CN112117916A - 电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力转换装置，使机架地线成为简易的结构。电力转换装置(10)包括：半导体元件(50)；控制电路用基板(60)，其具备对所述半导体元件(50)进行控制的控制电路(61)；树脂制外壳(40)，其容纳所述半导体元件(50)，并且配置所述控制电路用基板(60)；和具有导电性的箱体(20)，其容纳所述树脂制外壳(40)。电力转换装置(10)具有将所述控制电路用基板(60)与所述箱体(20)之间电连接的导电性部件(70)。所述导电性部件(70)的至少一部分被埋设在所述树脂制外壳(40)中。

Description

电力转换装置

技术领域

本发明涉及电力转换装置的改进技术。

背景技术

被装载于混合动力车辆或电动车辆中的电力转换装置例如被配置在电池与马达之间，对被积蓄在电池中的电力进行控制且向马达提供电力。在这样的电力转换装置中，为了确定电路的基准电位，将电路基板电连接于具有导电性的箱体。该箱体具有机架地线的功能。提出有各种机架地线的技术(例如，专利文献1)。

根据专利文献1可知的电路基板将对电路实施了配线的配线基板收纳到导电性的外壳中，在配线基板的外周侧端面的一部分具有实施了金属电镀的电镀侧端部，电镀侧端部、电路的地线以及外壳通过导电部件被电连接。该导电部件具有弹性，被悬臂固定于外壳的内壁面。导电部件的自由端与电镀侧端部具有弹性地接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-162083号公报

发明内容

发明要解决的课题

在根据专利文献1可知的技术中，机架地线的结构复杂，有改进的余地。

本发明的课题在于，提供能够利用简易的结构构成机架地线的技术。

用于解决课题的手段

在第一方面的发明中，提供一种电力转换装置，其包括：

半导体元件；

控制电路用基板，其具备对所述半导体元件进行控制的控制电路；

树脂制外壳，其容纳所述半导体元件，并且配置所述控制电路用基板；和

具有导电性的箱体，其容纳所述树脂制外壳，

所述电力转换装置的特征在于，

该电力转换装置具有将所述控制电路用基板与所述箱体之间电连接的导电性部件，

所述导电性部件的至少一部分被埋设于所述树脂制外壳中。

在第二方面的发明中，所述导电性部件的一端部被电连接且固定于所述箱体。

在第三方面的发明中，朝向所述箱体观察所述树脂制外壳时，所述树脂制外壳为矩形的结构，所述导电性部件的所述一端部被固定于所述箱体的部位是所述矩形的所述树脂制外壳的边缘。

在第四方面的发明中，所述导电性部件的另一端部借助于焊接部分被固定于所述控制电路用基板。

在第五方面的发明中，所述电力转换装置还具有固定部件，该固定部件将所述控制电路用基板固定于所述树脂制外壳。所述固定部件位于所述焊接部分的附近。

在第六方面的发明中，所述导电性部件由汇流条构成，

所述汇流条中的包括所述另一端部在内的一部分构成得比其它部分细。

发明效果

在第一方面的发明中，将控制电路用基板与箱体电连接的机架地线用导电性部件的至少一部分被埋设于树脂制外壳中。例如，在成型树脂制外壳时，能够将导电性部件一体成型于该树脂制外壳。因此，能够将导电性部件可靠地固定于树脂制外壳，并且能够利用简易的结构构成机架地线。并且，在装配电力转换装置时，无需进行导电性部件相对于树脂制外壳的定位。

在第二方面的发明中，能够将导电性部件的一端部可靠地固定于箱体。

在第三方面的发明中，在矩形的树脂制外壳的边缘的部位，将导电性部件的一端部固定于箱体。因此，能够与导电性部件的固定位置无关地、充分地确保容纳半导体元件的树脂制外壳的内部的空间和控制电路用基板的配置空间。

在第四方面的发明中，能够通过浸流焊接等焊接工序将机架地线用导电性部件的另一端部可靠且容易地固定于控制电路用基板。

在第五方面的发明中，由于将控制电路用基板固定于树脂制外壳的固定部件位于焊接部分的附近，因此，在控制电路用基板振动的情况下或进行焊接工序的情况下，不易对焊接部分施加过大的外力。因此，能够提高焊接部分的可靠性。

在第六方面的发明中，构成导电性部件的汇流条中的包括另一端部在内的一部分比其它部分细。因此，在浸流焊接等焊接工序中，在对汇流条预先加热时，不易从该汇流条向箱体散热。其结果是，由于焊接的完成良好，因此，能够提高焊接部分的品质。

附图说明

图1是本发明的电力转换装置的机架地线用导电性部件周围的剖视图。

图2是图1所示的散热器、树脂制外壳和控制电路用基板的装配状态的立体图。

图3是图2的3部的放大图。

图4是图3所示的散热器、树脂制外壳和控制电路用基板的分解立体图。

标号说明

10：电力转换装置；20：箱体；40：树脂制外壳；50：半导体元件；60：控制电路用基板；61：控制电路；70：机架地线用导电性部件；70a：一端部；70b：另一端部；91：固定部件。

具体实施方式

下面，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。

如图1所示，电力转换装置10例如被配置在电池与马达之间，并被装载于混合动力车辆或电动车辆中，用来对被积蓄在电池中的电力进行控制且向马达提供电力。

该电力转换装置10包括：有底的箱体20，其具有导电性；具有导电性的平板状的散热器30，其位于该箱体20的内部且与内底面21重叠；矩形的树脂制外壳40，其与该散热器30的上表面31一体地形成，并且被容纳在箱体20中；半导体元件50，其被容纳在该树脂制外壳40中；控制电路用基板60(第一基板60)，其被配置在树脂制外壳40的上部；至少一个第一导电性部件70；和多个第二导电性部件80(参照图2)。

制冷剂在被箱体20和散热器30围绕的制冷剂路32中流动。即，散热器30兼有制冷剂路32的盖的功能。箱体20的上部开口被罩22堵塞。

如上所述，优选的是，散热器30与树脂制外壳40是一体成型品(例如模具成型品)。

如图1和图2所示，树脂制外壳40是朝向箱体20观察该树脂制外壳40时为矩形(包括大致矩形、大致正方形)、即俯视为矩形的结构。并且，树脂制外壳40是在上下方向上开放的框状的部件，并且由外框的周壁41和将被该周壁41围绕的内部隔开的间隔壁(未图示)构成。

散热器30与树脂制外壳40同样地是朝向箱体20观察该树脂制外壳40时为矩形(包括大致矩形、大致正方形)、即俯视为矩形的结构。在树脂制外壳40的下端部的边缘41a(周壁41的边缘41a)，在该边缘41a的整个周围或者一部分一体地设置有凸缘42。该凸缘42从树脂制外壳40的边缘41a向外方沿着散热器30的上表面31延伸。并且，该凸缘42与树脂制外壳40一同一体地形成于散热器30的上表面31。

在该凸缘42，一体地设置有具有导电性的多个带凸缘的环状的垫圈43。散热器30和凸缘42借助于具有导电性的多个固定部件44(第一固定部件44)被固定于箱体20的内底面21。优选的是，散热器30和凸缘42借助于多个固定部件44被固定于箱体20的部位位于俯视为矩形的树脂制外壳40的至少四角。该多个固定部件44例如由贯穿插入到垫圈43中的螺栓构成。

如图1所示，半导体元件50例如是IGBT(绝缘栅型双极晶体管)等发热性高的功率半导体，并且被安装于半导体元件用基板51(第二基板51)。该半导体元件用基板51被设置(安装)于散热器30的上表面31。因此，能够利用散热器30对半导体元件50进行冷却。例如，利用半导体元件50与续流二极管(环流二极管)的组合构成功率模块。

控制电路用基板60具备对半导体元件50进行控制的多个控制电路61。即，在该控制电路用基板60的板面60a设置有用于控制半导体元件50的开关的多个控制电路61(开关控制电路61)。例如，在半导体元件50为IGBT的情况下，被设置于控制电路用基板60的开关控制电路61由对IGBT的栅极进行驱动的栅极驱动电路构成。

并且，如图1、图3和图4所示，在该控制电路用基板60的板面60a设置有至少一个机架地线用端子62和多个信号用端子63。机架地线用端子62是为了确定控制电路61的电压的基准(基准电位)而将控制电路61与箱体20电连接的端部。多个信号用端子63是将控制电路61与半导体元件50电连接的端部。控制电路用基板60具有位于机架地线用端子62和多个信号用端子63的多个插通孔64。该多个插通孔64分别贯通各端子62、63。

第一导电性部件70是将箱体20与控制电路用基板60电连接的、所谓的“机架地线用导电性部件”。更具体而言，该第一导电性部件70的一端部70a与箱体20电连接，并且另一端部70b与控制电路用基板60的机架地线用端子62电连接。下面，将第一导电性部件70适当地改称为“机架地线用导电性部件70”。

所述第一导电性部件70是由具有导电性的L字状的部件(例如弯曲成L字状的板材)构成的汇流条(销)。更具体而言，该第一导电性部件70由被设置于树脂制外壳40的凸缘42处的横板部71和从该横板部71的端部立起的纵板部72构成。第一导电性部件70的至少一部分、即纵板部72的下半部分和横板部71被埋设于树脂制外壳40中。

具体而言，横板部71埋设于树脂制外壳40中的凸缘42中。但是，横板部71中的末端部71a构成为能够使固定部件44贯穿插入的环状的平板，该末端部71a的下表面(散热器30的上表面31侧的面)从树脂制外壳40露出。该末端部71a构成第一导电性部件70的一端部70a。

该末端部71a中的从树脂制外壳40露出的下表面与散热器30的上表面31彼此重叠且电连接。该末端部71a与凸缘42和散热器30一同借助于固定部件44被固定于箱体20。其结果是，第一导电性部件70的一端部70a被电连接且固定于箱体20。

纵板部72的下半部分72a被埋设于树脂制外壳40的周壁41中。纵板部72的上半部分72b、即上端部72b从树脂制外壳40的上部(周壁41的上端)向上方突出。该上端部72b是纵板部72中的、从上端(末端)到比控制电路用基板60靠下的位置的范围。该上端部72b构成第一导电性部件70的另一端部70b。

该上端部72b构成得比下半部分72a细(例如构成得宽度窄)。因此，第一导电性部件70中的、至少包括另一端部70b在内的一部分构成得比其它部分71、72a细。

上端部72b贯穿插入到位于机架地线用端子62的插通孔64中，并且借助于图1所示的焊接部分65(也称为焊接部65、焊接层65)被固定于机架地线用端子62。其结果是，第一导电性部件70的另一端部70b借助于焊接部分65被固定于控制电路用基板60。

如图1和图3所示，控制电路61借助于机架地线用端子62、第一导电性部件70和散热器30被连接于箱体20，从而能够采用箱体20作为机架地线来确定控制电路61的电压的基准(基准电位)。

如图3和图4所示，所述多个第二导电性部件80是将控制电路用基板60与半导体元件50(参照图1)电连接的、所谓的“控制信号用导电性部件”。更具体而言，多个第二导电性部件80的未图示的一端部被电连接于半导体元件50，并且另一端部80a被电连接于控制电路用基板60的多个信号用端子63。第二导电性部件80的个数与信号用端子63的个数相同。将第二导电性部件80适当地改称为“控制信号用导电性部件80”。

多个第二导电性部件80均为相同结构，并且分别由汇流条(销)构成，所述汇流条(销)由具有导电性的细长的板材构成。第二导电性部件80的下半部分被埋设于树脂制外壳40。第二导电性部件80的上半部分80a、即另一端部80a从树脂制外壳40的上部(周壁41的上端)向上方突出，并构成得比第二导电性部件80中的其它部分细。

多个另一端部80a贯穿插入到位于多个信号用端子63的多个插通孔64中，并且分别借助于焊接部分65(也称为焊接部65、焊接层65)被固定于多个信号用端子63。

如图1和图2所示，控制电路用基板60借助于固定部件91(第二固定部件91)被固定于树脂制外壳40。该固定部件91位于至少任意一个焊接部分65的附近。具体而言，树脂制外壳40具有从周壁41的上端向上方突出的多个凸台92。控制电路用基板60借助于多个固定部件91被固定于凸台92的上端面。在控制电路用基板60的四角形成有能够使多个固定部件91贯穿插入的多个贯通孔66。该固定部件91由螺纹紧固于凸台92的上端面的小螺丝构成。

综合以上说明，如下所述。

如图1至图4所示，电力转换装置10包括：

半导体元件50；

控制电路用基板60，其具备对所述半导体元件50进行控制的控制电路61；

树脂制外壳40，其容纳所述半导体元件50，并且配置有所述控制电路用基板60；和

具有导电性的箱体20，其容纳所述树脂制外壳40，

所述电力转换装置10具有将所述控制电路用基板60与所述箱体20之间电连接的导电性部件70(第一导电性部件70)，

所述导电性部件70的至少一部分被埋设于所述树脂制外壳40中。

这样，将控制电路用基板60与箱体20电连接的机架地线用导电性部件70的至少一部分被埋设于树脂制外壳40中。例如，在成型树脂制外壳40时，能够将导电性部件70一体成型于该树脂制外壳40。因此，能够将导电性部件70可靠地固定于树脂制外壳40，并且能够利用简易的结构构成机架地线。并且，在装配电力转换装置10时，无需进行导电性部件70相对于树脂制外壳40的定位。

并且，所述导电性部件70的一端部70a被电连接且固定于所述箱体20。因此，能够将导电性部件70的一端部70a可靠地固定于箱体20。

并且，朝向所述箱体20观察所述树脂制外壳40时，所述树脂制外壳40为矩形的结构(参照图2)，所述导电性部件70的所述一端部70a被固定于所述箱体20的部位是所述矩形的所述树脂制外壳40的边缘41a(即，被设置于边缘41a处的凸缘42)。

这样，在矩形的树脂制外壳40的边缘41a的部位，将导电性部件70的一端部70a固定于箱体20。因此，能够与导电性部件70的固定位置无关地、充分地确保容纳半导体元件50的树脂制外壳40的内部的空间和控制电路用基板60的配置空间。

并且，所述导电性部件70的另一端部70b借助于焊接部分65被固定于所述控制电路用基板60。因此，能够通过浸流焊接等焊接工序将机架地线用导电性部件70的另一端部70b可靠且容易地固定于控制电路用基板60。

并且，所述电力转换装置10还具有将所述控制电路用基板60固定于所述树脂制外壳40的固定部件91(第二固定部件91)。所述固定部件91位于所述焊接部分65的附近(例如，将机架地线用端子62固定的焊接部分65的附近)。

这样，由于将控制电路用基板60固定于树脂制外壳40的固定部件91位于焊接部分65的附近，因此，在控制电路用基板60振动的情况下或进行焊接工序的情况下，不易对焊接部分65施加过大的外力。因此，能够提高焊接部分65的可靠性。

并且，所述导电性部件70由汇流条构成，

所述汇流条70(导电性部件70)中的包括所述另一端部70b在内的一部分构成得比其它部分71、72a细。

这样，构成导电性部件70的汇流条中的包括另一端部70b在内的一部分比其它部分71、72a细。因此，在浸流焊接等焊接工序中，在对汇流条预先加热时，不易从该汇流条向箱体20散热。其结果是，由于焊接的完成良好，因此，能够提高焊接部分的品质。

产业上的可利用性

本发明适合于被装载于车辆中的电力转换装置。

Claims (6)

1.一种电力转换装置，其包括：

半导体元件；

控制电路用基板，其具备对所述半导体元件进行控制的控制电路；

树脂制外壳，其容纳所述半导体元件，并且配置所述控制电路用基板；和

具有导电性的箱体，其容纳所述树脂制外壳，

所述电力转换装置的特征在于，

该电力转换装置具有将所述控制电路用基板与所述箱体之间电连接的导电性部件，

所述导电性部件的至少一部分被埋设于所述树脂制外壳中。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

所述导电性部件的一端部被电连接且固定于所述箱体。

3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，

朝向所述箱体观察所述树脂制外壳时，所述树脂制外壳为矩形的结构，

所述导电性部件的所述一端部被固定于所述箱体的部位是所述矩形的所述树脂制外壳的边缘。

4.根据权利要求2或3所述的电力转换装置，其特征在于，

所述导电性部件的另一端部借助于焊接部分被固定于所述控制电路用基板。

5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于，

所述电力转换装置还具有固定部件，该固定部件将所述控制电路用基板固定于所述树脂制外壳，

所述固定部件位于所述焊接部分的附近。

6.根据权利要求4或5所述的电力转换装置，其特征在于，

所述导电性部件由汇流条构成，

所述汇流条中的包括所述另一端部在内的一部分构成得比其它部分细。

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