够进一步降低直流P汇流条57和直流N汇流条58的成本。
在实施例1中，直流P汇流条57和直流N汇流条58具有从上表面51a向上方沿垂直方向延伸且在中途向水平方向(右侧)弯折的第一弯曲部101。该直流P汇流条57和直流N汇流条58具有从第一弯曲部101沿水平方向延伸且在中途向下方沿垂直方向弯折的第二弯曲部102。该直流P汇流条57和直流N汇流条58具有从第二弯曲部102沿垂直方向延伸且在中途向与第一弯曲部101相反的一侧(与第一弯曲部101所位于的方向相反的一侧)的水平方向(右侧)弯折的第三弯曲部103。该直流P汇流条57和直流N汇流条58从第三弯曲部103沿水平方向延伸到功率模块4的P端子4P。
例如，有时由于电动发电机11的振动等而使功率模块4与平滑电容器5发生相对位移。此时，直流P汇流条57和直流N汇流条58由于具有第一弯曲部101、第二弯曲部102以及第三弯曲部103，因此能够吸收该相对位移。因此，与不具有弯曲部的汇流条或弯曲部为1个的汇流条等相比，直流P汇流条57和直流N汇流条58能够避免汇流条紧固点9B处的应力集中。因而，能够提高强电连接部8的耐久可靠性。
接着，说明效果。
在实施例1中的逆变器装置3A中，得到下述列举的效果。
(1)具备外壳30、半导体模块(功率模块4)、平滑电容器5以及强电连接部8。
半导体模块(功率模块4)收容于外壳30。
平滑电容器5通过固定螺栓(电容器固定螺栓54)被固定于外壳30，用于抑制电压变动。
在强电连接部8中，半导体模块(功率模块4)与平滑电容器5电连接。
在将通过固定螺栓(电容器固定螺栓54)将平滑电容器5固定于外壳30的位置设为电容器固定点9C时，电容器固定点9C配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置。
使半导体模块(功率模块4)与平滑电容器5在强电连接部8处接近。
因此，能够提供实现电力变换装置(逆变器装置3A)的小型化的电力变换装置(逆变器装置3A)。
(2)平滑电容器5具有汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)。
在强电连接部8中，汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)与半导体模块(功率模块4)通过紧固螺栓(DC紧固螺栓43)电连接。
在将通过紧固螺栓(DC紧固螺栓43)将汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)紧固于半导体模块(功率模块4)的位置设为汇流条紧固点9B时，汇流条紧固点9B兼用于电连接和电容器固定。
汇流条紧固点9B被设为电容器固定点9C。
因此，除了(1)的效果以外，还能够确保电容器固定点9C整体上针对平滑电容器5而言的固定强度。
(3)平滑电容器5呈方形状。
在平滑电容器5的各边5b的外周位置设置电容器固定点9C。
电容器固定点9C中的配置在对角线上的2个电容器固定点9C中的一方被设为汇流条紧固点9B。
因此，除了(2)的效果以外，还能够在削减1个电容器固定点9C的同时使电容器固定点9C整体上针对外壳30而言的固定强度与4点全部为直接固定点时的固定强度等同。
(4)平滑电容器5具有汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)。
半导体模块(功率模块4)具有用于与汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)紧固的端子(PN端子4P、4N)。
将紧固端子(PN端子4P、4N)与汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)的面设为汇流条紧固面10。而且，在将从平滑电容器5引出汇流条的面设为引出面(上表面51a)时，汇流条紧固面10的高度位置为引出面(上表面51a)的高度位置附近的位置。
因此，除了(1)～(3)的效果以外，能够进一步降低直流P汇流条57和直流N汇流条58的成本。
(5)将从平滑电容器5引出汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)的面设为引出面(上表面51a)。
此时，汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)具有从引出面(上表面51a)向上方沿垂直方向延伸且在中途向水平方向弯折的第一弯曲部101。
另外，汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)具有从第一弯曲部101沿水平方向延伸且在中途向下方沿垂直方向弯折的第二弯曲部102。
并且，汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)具有从第二弯曲部102沿垂直方向延伸且在中途向与第一弯曲部101相反的一侧的水平方向弯折的第三弯曲部103。
另外，汇流条(直流P汇流条57和直流N汇流条58)从第三弯曲部103沿水平方向延伸到半导体模块(功率模块4)所具有的端子(PN端子4P、4N)。
因此，除了(2)～(4)的效果以外，还能够提高强电连接部8的耐久可靠性。
实施例2
实施例2是以下例子：2个功率模块与1个平滑电容器电连接，电容器固定点中的配置在对角线上的2个电容器固定点中的两方被设为汇流条紧固点。
首先，说明结构。
实施例2中的电力变换装置应用于作为行驶用驱动源等搭载于增程式电动汽车(电动车辆的一例)的电动发电机的逆变器装置(电力变换装置的一例)。增程式电动汽车(EV)具有2个电动发电机和发电专用的发动机。该增程式电动汽车将这2个电动发电机中的1个用作行驶用，将另1个用作发电用。此外，通过驱动用的电动发电机的再生动作以及将发动机作为动力源的发电用的电动发电机来进行发电。另外，在表述具有驱动用和发电用这两者的结构(例如功率模块4)时，在不是指特定的驱动用或发电用的情况下，则为驱动用和发电用各自的结构共同的记载。下面，将实施例2的结构分为“驱动系统的电路结构”、“逆变器装置的结构”以及“主要部分结构”来进行说明。
[驱动系统的电路结构]
图6示出应用了实施例2的逆变器装置的电动汽车的驱动系统的电路图。下面，基于图6来说明实施例2的驱动系统的电路结构。
驱动系统1B具备逆变器装置3B以及驱动用和发电用的2个电动发电机11。此外，关于直流电源2(强电电池)，省略了图示和说明。另外，驱动系统1B是对实施例1的驱动系统1A追加了发电用的电动发电机11的驱动系统。
逆变器装置3B将从直流电源2供给的直流电力变换为交流电力，将进行变换所得到的电力输出到驱动用的电动发电机11。另外，逆变器装置3A将在驱动用和发电用的电动发电机11中发电得到的交流电力变换为直流电力，将进行变换所得到的电力输出到直流电源2。逆变器装置3B具备驱动用和发电用的2个功率模块4(半导体模块)、1个平滑电容器5以及驱动用和发电用的2个三相线路6。此外，逆变器装置3B是对实施例1的逆变器装置3A追加了发电用的功率模块4和发电用的三相线路6的逆变器装置。另外，发电用的三相线路6与实施例1的三相线路6相同。
发电用的功率模块4通过发电用的电动发电机11的再生动作来将电动发电机11的再生电力(交流电力)变换为直流电力后供给到直流电源2，直流电源2利用电动发电机11的再生电力来进行充电。此外，其它结构与实施例1的功率模块4相同。
平滑电容器5使针对驱动用和发电用的2个功率模块4设置的U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W的直流侧的输入输出电压平滑。即，通过1个平滑电容器5来使2个功率模块4的输入输出电压平滑。
发电用的电动发电机11例如是在转子中埋设永磁体且在定子上卷绕有定子线圈的同步型电动机。电动发电机11将未图示的发动机作为动力源来进行发电。因此，发电用的电动发电机11将发动机作为动力源来进行再生动作。
此外，其它结构与实施例1的“驱动系统的电路结构”相同，因此对对应的结构标注相同的标记，省略说明。另外，对于图6中未图示的结构，省略图示和说明。
[逆变器装置的结构]
图7示出实施例2中的逆变器装置的平面图。下面，基于图7来说明实施例2中的逆变器装置3B的结构。
逆变器装置3B具有用于收容功率模块4等的外壳30。此外，在图7中仅示出外壳30的底面。外壳30例如配置于驱动用和发电用的2个电动发电机11的上方位置。在该外壳30的内部收容驱动用和发电用的2个功率模块4、1个平滑电容器5以及驱动用和发电用的2个三相线路6。另外，在该外壳30的内部收容驱动用和发电用的2个电路基板7、驱动用和发电用的2个强电连接部8、P汇流条12、N汇流条13以及驱动用和发电用的2个冷却器14。
功率模块4与平滑电容器5并联地配置，功率模块4通过PM固定螺栓41被固定于冷却器14。驱动用的功率模块4配置于平滑电容器5的右侧，发电用的功率模块4配置于平滑电容器5的左侧。另外，在Z方向(与图7的图纸正交的方向、上下方向)上，在电路基板7的下侧设置有冷却器14。冷却器14通过未图示的冷却器固定螺栓被固定于外壳30。该冷却器14与实施例1同样地，具有供制冷剂(例如冷却水)流通的制冷剂流路。另外，省略将冷却器14与外部连接的制冷剂流入路径和制冷剂流出路径的图示和说明。
关于驱动用和发电用的2个功率模块4，U、V、W相的各臂电路40U、40V、40W等的配置不同，但是具体结构的说明与实施例1相同。即，以平滑电容器5为中心，在左侧配置发电用的结构即包括发电用的功率模块4在内的其它结构，在右侧配置驱动用的结构即包括驱动用的功率模块4在内的其它结构。另外，关于功率模块4与电动发电机11的电连接，与实施例1同样地，驱动用的结构为驱动用部件彼此连接，发电用的结构为发电用部件彼此连接。
平滑电容器5配置于驱动用和发电用的2个功率模块4之间。即，在平滑电容器5的两侧配置2个功率模块4。在此，驱动用的功率模块4与平滑电容器5电连接的部分为驱动用的强电连接部8(平滑电容器5的右侧)。另外，发电用的功率模块4与平滑电容器5电连接的部分为发电用的强电连接部8(平滑电容器5的左侧)。此外，省略了电源P汇流条55和电源N汇流条56的图示，但是电源P汇流条55及电源N汇流条56与直流电源2连接。
此外，其它结构与实施例1的“逆变器装置的结构”相同，因此对对应的结构标注相同的标记，省略说明。另外，对于图7中未图示的结构，省略图示和说明。
[主要部分结构]
下面，基于图4和图7来说明实施例2中的主要部分结构。
平滑电容器5具有长方体状的电容器主体部51、2个电容器固定部52、直流P汇流条57以及直流N汇流条58。此外，省略了电源P汇流条55和电源N汇流条56的图示和说明。
如图2和图3所示，在电容器主体部51中的前方、后方的各边5b的外周位置各设置有1个电容器固定部52。电容器固定部52设置于平滑电容器5的4个边5b中的两个边5b的外周位置。即，电容器固定部52配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置。
如图7所示，从电容器主体部51的上表面51a的左侧和右侧分别引出直流P汇流条57和直流N汇流条58。从左侧引出的发电用的直流P汇流条57和直流N汇流条58向左侧延伸。即，左侧的直流P汇流条57和直流N汇流条58从平滑电容器5延伸到发电用的功率模块4。另外，从右侧引出的驱动用的直流P汇流条57和直流N汇流条58向右侧延伸。即，右侧的直流P汇流条57和直流N汇流条58从平滑电容器5延伸到驱动用的功率模块4。另外，左右的直流P汇流条57及直流N汇流条58分别各引出了3根，以与U、V、W相的各相对应。
配置于右侧的直流P汇流条57及直流N汇流条58的形状与实施例1的直流P汇流条57及直流N汇流条58的形状相同。另一方面，配置于左侧的直流P汇流条57及直流N汇流条58的形状相对于实施例1的直流P汇流条57及直流N汇流条58的形状而言，向水平方向弯折的方向是左右相反的。即，在配置于左侧的直流P汇流条57和直流N汇流条58中，具有从上表面51a向上方沿垂直方向延伸且在中途向水平方向(左侧)弯折的第一弯曲部101。此外，第三弯曲部103也相同。
关于直流P汇流条57及直流N汇流条58与PN端子4P、4N的电连接，与实施例1同样地，驱动用的结构为驱动用部件彼此连接，发电用的结构为发电用部件彼此连接。另外，在将它们连接之前，使驱动用的功率模块4与平滑电容器5在驱动用的强电连接部8处接近。接着，使发电用的功率模块4与平滑电容器5在发电用的强电连接部8处接近。驱动用的功率模块4与平滑电容器5之间的距离以及发电用的功率模块4与平滑电容器5之间的距离是可以不考虑工具用的空间的距离(例如，数毫米左右)。接着，与实施例1同样地，将直流P汇流条57与P端子4P、直流N汇流条58与N端子4N连接。
在此，说明实施例2的汇流条紧固点9B。实施例2的汇流条紧固点9B配置于平滑电容器5的左侧和右侧这两方。两侧均配置6个汇流条紧固点9B。
接下来，基于图7来说明实施例2中的电容器固定点的详细结构。
电容器固定点9C设置于平滑电容器5的4个边5b中的2个边5b(前方、后方)的外周位置且中央部分。即，电容器固定点9C配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置。该电容器固定点9C是通过电容器固定螺栓54将平滑电容器5固定于外壳30的直接固定点。
另外，汇流条紧固点9B设置于平滑电容器5的4个边5b中的剩余的2个边5b(左方、右方)的外周位置。即，左右的汇流条紧固点9B配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置。
在此，通过DC紧固螺栓43，直流P汇流条57及直流N汇流条58与PN端子4P、4N被紧固于功率模块4。因此，功率模块4与平滑电容器5电连接。另外，通过PM固定螺栓41，功率模块4被固定于冷却器14。并且，冷却器14通过未图示的冷却器固定螺栓被固定于外壳30。因此，汇流条紧固点9B是经由功率模块4和冷却器14固定于外壳30的间接固定点。
这样，汇流条紧固点9B兼用于电连接和电容器固定。另外，通过分别配置于左右的6个汇流条紧固点9B，能够具有与作为直接固定点的电容器固定点9C等同的固定性。因此，汇流条紧固点9B被设为电容器固定点9C。即，如图2所示，4个电容器固定点9C中的配置在左右方向的对角线上(相向位置)的2个电容器固定点9C这两方被设为汇流条紧固点9B。
此外，其它结构与实施例1的“主要部分结构”相同，因此对对应的结构标注相同的标记，省略说明。另外，对于图7中未图示的结构，省略图示和说明。
接着，说明作用。
关于实施例2中的逆变器装置3B的作用，与实施例1同样地，示出“问题发生作用”。因此省略图示和说明。另外，在实施例2中的逆变器装置3B中，下面仅示出与实施例1不同的“逆变器装置的特征作用”。
在实施例2中，在平滑电容器5的各边5b的外周位置设置电容器固定点9C。电容器固定点9C中的配置在对角线上的2个电容器固定点9C这两方被设为汇流条紧固点9B。
例如，为方形状的平滑电容器，且在平滑电容器的各边的外周位置设置电容器固定点，设为4点固定。此时，4点全部成为直接固定点，因此电容器固定点9C整体上针对外壳而言的固定强度比较高。
与此相对，在实施例2中，设为电容器固定点9C中的配置在对角线上的2个电容器固定点9C这两方被设为汇流条紧固点9B的结构。即，即使将2个电容器固定点9C设为汇流条紧固点9B，也能够保证与4点全部为直接固定点的情况等同的针对外壳30而言的固定强度。因而，能够在削减2个电容器固定点9C的同时、使电容器固定点9C整体上针对外壳30而言的固定强度与4点全部为直接固定点时的固定强度等同。除此以外，电容器固定点9C有2处即可。
另外，例如，当对实施例1追加1个电动发电机时，会新设置1个功率模块和1个平滑电容器。这样，逆变器装置的体积扩大导致大型化。
与此相对，在实施例2中，将用于使2个功率模块4的输入输出电压平滑的平滑电容器5共用化。
另外，若只是单纯地将平滑电容器5共用化，则如实施例1的“问题发生作用”中说明的那样，当对平滑电容器的4个角落部进行螺栓固定时，在半导体模块与电容器之间必须设置工具用的空间。因此，逆变器装置的体积扩大导致大型化。
与此相对，在实施例2中，在具有2个功率模块4和1个平滑电容器5的逆变器装置3B中，电容器固定点9C配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置。另外，使2个功率模块4与平滑电容器5在强电连接部8处接近。即，电容器固定点9C配置于避开平滑电容器5的角落部5a的位置，因此在2个功率模块4与平滑电容器5之间可以不设置工具用的空间。因此，驱动用的功率模块4与平滑电容器5之间的距离以及发电用的功率模块4与平滑电容器5之间的距离被缩短。因而，实现逆变器装置3B的小型化(紧凑化)。
这样，在实施例2中，在具有2个功率模块4的结构中，将平滑电容器5共用化来设为1个。另外，在实施例2中，使2个功率模块4与平滑电容器5在强电连接部8处接近。由此，实现逆变器装置3B的小型化(紧凑化)。除此以外，电容器固定点9C有2处即可。
接着，说明效果。
在实施例2中的逆变器装置3B中，能够得到实施例1的(1)、(2)、(4)、(5)所记载的效果。另外，在实施例2的逆变器装置3B中，能够得到下述(6)的效果。
(6)平滑电容器5呈方形状。
在平滑电容器5的各边5b的外周位置设置电容器固定点9C。
电容器固定点9C中的配置在对角线上的2个电容器固定点9C这两方被设为汇流条紧固点9B。
因此，除了上述(2)的效果以外，还能够在削减2个电容器固定点9C的同时、使电容器固定点9C整体上针对外壳30而言的固定强度与4点全部为直接固定点时的固定强度等同。
以上，基于实施例1和实施例2说明了本公开的电力变换装置，但是具体的结构不限于这些实施例，只要不脱离权利要求书的各权利要求所涉及的发明的宗旨，则容许设计的变更、追加等。
在实施例1和实施例2中，示出了在平滑电容器5的4个边5b中的至少1个边5b的外周位置配置汇流条紧固点9B的例子。但是不限于此。例如，也可以是，在平滑电容器的各边的外周位置配置电容器固定点，使4个点全部为直接固定点。这样构成也能够得到上述(1)所记载的效果。
在实施例1中，示出了将电容器固定点9C设置于平滑电容器5的4个边5b中的3个边5b(前方、后方、左方)的外周位置且中央部分的例子。另外，在实施例2中，示出了将电容器固定点9C设置于平滑电容器5的4个边5b中的2个边5b(前方、后方)的外周位置且中央部分的例子。但是不限于此。例如，电容器固定点9C也可以设置于平滑电容器5的各边5b的外周位置且中央部分以外的部分。总之，电容器固定点9C只要设置于平滑电容器5的各边5b的外周位置即可。这样构成也能够得到上述(3)或(6)所记载的效果。
在实施例1和实施例2中，示出了将上表面51a的高度位置设为与汇流条紧固面10的高度位置相近的位置(附近位置)的例子。但是不限于此。例如，汇流条紧固面的高度位置也可以是与上表面的高度位置相同的位置(图4的同一位置10A)。总之，汇流条紧固面的高度位置只要是与上表面的高度位置相同的位置或上表面的高度位置附近的位置即可。具体地说，汇流条紧固面的高度位置只要是与上表面的高度位置相同的同一位置10A或者在从上方附近位置10B到下方附近位置10C的范围内即可。这样构成也能够得到上述(4)所记载的效果。
在实施例1和实施例2中，直流P汇流条57和直流N汇流条58具有从上表面51a向上方沿垂直方向延伸且在中途向水平方向(右侧)弯折的第一弯曲部101。该直流P汇流条57具有从第一弯曲部101沿水平方向延伸且在中途向下方沿垂直方向弯折的第二弯曲部102。该直流P汇流条57具有从第二弯曲部102沿垂直方向延伸且在中途向与第一弯曲部101相反的一侧(与第一弯曲部101所位于的方向相反的一侧)的水平方向(右侧)弯折的第三弯曲部103。示出了该直流P汇流条57从第三弯曲部103沿水平方向延伸到功率模块4的P端子4P的例子。但是不限于此。例如，直流P汇流条和直流N汇流条的形状具有从上表面向上方沿垂直方向延伸且在中途向水平方向弯折的第一弯曲部。该直流P汇流条和直流N汇流条也可以从第一弯曲部沿水平方向延伸到功率模块的P端子和N端子。
在实施例1和实施例2中，示出了将本公开的电力变换装置应用于被用作电动发电机11的交流/直流的变换装置的逆变器装置3A、3B的例子。但是，本公开的电力变换装置只要是至少具备外壳、半导体模块、平滑电容器以及强电连接部的电力变换装置即可，还能够应用于逆变器装置以外的各种各样的电力变换装置。另外，不限于搭载于电动汽车(电动车辆的一例)等电动车辆的逆变器装置。

Claims (5)

1.一种电力变换装置，其特征在于，具备：
外壳；
半导体模块，其收容于所述外壳；
平滑电容器，其通过固定螺栓被固定于所述外壳，用于抑制电压变动；以及
强电连接部，其将所述半导体模块与所述平滑电容器电连接，
其中，在将通过所述固定螺栓将所述平滑电容器固定于所述外壳的位置设为电容器固定点时，所述电容器固定点配置于避开所述平滑电容器的角落部的位置，
使所述半导体模块与所述平滑电容器在所述强电连接部处接近。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，
所述平滑电容器具有汇流条，
在所述强电连接部中，所述汇流条与所述半导体模块通过紧固螺栓电连接，
在将通过所述紧固螺栓将所述汇流条紧固于所述半导体模块的位置设为汇流条紧固点时，所述汇流条紧固点兼用于电连接和电容器固定，
所述汇流条紧固点被设为所述电容器固定点。
3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，
所述平滑电容器呈方形状，
在所述平滑电容器的各边的外周位置设置所述电容器固定点，
所述电容器固定点中的配置在对角线上的2个所述电容器固定点中的一方或双方被设为所述汇流条紧固点。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，
所述平滑电容器具有汇流条，
所述半导体模块具有用于与所述汇流条紧固的端子，
在将紧固所述端子与所述汇流条的面设为汇流条紧固面、将从所述平滑电容器引出所述汇流条的面设为引出面时，所述汇流条紧固面的高度位置是与所述引出面的高度位置相同的位置，或是所述引出面的高度位置附近的位置。
5.根据权利要求2～4中的任一项所述的电力变换装置，其特征在于，
在将从所述平滑电容器引出所述汇流条的面设为引出面时，
所述汇流条具有从所述引出面向上方沿垂直方向延伸且在中途向水平方向弯折的第一弯曲部，
所述汇流条具有从所述第一弯曲部沿水平方向延伸且在中途向下方沿垂直方向弯折的第二弯曲部，
所述汇流条具有从所述第二弯曲部沿垂直方向延伸且在中途向与所述第一弯曲部相反的一侧的水平方向弯折的第三弯曲部，
所述汇流条从所述第三弯曲部沿水平方向延伸到所述半导体模块所具有的端子。
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