CN116209208A - 功率转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的功率转换装置包括基板；在基板的第一方向的一侧沿第二方向排列设置的多个第一半导体元件；在基板的第一方向的另一侧沿第二方向排列设置的多个第二半导体元件；以及具有与基板的另一个面隔开间隔相对的壁，并在间隔中形成制冷剂流路的流路形成构件，该壁在第一半导体元件和第二半导体元件之间具有在第二方向上延伸的狭缝、以及在与狭缝相比更靠第二方向的一侧贯穿壁的贯通孔，在制冷剂流路中具有在设置有第一方向的一侧的间隙和第一方向的另一侧的间隙的状态下，对狭缝和贯通孔之间进行分隔的分隔部，狭缝和贯通孔中的一方是制冷剂的供给口，狭缝和贯通孔中的另一方是制冷剂的排出口。

Description

功率转换装置

技术领域

本申请涉及功率转换装置。

背景技术

多个功率转换装置搭载在像电动汽车或混合动力汽车那样将电动机用作为驱动源的电动车辆上。功率转换装置是将输入电流从直流转换成交流、从交流转换成直流或将输入电压转换成不同电压的装置。具体而言，关于功率转换装置可列举下述装置：充电器，该充电器用于将商用交流电源转换为直流电源并对高压电池充电；DC/DC转换器，该DC/DC转换器用于将高压电池的直流电源转换为用于辅助设备的电池的电压(例如，12V)；以及逆变器等，该逆变器用于将来自电池的直流电转换为到电动机的交流电。

搭载于电动汽车或混合动力汽车上的功率转换装置期求小型化和高输出化。随着功率转换装置的高输出化，容纳在功率转换装置中的多个半导体元件和电容器处理大电流，并且多个半导体元件和电容器的发热量增大。因此，功率转换装置中设有用制冷剂冷却多个半导体元件和电容器的冷却结构。

当使用制冷剂冷却发热的多个半导体元件时，优选避免特定半导体元件变为高温，并且减小多个半导体元件的温度偏差。然而，在沿长边方向排列的多个半导体元件的正下方配置有制冷剂沿长边方向流动的冷却用通道时，由于将用于冷却某一半导体元件的制冷剂用于冷却另一半导体元件，因此先冷却的半导体元件充分冷却而后冷却的半导体元件无法充分冷却。因此，存在多个半导体元件的温度偏差过大的问题。公开了用于避免这种问题的结构(例如参照专利文献1)。在所公开的结构中，通过将被称为分离器的部件与冷却外壳一起设置，在流路的中途分割制冷剂，并利用温度均等的制冷剂分别冷却多个半导体元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/117094号

发明内容

发明所要解决的技术问题

在上述专利文献1中，由于利用分离器在流路的中途分割制冷剂，所以能够利用温度均等的制冷剂对多个半导体元件分别进行冷却。但是，由于在流路的一部分设置了要求密闭性的分离器，因此存在部件数量和安装工时增加的问题。部件数量和安装工时的增加可能导致功率转换装置的重量和成本的增加。此外，为了确保冷却外壳内部的上游侧和下游侧的流路的密闭性，并安装分离器，从功率转换装置的小型轻量化的观点来看，由于通常冷却外壳内的空间不够充分，因此存在难以在与分离器的冷却外壳内的流出入口相抵接的面对制冷剂进行密封加工的问题。

因此，本申请的目的在于获得一种功率转换装置，使用温度均等的制冷剂分别冷却多个半导体元件，与此同时在不增加部件数量的情况下容易制造、并提高生产效率。

用于解决技术问题的技术手段

本申请公开的功率转换装置包括：形成为板状的基板；在将与基板的一个面平行的特定方向设为第一方向，将与平行于基板的一个面的第一方向正交的方向设为第二方向时，在基板的一个面上的第一方向的一侧、沿第二方向排列设置的多个第一半导体元件；在基板的一个面上的第一方向的另一侧、沿第二方向排列设置的多个第二半导体元件；以及具有与基板的另一个面隔开间隔相对的壁，且形成供制冷剂在间隔中流动的制冷剂流路的流路形成构件，在从与基板的一个面垂直的方向上观察时，该壁在多个第一半导体元件和多个第二半导体元件之间具有贯穿壁并在第二方向上延伸的一个或被分割为多个的狭缝；以及在壁的比狭缝更靠第二方向的一侧的部分贯穿壁的贯通孔，在制冷剂流路中具有分隔部，该分隔部在设置有第一方向的一侧的间隙和第一方向的另一侧的间隙的状态下，在第一方向上延伸并对狭缝与贯通孔之间进行分隔，狭缝和贯通孔中的一方是向制冷剂流路提供制冷剂的供给口，狭缝和贯通孔中的另一方是从制冷剂流路排出制冷剂的排出口。

发明效果

根据本申请公开的功率转换装置，流路形成构件所具有的壁具有贯穿壁的狭缝和贯穿壁的贯通孔，在壁与设置有多个半导体元件和多个第二半导体元件的基板之间的间隔部分即制冷剂流路中，具有对狭缝和贯通孔之间进行分隔的分隔部，狭缝和贯通孔中的一方是向制冷剂流路提供制冷剂的供给口，狭缝和贯通孔中的另一方是从制冷剂流路排出制冷剂的排出口，因此，流入制冷剂流路的制冷剂被分割，能够防止在一次半导体元件的冷却中已使用的制冷剂通过其他半导体元件的一侧，因此能够使用具有均等温度的制冷剂对多个第一半导体元件和多个第二半导体元件分别进行冷却。此外，由于狭缝和贯通孔在流路形成构件上形成，分隔部设置在制冷剂流路内，因此能够获得在不增加部件数量的情况下容易制造、且生产效率提高的功率转换装置。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的功率转换装置的俯视图。

图2是实施方式1所涉及的功率转换装置的俯视图。

图3是在图1的A-A剖面位置处切断的功率转换装置的剖视图。

图4是在图1的B-B剖面位置处切断的功率转换装置的剖视图。

图5是实施方式1所涉及的其他功率转换装置的俯视图。

图6是实施方式1所涉及的功率转换装置的主要部分的立体图。

图7是说明比较例的功率转换装置的剖视图。

图8是实施方式2所涉及的功率转换装置的俯视图。

图9是实施方式2所涉及的其他功率转换装置的俯视图。

图10是实施方式3所涉及的功率转换装置的俯视图。

图11是在图10的C-C剖面位置处切断的功率转换装置的剖视图。

图12是实施方式3所涉及的功率转换装置的仰视图。

图13是实施方式3所涉及的其他功率转换装置的仰视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本申请的实施方式所涉及的功率转换装置进行说明。另外，各图中关于相同或相当的构件、部位，标注相同标号来进行说明。

实施方式1.

图1是实施方式1所涉及的功率转换装置100的俯视图，图2是功率转换装置100的俯视图，是从图1去除基板2和半导体模块3后所示的图，图3是在图1的A-A剖面位置处切断的功率转换装置100的剖视图，图4是在图1的B-B剖面位置处切断的功率转换装置100的剖视图，图5是实施方式1所涉及的其他功率转换装置的俯视图，是从图1去除基板2和半导体模块3后所示的图，图6是功率转换装置100的主要部分即制冷剂流路11的立体图。功率转换器100是具有用于控制功率的开关电路的装置，将输入电流从直流转换为交流，从交流转换为直流，或者将输入电压转换为不同的电压。

＜功率转换装置100＞

功率转换装置100包括形成为板状的基板2、多个第一半导体元件14、多个第二半导体元件15和流路形成构件1a。将与基板2的一个面平行的特定方向设为第一方向，将与平行于基板2的一个面的第一方向正交的方向设为第二方向。在图1中，第一方向由箭头A表示，第二方向由箭头B表示。基板2例如形成为矩形板状，并且基板2的一个面的各边平行于第一方向或第二方向配置。在基板2形成为矩形板状的情况下，第一半导体元件14和第二半导体元件15可以有效地排列配置在基板2的一个面上，从而能够使功率转换装置100小型化。基板2由铝等具有较高热传导率的金属形成。

在图1中，用虚线示出第一半导体元件14和第二半导体元件15的外形。在基板2的一个面上的第一方向的一侧，沿第二方向排列设置多个第一半导体元件14。在基板2的一个面上的第一方向的另一侧，沿第二方向排列设置多个第二半导体元件15。在本实施方式中，将第一半导体元件14配置在第一方向的一侧，将第二半导体元件15配置在第一方向的另一侧，但也可以将第一半导体元件14配置在第一方向的另一侧，将第二半导体元件15配置在第一方向的一侧。

功率转换装置100包括多个半导体模块3，该半导体模块3由一个或多个第一半导体元件14和一个或多个第二半导体元件15形成。多个半导体模块3热连接到基板2的一个面，并且沿第二方向排列配置。在本实施方式中，由第一半导体元件14即半导体元件13a、13b和第二半导体元件15即半导体元件13c、13d形成一个半导体模块3，功率转换装置100包括三个半导体模块3。半导体模块3具有的半导体元件的数量不限于此，功率转换装置100具备的半导体模块3的数量也不限于此。此外在本实施方式中，半导体模块3形成为长方体状，并且沿相同的方向排列配置。通过以相同方向排列半导体模块3，能够使功率转换装置100小型化。

使用图4对半导体模块3的内部的结构例进行说明。半导体元件13a、13b通过焊料22电连接到导电构件21的一个面。半导体元件13a例如是IGBT(绝缘栅型双极晶体管，Insulated Gate Bipolar Transistor),半导体元件13b例如是二极管。导电构件21是具有导电性且导热性良好的金属板，例如由铜制成。导电构件21的另一个面经由绝缘材料20热连接到基板2的一个面。绝缘材料20例如是具有绝缘性的陶瓷树脂材料。半导体元件13a、13b、13c、13d、导电构件21和绝缘材料20由密封构件23密封。绝缘材料20的与导电构件21连接的面相反侧的面从密封构件23露出。密封构件23例如是模塑树脂。

在本实施方式中，将描述功率转换装置100构成三相交流逆变器的示例。功率转换装置100的结构不限于三相交流逆变器，也可以是内置有双重三相逆变器或DCDC转换器的功率转换装置。后述的制冷剂流路11适用于具有多个半导体元件的功率转换装置，因此并非限定其使用例。当功率转换装置100是三相交流逆变器时，第一半导体元件14是形成上臂的元件，而第二半导体元件15是形成下臂的元件。功率转换装置100将所提供的直流电转换为交流电，并将转换后的三相(U相、V相、W相)交流电提供到负载。U相、V相、W相各层由上臂和下臂两个臂构成。三个半导体模块3中的任一个对应于U相、V相、W相。半导体元件13a、13b不仅限于IGBT和二极管，还可以是场效应晶体管(MOSFET：Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor)。

如图3所示，流路形成构件1a具有隔开间隔与基板2的另一个面相对的壁5。在隔开间隔的部分中形成有制冷剂流动的制冷剂流路11。将例如水或乙二醇溶液用作为制冷剂。通过使制冷剂流过制冷剂流路11，半导体模块3中的第一半导体元件14和第二半导体元件15被冷却，从而抑制第一半导体元件14和第二半导体元件15的发热。壳体1由流路形成构件1a和设置在流路形成构件1a周围的侧壁1b形成。壳体1容纳基板2、多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。流路形成构件1a和侧壁1b例如由铝制成。对制冷剂路11中的制冷剂进行密封的结构例如是在流路形成构件1a和基板2之间设置O环，利用O环的弹性变形进行密封的结构。也可以使用摩擦搅拌接合(FSW)将流路形成构件1a与基板2焊接并密封。关于这些密封结构，由于作为使用制冷剂的冷却结构很常见，因此未图示。

功率转换装置100包括第一冷却翅片4a和第二冷却翅片4b。从与基板2的另一个面垂直的方向上看，第一冷却翅片4a设置在至少与多个第一半导体元件14重叠的基板2的另一个面的部分上。从与基板2的另一个面垂直的方向上看，第二冷却翅片4b设置在至少与多个第二半导体元件15重叠的基板2的另一个面的部分上。第一冷却翅片4a和第二冷却翅片4b例如是与基板2一体形成的棱柱翅片。第一冷却翅片4a和第二冷却翅片4b不限于棱柱翅片，也可以是针形翅片或平行翅片，在本申请中不指定翅片形状。通过设置第一冷却翅片4a和第二冷却翅片4b，能够提高第一半导体元件14和第二半导体元件15的散热性。

<比较例>

在说明制冷剂流路11之前，对比较例的制冷剂流路110进行说明。图7是说明比较例的功率转换装置200的剖视图，是在与图3相同的位置切断功率转换装置200而得到的图。在图7中，制冷剂在制冷剂流路110内从左向右沿箭头的方向流动。制冷剂首先冷却第一半导体元件14，然后冷却第二半导体元件15。由于通过冷却了第一半导体元件14而温度上升的制冷剂来冷却第二半导体元件15，因此第二半导体元件15的冷却不充分。因此，在比较例中示出的结构中，第二半导体元件15的温度高于第一半导体元件14。

＜制冷剂流路11＞

对本申请的主要部分即制冷剂流路11进行说明。如图2所示，壁5具有狭缝12和贯通孔8。如图1所示，从垂直于基板2的一个个面的方向上看，狭缝12设置在多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15之间。狭缝12贯穿壁5，在第二方向上延伸，分割设置为一个或多个。在本实施方式中，如图2所示，设置有被分割为三个的狭缝12a、12b、12c，但也可以设置不分割的一个狭缝。贯通孔8设置为在比壁5中的狭缝12更靠近第二方向的一侧的部分上贯穿壁5。在制冷剂流路11上设有分隔部9。分隔部9在设置了第一方向的一侧的间隙和第一方向的另一侧的间隙的状态下，向第一方向延伸，将狭缝12和贯通孔8之间分隔开。分隔部9与基板2及流路形成构件1a中的一个一体化。由于分隔部9设置在制冷剂流路11的内部，因此在配置了分隔部9的部位不要求密闭性。狭缝12和贯通孔8中的一个是向制冷剂流路11提供制冷剂的供给口，狭缝12和贯通孔8中的另一个是从制冷剂流路11排出制冷剂的排出口。

制冷剂流路11设置有一个或多个狭缝分隔部6。狭缝分隔部6设置在设有狭缝12的区域中的第二方向的一处或多处。狭缝分隔部6在设置了第一方向的一侧的间隙和第一方向的另一侧的间隙的状态下，向第一方向延伸，将第二方向的一侧和另一侧分隔开。狭缝分隔部6与基板2及流路形成构件1a中的一个一体化。在本实施方式中，在制冷剂流路11上设置有两个狭缝分隔部6a、6b，但狭缝分隔部6的数量不限于此，也可以构成为功率转换装置100不具有狭缝分隔部6。

首先，在图2、图3及图6中，对狭缝12是供给口、贯通孔8是排出口的情况下制冷剂流路11内的制冷剂的流动进行说明。图2、图3及图6所示的箭头表示制冷剂流动的方向。在制冷剂从狭缝12流入制冷剂流路11的情况下，制冷剂从狭缝12流入制冷剂流路11之后，如图3所示，分割为流经第一冷却翅片4a侧的第一制冷剂和流经第二冷却翅片4b侧的第二制冷剂。如图2所示，第一制冷剂通过分隔部9的端部的第一方向的一侧的间隙，从贯通孔8排出。第二制冷剂通过分隔部9的端部的第一方向的另一侧的间隙，从贯通孔8排出。如图3所示，通过使第一制冷剂流经第一冷却翅片4a侧，多个第一半导体元件14被冷却。通过使第二制冷剂流经第二冷却翅片4b侧，多个第二半导体元件15被冷却。在本实施方法中，从一个贯通孔8排出第一制冷剂和第二制冷剂，但不限于此。也可以设置两个贯通孔8，从各个贯通孔8分别排出第一制冷剂和第二制冷剂。

分隔部9抑制第一制冷剂逆流到第二冷却翅片4b侧，抑制第二制冷剂逆流到第一冷却翅片4a侧。用于冷却多个第一半导体元件14的第一制冷剂不用于冷却多个第二半导体元件15，并且用于冷却多个第二半导体元件15的第二制冷剂不用于冷却多个第一半导体元件14。通过这样的结构，由于流入制冷剂流路11的制冷剂可以被分割以防止在某一半导体元件一次冷却中已使用过的制冷剂通过另一半导体元件的一侧，因此能够使用具有均等温度的制冷剂来分别冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。狭缝12及贯通孔8形成在流路形成构件1a上，分隔部9设置在制冷剂流路11内，分隔部9与基板2或流路形成构件1a一体化而形成，因此能够获得在不增加部件数量的情况下容易制造、且生产效率提高的功率转换装置100。

在设置了两个狭缝分隔部6a、6b的本实施方式的结构中，如图6所示，将设置了狭缝12的制冷剂流路11的区域分割为三个。从狭缝12a流入制冷剂流路11的第一制冷剂通过狭缝分隔部6a的端部的第一方向一侧的间隙，朝向贯通孔8。从狭缝12b流入制冷剂流路11的第一制冷剂通过狭缝分隔部6b的端部的第一方向一侧的间隙，朝向贯通孔8。从狭缝12c流入制冷剂流路11的第一制冷剂通过分隔部9的端部的第一方向一侧的间隙，朝向贯通孔8。从狭缝12a流入制冷剂流路11的第二制冷剂通过狭缝分隔部6a的端部的第一方向另一侧的间隙，朝向贯通孔8。从狭缝12b流入制冷剂流路11的第二制冷剂通过狭缝分隔部6b的端部的第一方向另一侧的间隙，朝向贯通孔8。从狭缝12c流入制冷剂流路11的第二制冷剂通过分隔部9的端部的第一方向另一侧的间隙，朝向贯通孔8。通过设置狭缝分隔部6，可以进一步分割制冷剂，并且可以进一步防止在一次冷却中已使用过的制冷剂通过另一个冷却翅片一侧，因此可以使用具有更为均等的温度的制冷剂来分别冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。狭缝分隔部6设置在制冷剂流路11内，与基板2或流路形成构件1a一体化而形成，因此能够获得在不增加部件数量的情况下容易制造、且生产效率提高的功率转换装置。

在本实施方式中，如图4所示，从垂直于基板2的一个面的方向上看，狭缝分隔部6a、6b配置在多个半导体模块3之间。通过这样的结构，由于制冷剂不流过没有配置多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15的部位，因此能够有效地冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。

在本实施方式中，如图2所示，在狭缝12的分割部位设置有狭缝分隔部6。通过这样的结构，狭缝分隔部6能够容易地与流路形成构件1a一体化。此外，能够将狭缝分隔部6高强度地与流路形成构件1a一体化。

在本实施方式中，如图1所示，多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15中分别排列设置成一列。通过这样的结构，由于在某一半导体元件的正下方流动以冷却该半导体元件的制冷剂不会在其他半导体元件的正下方流动以冷却其他半导体元件，因此可以使用具有均等温度的制冷剂来分别冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。另外，由于配置空间的限制而难以将多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15分别排成一列的情况下，希望至少多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15分别具有相同数量。在相同数量的情况下，能够使多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15各自的发热量均等。

在本实施方式中，多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15分别具有相同数量。通过这样的结构，由于多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15各自的发热程度的偏差减小，因此可以利用具有均等温度的制冷剂有效地分别冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。此外，如果多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15的发热程度相同，则由于可以均匀地冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15，因此可以使多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15各自的发热量均等。

通过图5，对贯通孔8是供给口、狭缝12是排出口的情况下制冷剂流路11内的制冷剂的流动进行说明。图5所示的箭头表示制冷剂流动的方向。在制冷剂从贯通孔8流入制冷剂流路11的情况下，制冷剂从贯通孔8流入制冷剂流路11之后，被分割为通过分隔部9的端部的第一方向一侧的间隙的第三制冷剂和通过分隔部9的端部的第一方向另一侧的第四制冷剂。第三制冷剂通过第一冷却翅片4a侧的制冷剂流路11，从狭缝12排出。第四制冷剂通过第二冷却翅片4b侧的制冷剂流路11，从狭缝12排出。通过使第三制冷剂流经第一冷却翅片4a侧，多个第一半导体元件14被冷却。通过使第四制冷剂流经第二冷却翅片4b侧，多个第二半导体元件15被冷却。

即使将贯通孔8设为供给口并将狭缝12设为排出口，也可以获得与将贯通孔8设为排出口并将狭缝12设为供给口时相同的效果。根据与壳体1的外部的制冷剂流路11相连接的部件的结构和配置的情况，可以选择将狭缝12和贯通孔8中哪一个作为供给口或排出口。

壳体1例如通过铸造来制造。通过在模具中设置形成狭缝12的部分来铸造壳体1，能够低成本地形成狭缝12，而不需要额外的制造工序。此外，由于狭缝12与壳体1一体化，因此在壳体1的制造工序中，狭缝12的位置不会发生偏移。例如，如果功率转换装置100是用于混合动力汽车的功率转换装置，则壳体1通常是厚度较大的金属壳体，因此壳体1具有高强度，并且狭缝12不可能变形。并且，对于形成冷却翅片的制冷剂流路的部分，由于制冷剂压力高，因此需要高强度，通过按上述方式在具有高强度的壳体1中形成制冷剂流路，不需要对形成冷却翅片的制冷剂流路的部分进行加强，从而能够降低功率转换装置100的成本。

利用被分割的制冷剂即第一制冷剂和第二制冷剂、或者第三制冷剂和第四制冷剂，在多个第一半导体元件14的一侧和多个第二半导体元件15的一侧始终提供具有同等温度的制冷剂，因此能够减小第一半导体元件14和第二半导体元件15之间的温度偏差。在上下臂进行逆变器驱动的功率转换装置中，由于上下臂通常使用相同的半导体元件，因此上下臂各自的发热量大致相等。因此，通过始终向多个第一半导体元件14侧和多个第二半导体元件15侧提供具有同等温度的制冷剂，能够减少上下臂各自的温度偏差。

在本实施方法中，第一半导体元件14是形成上臂的元件，而第二半导体元件15是形成下臂的元件，但不限于此。如果在被分割的制冷剂流动的各个部分均匀地配置半导体元件，那么均匀配置的各个半导体元件都会均匀地被冷却。因此，也可以构成为第一半导体元件14是形成下臂的元件，而第二半导体元件15是形成上臂的元件。此外，也可以是形成上臂的半导体元件和形成下臂的半导体元件混合存在于被分割的制冷剂流动的各个部分的配置。例如，也可以是从纸面上看使图1中的半导体模块3内的半导体元件的配置旋转90度后的配置。

在本实施方式中，第一半导体元件14和第二半导体元件15的示例设为IGBT、二极管或MOSFET，但不限于此，只要第一半导体元件14和第二半导体元件15是因电流通过而发热的元件，就可以是其他元件。此外，希望构成多个第一半导体元件14的元件的数量与构成多个第二半导体元件15的元件的数量相同，但不特别限定数量。

在功率转换装置100是用于混合动力汽车的功率转换装置的情况下，功率转换装置100包括保护系统，该保护系统单独地监视多个半导体元件的温度，并且当某一个半导体元件的温度超过预定温度时，限制功率转换装置的输出。半导体元件的温度测定中例如采用使用了二极管的片上温度传感器。在图7所示的比较例中，当冷却不充分的第二半导体元件15的温度变高时，尽管第一半导体元件14的温度具有余量，也使保护系统工作以保护第二半导体元件15。若保护系统工作，则功率转换装置的输出就不能充分发挥作用。这种情况下，从电动机驱动到引擎驱动的负载切换提早，在阻碍汽车的燃油经济性提高的同时对加速性等乘坐舒适性造成不良影响。

实施方式1中所示的功率转换装置100特别适合于这种混合动力汽车。如实施方式1的功率转换装置100那样，如果多个半导体元件的温度偏差被减小，则不需要决定与制冷剂温度变高的下游侧相匹配的半导体元件的大小。由于不根据制冷剂温度变高的下游侧来决定半导体元件的大小，因此能够减小半导体元件的大小。此外，在先行例中在制冷剂流路上追加了分离器，但是由于狭缝12和贯通孔8形成在流路形成构件1a上，分隔部9与基板2或流路形成构件1a一体化而形成，在与图7所示的比较例相比不增加部件数量的情况下，制冷剂被分割，能够获得使用温度均等的制冷剂分别冷却多个半导体元件的效果。此外，由于提高了多个半导体元件各自的冷却效率，因此能够降低供给制冷剂的冷却泵所要求的喷出能力。由于能够在部件数量不增加的情况下降低冷却泵的喷出能力，因此降低了功率转换装置100的成本，从而能够实现安装有功率转换装置100的车辆的轻量化和燃油经济性的提高。

如上所述，在实施方式1的功率转换装置100中，流路形成构件1a具有的壁5具有贯穿壁5的狭缝12和贯穿壁5的贯通孔8，在壁5与设置有多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15的基板2之间的间隔部分即制冷剂流路11中，具有隔开狭缝12和贯通孔8之间的分隔部9，狭缝12和贯通孔8中的一个是向制冷剂流路11提供制冷剂的供给口，狭缝12和贯通孔8中的另一个是从制冷剂流路11排出制冷剂的排出口，流入制冷剂流路11的制冷剂被分割，从而能够防止在半导体元件的一次冷却中已使用过的制冷剂通过其他半导体元件的一侧，因此能够使用具有均等温度的制冷剂对多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15分别进行冷却。此外，狭缝12及贯通孔8形成在流路形成构件1a上，分隔部9设置在制冷剂流路11内，并与基板2或流路形成构件1a一体化而形成，因此能够获得在不增加部件数量的情况下，容易制造且生产效率提高的功率转换装置100。

功率转换装置100在制冷剂流路11设有狭缝12的区域中，具有一个或多个狭缝分隔部6，该狭缝分隔部6设置为在第二方向的一处或多处设置有第一方向一侧的间隙和第一方向另一侧的间隙的状态下，沿第一方向延伸，对第二方向的一侧和另一侧进行分隔，在该情况下，可以进一步分割制冷剂，进一步防止已在一次冷却中使用过的制冷剂通过另一个冷却翅片侧，因此能够更有效地使用具有均等温度的制冷剂来分别冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。此外，狭缝分隔部6设置在制冷剂流路11内，与基板2或流路形成构件1a一体化而形成，因此能够获得在不增加部件数量的情况下容易制造、且生产效率提高的功率转换装置。

从垂直于基板2的一个面的方向上看，狭缝分隔部6配置在多个半导体模块3之间时，由于制冷剂不流过没有配置多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15的部位，因此能够有效地冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。此外，在壁5具有被分割为多个的狭缝12，在狭缝12的分割部位设置有狭缝分隔部6的情况下，能够容易地将狭缝分隔部6与流路形成构件1a一体化，并且能够高强度地将狭缝分隔部6与流路形成构件1a一体化。

当多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15分别排成一列设置时，在某一个半导体元件的正下方流动以冷却半导体元件的制冷剂由于不在其他半导体元件的正下方流过以冷却其他半导体元件，因此能够使用具有均等温度的制冷剂分别冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。此外，当多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15分别是相同数量时，由于多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15各自的发热程度的偏差减小，因此能够使用具有均等温度的制冷剂来分别冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。

功率转换装置100包括从垂直于基板2的另一个面的方向上看设置在至少与多个第一半导体元件14重叠的基板2的另一个面的部分上的第一冷却翅片4a、以及从垂直于基板2的另一个面的方向上看设置在至少与多个第二半导体元件15重叠的基板2的另一个面的部分上的第二冷却翅片4b，在该情况下，能够提高第一半导体元件14和第二半导体元件15的散热性。此外，当基板2形成为矩形板状并且基板2的一个面的各边配置为平行于第一方向或第二方向时，第一半导体元件14和第二半导体元件15可以有效地排列配置在基板2的一个面上，从而使功率转换装置100小型化。

实施方式2.

对实施方式2所涉及的功率转换装置100进行说明。图8是实施方式2所涉及的功率转换装置100的俯视图，图9是实施方式2所涉及的其他功率转换装置100的俯视图。图8和图9是示出从功率转换装置100去除基板2和半导体模块3后的图。实施方式2所涉及的功率转换装置100与实施方式1所示的功率转换装置100不同的结构在于狭缝12的宽度。

在图8和图9所示的功率转换装置100中，狭缝12是向制冷剂流路11提供制冷剂的供给口，贯通孔8是从制冷剂流路11排出制冷剂的排出口。狭缝12在第二方向的一侧具有大于第二方向的另一侧的宽度。狭缝12是供给口，并且制冷剂在第二方向上流动，从而制冷剂从图的左侧被提供给狭缝12。因此，在图的左侧的狭缝12a处，制冷剂的压力容易升高。在狭缝12的宽度相同的情况下，在制冷剂的压力升高的狭缝12的部分中，有可能更多地流过制冷剂。通过使狭缝12的宽度在第二方向的一侧比第二方向的另一侧大，能够使制冷剂流路11的各部分中流过均等的量的制冷剂。当在制冷剂流路11的各部分中流过均等的量的制冷剂时，可以使用具有更为均等的温度的制冷剂来分别冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。

狭缝12的宽度随着朝向第二方向的一侧而连续地或阶梯性地比第二方向的另一侧要宽。图8所示的狭缝12的宽度连续地变宽，而图9所示的狭缝12的宽度阶梯性地变宽。通过这样的结构，能够容易地在壁5上形成在第二方向的一侧具有比第二方向的另一侧更大的宽度的狭缝12。此外，在制冷剂流路11具有狭缝分隔部6的情况下，在由狭缝分隔部6分隔后的制冷剂流路11的各部分中，能够容易地流过均等的量的制冷剂。

实施方式3.

对实施方式3所涉及的功率转换装置100进行说明。图10是实施方式3所涉及的功率转换装置100的俯视图，图11是在图10的C-C截面位置切断的功率转换装置100的剖视图，图12是功率转换装置100的仰视图，图13是实施方式3所涉及的其他功率转换装置100的仰视图。实施方式3所涉及的功率转换装置100构成为具备平滑电容器10和冷却壳套(jacket)7。

平滑电容器10如图10所示，容纳在壳体1中，并且热连接到流路形成构件1a。平滑电容器10分别与三个半导体模块3电连接。平滑电容器10是对设置在电源和半导体模块3之间的直流功率进行平滑化的电容器。

冷却壳套7如图11所示，设置在流路形成构件1a的制冷剂流路11一侧的相反侧。在冷却壳套7与流路形成构件1a之间的空间中形成有制冷剂流动的第二制冷剂流路7a。第二制冷剂流路7a具有与设有平滑电容器10的流路形成构件1a的部分相反的相反侧的部分即第一部分、以及与设有制冷剂流路11的流路形成构件1a的部分相反的相反侧的部分即第二部分。在第二部分中形成的第二制冷剂流路7a连接到狭缝12和贯通孔8中的至少一方。由于第二制冷剂流路7a与狭缝12和贯通孔8中的一方连接，因此第二制冷剂流路7a与制冷剂流路11连通。在图12所示的功率转换装置100中，狭缝12连接到第二制冷剂流路7a。在图13所示的功率转换装置100中，第二制冷剂流路7a与狭缝12和贯通孔8连接。通过这样的结构，通过在第二制冷剂流路7a和制冷剂流路11上连续流动的制冷剂，能够分别冷却平滑电容器10、多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。

冷却壳套7例如由铝制成。冷却壳套7例如是通过冲压成形而形成的具有凹部和突出部的一块板。通过由一个构件构成冷却壳套7，能够抑制功率转换装置100的成本。通过凹部和突出部，在冷却壳套7上形成第二制冷剂流路7a和未成为第二制冷剂流路7a的非流路部7b。冷却壳套7在非流路部7b处被安装到流路形成构件1a。冷却壳套7的安装例如通过密封剂和螺钉来进行，以便能够密封制冷剂。通过将冷却壳套7安装在流路形成构件1a上，形成与制冷剂流路11连通的第二制冷剂流路7a。冷却壳套7具有向第二制冷剂流路7a提供制冷剂的流入口7c和排出制冷剂的排出口7d。从流入口7c流入第二制冷剂流路7a的制冷剂在流经平滑电容器10热连接的流路形成构件1a的部分的第二制冷剂流路7a的侧(第一部分)之后，从狭缝12或贯通孔8流入制冷剂流路11。

对图12所示的功率转换装置100中的制冷剂的流动进行说明。制冷剂从流入口7c流入第二制冷剂流路7a，流经第一部分并首先冷却平滑电容器10。制冷剂从第二部分经由狭缝12流入制冷剂流路11，并使用具有均等温度的制冷剂分别冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。制冷剂经由贯通孔8和排出口7d被排出到外部。制冷剂流路11中的制冷剂的流动与图2所示的制冷剂的流动相同。

对图13所示的功率转换装置100中的制冷剂的流动进行说明。制冷剂从流入口7c流入第二制冷剂流路7a，流经第一部分并首先冷却平滑电容器10。制冷剂经由贯通孔8流入制冷剂流路11，使用具有均等温度的制冷剂分别冷却多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15。制冷剂通过狭缝12流入第二部分。制冷剂经由排出口7d被排出到外部。制冷剂流路11中的制冷剂的流动与图5所示的制冷剂的流动相同。

通常，平滑电容器10中的发热小于多个第一半导体元件14和多个第二半导体元件15中的发热。因此，由于冷却了平滑电容器10的制冷剂的温度上升相对较小，从而作为冷却功率转换装置100的制冷剂的流路，通过在冷却了平滑电容器10之后冷却半导体元件，能够使整个功率转换装置的冷却最优化。

在图12所示的功率转换装置100中，在冷却壳套7上形成作为功率转换装置100的制冷剂的排出口的排出口7d，但不限于此。也可以是从贯通孔8的部分向外部直接排出制冷剂的结构。在图13所示的功率转换装置100中，在冷却壳套7上形成作为功率转换装置100的制冷剂的排出口的排出口7d，但不限于此。也可以是从狭缝12的部分向外部直接排出制冷剂的结构。在图13所示的功率转换装置100中，当从狭缝12的部分向外部直接排出制冷剂时，第二制冷剂流路7a仅与贯通孔8连接。这是因为在狭缝12和排出口7d之间没有形成第二制冷剂流路7a。

另外，本申请虽然记载了各种示例性的实施方式以及实施例，但是一个或多个实施方式所记载的各种特征、方式及功能并不仅限于适用特定的实施方式，也可以单独适用于实施方式，或者进行各种组合来适用于实施方式。

因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。

标号说明

1壳体，1a流路形成构件，1b侧壁，2基板，3半导体模块，4a第一冷却翅片，4b第二冷却翅片，5壁，6狭缝分隔部，7冷却壳套，7a第二制冷剂流路，7b非流路部，7c流入口，7d排出口，8贯通孔，9分隔部，10平滑电容器，11制冷剂流路，12狭缝，12a、12b、12c狭缝，13a、13b、13c、13d半导体元件，14第一半导体元件，15第二半导体元件，20绝缘材料，21导电构件，22焊料，23密封构件，100功率转换装置，110制冷剂流路，200功率转换装置。

Claims (12)

1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：

形成为板状的基板；

多个第一半导体元件，在将与所述基板的一个面平行的特定方向设为第一方向，将与平行于所述基板的一个面的所述第一方向正交的方向设为第二方向时，该多个第一半导体元件在所述基板的一个面上的所述第一方向的一侧、沿所述第二方向排列设置；

多个第二半导体元件，该多个第二半导体元件在所述基板的一个面上的所述第一方向的另一侧、沿所述第二方向排列设置；以及

流路形成构件，该流路形成构件具有与所述基板的另一个面隔开间隔相对的壁，并形成供制冷剂在所述间隔中流动的制冷剂流路，

在从与所述基板的一个面垂直的方向观察时，在多个所述第一半导体元件和多个所述第二半导体元件之间，所述壁具有贯穿所述壁并在所述第二方向上延伸的一个或被分割为多个的狭缝；以及在所述壁的比所述狭缝更靠所述第二方向一侧的部分贯穿所述壁的贯通孔，

在所述制冷剂流路中具有分隔部，该分隔部在设置有所述第一方向的一侧的间隙和所述第一方向的另一侧的间隙的状态下，沿所述第一方向延伸，并对所述狭缝与所述贯通孔之间进行分隔，

所述狭缝和所述贯通孔中的一方是向所述制冷剂流路提供制冷剂的供给口，

所述狭缝和所述贯通孔中的另一方是从所述制冷剂流路排出制冷剂的排出口。

2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，

在所述制冷剂流路中具有一个或多个狭缝分隔部，该一个或多个狭缝分隔部在设置有所述狭缝的区域中，在所述第二方向上的一处或多处，并在设置有所述第一方向的一侧的间隙和所述第一方向的另一侧的间隙的状态下，沿所述第一方向延伸，对所述第二方向的一侧和另一侧进行分隔。

3.如权利要求2所述的功率转换装置，其特征在于，

包括多个半导体模块，该半导体模块由一个或多个所述第一半导体元件和一个或多个所述第二半导体元件形成，

多个所述半导体模块与所述基板的一个面热连接，在所述第二方向上排列配置，

从与所述基板的一个面垂直的方向上观察时，所述狭缝分隔部配置在多个半导体模块之间。

4.如权利要求2或3所述的功率转换装置，其特征在于，

所述壁具有被分割成多个的所述狭缝，

在所述狭缝的分割部位设置有所述狭缝分隔部。

5.如权利要求1至4的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述狭缝是向所述制冷剂流路提供制冷剂的供给口，所述贯通孔是从所述制冷剂流路排出制冷剂的排出口，

所述狭缝在所述第二方向的一侧具有比所述第二方向的另一侧要大的宽度。

6.如权利要求5所述的功率转换装置，其特征在于，

所述狭缝的宽度随着朝向所述第二方向的一侧而连续地或阶梯性地比所述第二方向的另一侧要宽。

7.如权利要求1至6的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

多个所述第一半导体元件和多个所述第二半导体元件分别排列设置成一列。

8.如权利要求1至7的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

多个所述第一半导体元件和多个所述第二半导体元件分别具有相同数量。

9.如权利要求1至8的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括：

壳体，该壳体具有所述流路形成构件，并且容纳所述基板、多个所述第一半导体元件和多个所述第二半导体元件；

平滑电容器，该平滑电容器容纳在所述壳体中，与所述流路形成构件热连接；以及

冷却壳套，该冷却壳套设置在所述流路形成构件的所述制冷剂流路一侧的相反侧，在与所述流路形成构件之间的空间形成供制冷剂流动的第二制冷剂流路，

所述第二制冷剂流路与所述狭缝和所述贯通孔中的一方连接。

10.如权利要求9所述的功率转换装置，其特征在于，

流入所述第二制冷剂流路的制冷剂流过与所述平滑电容器热连接的所述流路形成构件的部分的所述第二制冷剂流路一侧后，从所述狭缝或所述贯通孔流入所述制冷剂流路。

11.如权利要求1至10的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括：

第一冷却翅片，从与所述基板的另一个面垂直的方向观察时，该第一冷却翅片设置在所述基板的另一个面的至少与多个所述第一半导体元件重叠的部分；以及

第二冷却翅片，从与所述基板的另一个面垂直的方向观察时，该第二冷却翅片设置在所述基板的另一个面的至少与多个所述第二半导体元件重叠的部分。

12.如权利要求1至11的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述基板形成为矩形板状，所述基板的一个面的各个边平行于所述第一方向或所述第二方向配置。

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