CN115411952A - 逆变器装置、驱动马达模块及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供逆变器装置、驱动马达模块及车辆，该逆变器装置的特征在于，具有：功率模块单元，其向马达提供驱动电力；电路基板，其与厚度方向正交的方向上的尺寸比上述功率模块单元的与厚度方向正交的方向上的尺寸大；壳体，其将上述功率模块单元和上述电路基板以该顺序收纳；支撑部，配置于上述壳体的内侧，且支撑上述电路基板的一端部；以及由粘接剂形成的接合部，其接合上述电路基板的上述一端部和上述支撑部。

Description

逆变器装置、驱动马达模块及车辆

技术领域

本发明涉及逆变器装置、驱动马达模块以及车辆。

背景技术

在车载用的逆变器装置中，例如有搭载于电动汽车(EV)的逆变器装置、搭载于混合动力汽车的逆变器装置等。

例如，在专利文献1中公开了IGBT、功率基板以及控制电路按该顺序配置于框体内的逆变器装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-137270号公报

发明内容

并且，在现有的逆变器装置中，使功率基板和控制电路的与厚度方向正交的方向(图中Y轴方向)上的尺寸接近于IGBT的与厚度方向正交的方向上的尺寸。在这种情况下，需要增加基板的层数，或者分割配置为多个基板。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种逆变器装置，其能够防止制造成本的增大，并且能够不受尺寸限制地配置电路基板。另外，提供具备该逆变器装置的驱动马达模块及搭载有驱动马达模块的车辆。

用于解决课题的方案

本发明的逆变器装置的一方案的特征在于，具有：功率模块单元，其向马达提供驱动电力；电路基板，其与厚度方向正交的方向上的尺寸比上述功率模块单元的与厚度方向正交的方向上的尺寸大；壳体，其将上述功率模块单元和上述电路基板以该顺序收纳；支撑部，配置于上述壳体的内侧，且支撑上述电路基板的一端部；以及由粘接剂形成的接合部，其接合上述电路基板的上述一端部和上述支撑部。

另外，本发明的驱动马达模块的一方案的特征在于，具备上述记载的逆变器装置和与上述逆变器装置电连接的马达。

另外，本发明的车辆的一方案的特征在于，具备上述记载的驱动马达模块。

发明效果

根据本发明，能够实现一种逆变器装置，其能够防止制造成本的增大，并且不受尺寸限制地配置电路基板。另外，能够实现具备该逆变器装置的驱动马达模块及搭载有驱动马达模块的车辆。

附图说明

图1是搭载有本发明的逆变器装置(驱动马达模块)的车辆的概略结构图。

图2是图1所示的逆变器装置的一实施方式的垂直剖视图。

图3是图1所示的逆变器装置的其它实施方式的垂直剖视图。

图中：

1—壳体，101—底部，102—侧壁部，103—台阶部，2—支撑部，3—接合部，4—电子部件，5—连接器，6—连接端子，10—驱动马达模块，11—逆变器控制基板，12—功率模块驱动基板，13—功率模块单元，14—电容器模块，15—马达(电动马达)，151—马达外壳，20—逆变器装置(逆变器部)，30—控制部，50a、50b—车轮，60—减速器，70—差速齿轮，80—传动轴(驱动轴)，100—车辆，BT—电池(外部电源)。

具体实施方式

以下，基于附图所示的优选的实施方式，详细说明本发明的逆变器装置、驱动马达模块及车辆。

另外，以下为了便于说明，将相互正交的三个轴设定为X轴、Y轴及Z轴。作为一个例子，包含X轴和Y轴的XY平面为水平，Z轴为铅垂。另外，有时将图2～图3中的上侧称为“上”或“上方”，将下侧称为“下”或“下方”。另外，在本说明书中，上下方向(铅垂方向)、水平方向、上侧及下侧仅为用于说明各部的相对位置关系的名称，实际的配置关系等也可以是由这些名称表示的配置关系等以外的配置关系等。

图1所示的驱动马达模块10搭载于混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHV)、电动汽车(EV)等车辆100。

该驱动马达模块10具备逆变器装置(逆变器部)20和与逆变器装置20电连接的马达(电动马达)15。另外，驱动马达模块10除此之外还具备减速装置、差动装置、油泵(均未图示)等。

马达15例如是三相交流马达，是车辆100的驱动力源。马达15收纳在马达外壳151中。

马达15的旋转轴与减速器60和差速齿轮70连结。由此，马达15的驱动力(转矩)经由这些减速器60、差速齿轮70、传动轴(驱动轴)80传递到一对车轮50a、50b。

逆变器装置20具备：向马达15提供驱动电力的功率模块单元13；向功率模块单元13输出驱动信号的功率模块驱动基板(驱动电路基板)12；向功率模块驱动基板12输出控制信号的逆变器控制基板(控制电路基板)11；以及使来自电池(外部电源)BT的电压平滑的电容器模块14。

逆变器装置20由来自承担车辆100整体的控制的控制部30的控制信号控制，对马达15进行驱动。即，逆变器装置20能够对来自电池BT的电力进行转换(从直流转换为交流)，并提供至马达15。控制部30例如是车辆控制单元(Vehicle Control Unit：VCU)。

另外，逆变器装置20也能够对通过马达15的旋转而产生的反电动势进行转换(从交流转换为直流)并提供至电池BT。

功率模块单元13具有每个U相、V相、W相连接两个功率开关元件(上臂的功率开关元件和下臂的功率开关元件)、共计六个功率开关元件而成的桥电路(电力转换电路)。

另外，作为功率开关元件，例如，可以举出IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等。

功率模块单元13根据来自功率模块驱动基板12的驱动信号(PWM控制信号)切换功率开关元件的接通/断开。由此，功率模块单元13将从电池BT经由电容器模块14提供来的直流电力转换为交流电力(三相交流电力)，并提供给马达15，驱动马达15。

电池BT是作为车辆100的动力源的电能的提供源，例如由多个二次电池构成。

在逆变器装置20中，在与电池BT的连接部配置有电容器模块14。电容器模块14连接于高电位线(正极电位B+)与低电位线(负极电位B-(GND))之间。该电容器模块14具有使来自电池BT的输入电压平滑的功能，具备大容量的电容器141。

接着，参照图2对逆变器装置20的结构进行详细说明。

图2所示的逆变器装置20具备逆变器控制基板11、功率模块驱动基板12、功率模块单元13、电容器模块14以及收纳它们的壳体1。壳体1例如可以由铝或铝合金等形成。

在本实施方式中，在壳体1的底部101，沿X轴方向并列设置有功率模块单元13及电容器模块14，在功率模块单元13的上方，功率模块驱动基板12及逆变器控制基板11按该顺序以相互重叠的状态配置。

即，功率模块驱动基板12配置于比逆变器控制基板11更靠功率模块单元13侧(下侧)。通过将功率模块驱动基板12配置于功率模块单元13的附近，能够降低寄生电感，其结果是能够降低浪涌、辐射噪声。

功率模块驱动基板12经由连接端子6电连接于功率模块单元13。

逆变器控制基板11及功率模块驱动基板12分别能够由例如具备玻璃环氧基板(FR-4或FR-5的耐热性基板)的覆铜层叠板等形成。

逆变器控制基板11在其X轴方向正侧的端部(另一端部)经由连接器5电连接于功率模块驱动基板12。根据该结构，能够准确地对逆变器控制基板11和功率模块驱动基板12进行定位。

另外，逆变器控制基板11和功率模块驱动基板12在经由连接器5的连接区域以外相互分离。根据该结构，能够防止由外部振动引起的两个基板11、12彼此的接触。另外，能够降低来自功率模块单元13的电磁场噪声对逆变器控制基板11造成的影响。进一步地，不会妨碍逆变器控制基板11与功率模块驱动基板12之间的空气的通过，也能够期待它们的冷却效果。

另外，在图2所示的结构中，功率模块驱动基板12的X轴方向(与厚度方向正交的方向)上的尺寸与功率模块单元13的X轴方向上的尺寸大致相等。

另一方面，逆变器控制基板11在X轴方向上的尺寸比功率模块单元13在X轴方向上的尺寸大。因此，在经由连接器5将逆变器控制基板11电连接于功率模块驱动基板12的状态下，逆变器控制基板11的X轴方向正侧的端部(与另一端部相反的侧的一端部)比功率模块单元13(功率模块驱动基板12)向X轴方向正侧突出。

该向X轴方向正侧的突出长度B可以设为功率模块单元13的X轴方向上的尺寸A的1/6～1/3左右。

另外，功率模块单元13的X轴方向上的尺寸A的具体值能够设为150～200mm左右。

另一方面，突出长度B的具体的值可以设为30～40mm左右。

壳体1具备从底部101的外周部向Z轴方向正侧立起的侧壁部102。在侧壁部102的内侧(X轴方向负侧)形成有高度变低的台阶部103。

该台阶部103构成支撑逆变器控制基板11的X轴方向正侧的端部(一端部)的支撑部2。即，本实施方式的支撑部2与壳体1成为单一部件。根据该结构，能够削减逆变器装置20的部件数量。

另外，支撑部2可以由从侧壁部102分离的凸台构成，也可以由与壳体1不同的部件构成。

而且，逆变器控制基板11的X轴方向正侧的端部经由由粘接剂形成的接合部3接合于支撑部2(台阶部103)。

根据该结构，无需使逆变器控制基板11在X轴方向上的尺寸与功率模块单元13在X轴方向上的尺寸一致，因此能够减少逆变器控制基板11的层数，由此能够实现逆变器装置20的制造成本的削减。

另外，通过利用由粘接剂形成的接合部3将逆变器控制基板11的X轴方向正侧的端部接合于支撑部2，能够抑制由外部振动引起的逆变器控制基板11的变形，并且不需要螺纹紧固，因此还能够缓和公差的设计。

特别地，接合部3优选具有柔软性。在这种情况下，能够对接合部3赋予吸收外部振动的缓冲功能。因此，更容易抑制逆变器控制基板11的变形。

该具有柔软性的接合部3例如可以由硅酮类粘接剂、聚氨酯类粘接剂、丙烯酸类粘接剂、橡胶类粘接剂、吸振橡胶、凝胶等构成。

另外，从提高与接合部3的接合强度的观点出发，也可以分别对逆变器控制基板11的X轴方向正侧的端部的下表面(接合面)及支撑部2的上表面(粘接面)实施粗化处理、底漆处理(硅烷偶联处理)等。

另外，在本实施方式中，在逆变器控制基板11的X轴方向正侧的端部，在其上表面(与支撑部2相反的面)侧安装有具有比较大的质量的电子部件4。通过该安装的电子部件4的质量，逆变器控制基板11的X轴方向正侧的端部朝向接合部3(朝向Z轴方向负侧)被按压。其结果，更容易抑制由外部振动引起的逆变器控制基板11的变形。

在该状态下，逆变器控制基板11的X轴方向正侧的端部在电子部件4的安装状态下比电子部件4的未安装状态更接近功率模块单元13。

作为具体的方式，可以举出如下方案等：逆变器控制基板11在未安装状态下向上方(Z轴方向正侧)翘起，但在安装状态下平坦(与X轴方向大致平行)；逆变器控制基板11在未安装状态(自然状态)下平坦，但在安装状态下向下方(Z轴方向负侧)稍微弯曲。

作为该电子部件4，例如可以举出热敏电阻、电容器、变压器、电容器等。

逆变器装置20也可以采用图3所示的结构。

在图3所示的结构中，逆变器控制基板11在X轴方向上的尺寸比功率模块单元13在X轴方向上的尺寸稍大。

另一方面，功率模块驱动基板12在X轴方向上的尺寸大于功率模块单元13在X轴方向上的尺寸。因此，功率模块驱动基板12的X轴方向正侧的端部比功率模块单元13(逆变器控制基板11)向X轴方向正侧突出。

而且，功率模块驱动基板12的X轴方向正侧的端部经由接合部3接合于支撑部2，并且在其上表面侧安装有电子部件4。

功率模块驱动基板12的与功率模块单元13的交叉宽度容易变得更大，因此特别优选应用本发明。

根据以上说明的逆变器装置20，能够防止制造成本的增大，且不受尺寸限制地配置逆变器控制基板11、功率模块驱动基板12。另外，根据具备该逆变器装置20的驱动马达模块10，能够防止制造成本的增大，并且能够提高动作性能，根据搭载有该驱动马达模块10的车辆100，能够提高动作性能。

以上，针对图示的实施方式对本发明的逆变器装置、驱动马达模块以及车辆进行了说明，但本发明并不限定于此，构成逆变器装置、驱动马达模块以及车辆的各部能够置换为能够发挥同样功能的任意结构的部件。另外，也可以附加任意的构成物。

例如，也可以在逆变器控制基板11与功率模块驱动基板12之间配置电容器模块14。

Claims (10)

1.一种逆变器装置，其特征在于，具有：

功率模块单元，其向马达提供驱动电力；

电路基板，其与厚度方向正交的方向上的尺寸比上述功率模块单元的与厚度方向正交的方向上的尺寸大；

壳体，其将上述功率模块单元和上述电路基板以该顺序收纳；

支撑部，配置于上述壳体的内侧，且支撑上述电路基板的一端部；以及

由粘接剂形成的接合部，其接合上述电路基板的上述一端部和上述支撑部。

2.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，

上述接合部具有柔软性。

3.根据权利要求1或2所述的逆变器装置，其特征在于，

在上述电路基板的上述一端部的与上述支撑部相反的面侧安装有电子部件，

上述电路基板在上述电子部件的安装状态下比在上述电子部件的未安装状态下上述一端部更接近上述功率模块单元。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的逆变器装置，其特征在于，

上述支撑部与上述壳体是单一部件。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的逆变器装置，其特征在于，

上述电路基板是向上述功率模块单元输出驱动信号的驱动电路基板及向上述驱动电路基板输出控制信号的控制电路基板中的一方的电路基板。

6.根据权利要求5所述的逆变器装置，其特征在于，

上述驱动电路基板和上述控制电路基板以相互重叠的状态配置，且在与上述一端部相反的侧的另一端部经由连接器电连接。

7.根据权利要求6所述的逆变器装置，其特征在于，

上述驱动电路基板和上述控制电路基板在经由上述连接器的连接区域以外相互分离。

8.根据权利要求6或7所述的逆变器装置，其特征在于，

上述驱动电路基板配置于比上述控制电路基板靠上述功率模块单元侧。

9.一种驱动马达模块，其特征在于，具备：

权利要求1～8中任一项所述的逆变器装置；以及

与上述逆变器装置电连接的马达。

10.一种车辆，其特征在于，搭载有权利要求9所述的驱动马达模块。

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