DE112013004490B4 - Leistungsumsetzervorrichtung - Google Patents

Abstract

Leistungsumsetzervorrichtung, die umfasst:ein Leistungshalbleitermodul (300a-c, 301a-c), das ein Leistungshalbleiterelement zum Umwandeln eines Gleichstroms in einen Wechselstrom umfasst;eine Ansteuerleiterplatte (22), die mit einer Ansteuerschaltung (25, 174, 350A) montiert ist, um das Leistungshalbleiterelement anzusteuern; undeinen wechselstromseitigen Relaisleiter (802a-f) zum Übertragen des Wechselstroms;wobei die Ansteuerleiterplatte (22) einen Transformator (24) umfasst, um eine niedrige Spannung zu einer hohen Spannung zu transformieren und die transformierte Spannung an die Ansteuerschaltung (25, 174, 350A) zu liefern,wobei der wechselstromseitige Relaisleiter (802a-f) auf der gegenüberliegenden Seite der Ansteuerleiterplatte (22) des Transformators (24) angeordnet ist;gekennzeichnet durchein Wechselstromverbindungselement (188), wobei das Leistungshalbleitermodul (300a-c, 301a-c) einen wechselstromseitigen Anschluss, der mit dem wechselstromseitigen Relaisleiter (802a-f) verbunden ist, und einen steuerseitigen Anschluss, der mit der Ansteuerleiterplatte (22) verbunden ist, umfasst,wobei das Wechselstromverbindungselement (188) auf der dem Leistungshalbleitermodul (300a-c, 301a-c) durch die Ansteuerleiterplatte (22) gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist,wobei die Ansteuerleiterplatte (22) eine Leitung zum Verbinden des Transformators (24) und der Ansteuerschaltung (25, 174, 350A) umfasst,wobei die Ansteuerleiterplatte (22) ferner ein Durchgangsloch (22a-f) bildet, das auf der dem Transformator (24) gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, wobei die Ansteuerschaltung (25, 174, 350A) dazwischen angeordnet ist, undwobei der wechselstromseitige Relaisleiter (802a-f) mit dem wechselstromseitigen Verbindungselement durch das Durchgangsloch (22a-f) verbunden ist.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsumsetzervorrichtung, die verwendet wird, um Gleichstromleistung in Wechselstromleistung oder Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzusetzen, und insbesondere auf eine Leistungsumsetzervorrichtung, die für Hybridelektrofahrzeuge und Elektrofahrzeuge verwendet wird.
• Hintergrund
• Im Allgemeinen umfasst eine Leistungsumsetzervorrichtung eine Wechselrichterschaltung zum Aufnehmen von Gleichstromleistung und Erzeugen von Wechselstromleistung und eine Steuerschaltung zum Steuern der Wechselrichterschaltung. In den letzten Jahren ist es erforderlich geworden, die Größe der Leistungsumsetzervorrichtung zu reduzieren. Insbesondere auf dem Gebiet der Hybridelektrofahrzeuge und Elektrofahrzeuge ist es erwünscht, die Leistungsumsetzervorrichtung in einem kleinstmöglichen in dem Äußeren des Fahrzeugs und insbesondere in dem Kraftmaschinenraum zu montieren. Daher ist eine weitere Größenreduktion erforderlich, um die Montierbarkeit an dem Fahrzeug zu verbessern.
• Ferner tendieren die Betriebszeit unter Verwendung eines Motors als Antriebsquelle sowie die Betriebsbedingungen (Bedingungen mit Hochdrehmomentausgabe) dazu zu steigen. Zur gleichen Zeit ist die Verbesserung der Zuverlässigkeit der Leistungsumsetzervorrichtung nötig.
• Patendokument 2 beschreibt einen Stromwandler mit Verbindungsabschnitten. Weiter sind die Verbindungsabschnitte des Stromwandlers des Patendokuments 2 mit Steueranschlüssen eines oberen Arms an einem ersten Kantenabschnitt einer Antriebsschaltungsplatine angeordnet. Im Detail zeigt der Stromwandler des Patendokuments 2 Verbindungsabschnitte, mit denen Steueranschlüsse des unteren Arms verbunden sind, die an einem zweiten Kantenabschnitt der Antriebsschaltungsplatine angeordnet sind.
  Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift JP 2008 - 29 094 A legt ein Beispiel offen, bei dem der Verdrahtungsabstand der Ansteuerleiterplatte verringert ist, um die Größe der Leistungsumsetzervorrichtung zu reduzieren.
• Es sind aber eine weitere Größenreduktion der Leistungsumsetzervorrichtung sowie die Verbesserung der Zuverlässigkeit notwendig.
• Entgegenhaltungsliste
• Patentdokument(e)
• Patendokument 1: Japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift JP 2008 - 29 094 A
• Patendokument 2: US 2011 / 0 199 800 A1
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Größe der Leistungsumsetzervorrichtung zu verringern und die Zuverlässigkeit zu verbessern.
• Lösung des Problems
• Um das obige Problem zu lösen, umfasst eine Leistungsumsetzervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: ein Leitungshalbleitermodul, das ein Leistungshalbleiterelement zum Umwandeln eines Gleichstroms in einen Wechselstrom umfasst; eine Ansteuerleiterplatte, die mit einer Ansteuerschaltung montiert ist, um das Leistungshalbleiterelement anzusteuern; einen wechselstromseitigen Relaisleiter zum Übertragen des Wechselstroms; und ein Wechselstromverbindungselement. Das Leistungshalbleitermodul umfasst einen wechselstromseitigen Anschluss, der mit dem wechselstromseitigen Relaisleiter verbunden ist, und den steuerseitigen Anschluss, der mit der Ansteuerleiterplatte verbunden ist. Das Wechselstromverbindungselement ist auf der dem Leistungshalbleitermodul durch die Ansteuerleiterplatte gegenüberliegenden Seite vorgesehen. Die Ansteuerleiterplatte umfasst einen Transformator, um eine niedrige Spannung zu einer hohen Spannung zu transformieren und die transformierte Spannung an die Ansteuerschaltung zu liefern, sowie eine Leitung zum Verbinden des Transformators mit der Ansteuerschaltung. Ferner bildet die Ansteuerleiterplatte ein Durchgangsloch, das auf der dem Transformator gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, wobei die Ansteuerschaltung dazwischen angeordnet ist. Der wechselstromseitige Relaisleiter ist mit dem wechselstromseitigen Verbindungselement durch das Durchgangsloch verbunden.
• Diese Struktur vereinfacht die Schaltungsverdrahtung der Ansteuerleiterplatte und ermöglicht die Integration der Schaltung der Ansteuerleiterplatte. Daher kann eine Größenreduktion der Leistungsumsetzervorrichtung erwartet werden. Es ist unwahrscheinlich, dass die Schwachstromsystemschaltung des Transformators durch die Spannungsänderung des Wechselstroms, der durch den wechselstromseitigen Relaisleiter fließt, beeinflusst. Als Ergebnis ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Leistungsumsetzervorrichtung zu verbessern.
• Vorteilhafte Effekte der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Größe der Umsetzervorrichtung weiter zu reduzieren und die Zuverlässigkeit zu verbessern.
• Figurenliste
• 1 ist ein Systemdiagramm, das ein System eines Hybridelektrofahrzeugs zeigt.
• 2 ist ein Schaltungsdiagramm, dass die Struktur der in 1 gezeigten elektrischen Schaltung zeigt.
• 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Struktur der Leistungsumsetzervorrichtung zeigt.
• 4 ist eine perspektivische Ansicht der Leistungsumsetzervorrichtung, die in Komponenten zerlegt ist, um die Gesamtstruktur zu zeigen.
• 5 ist eine Ansicht, die von der unteren Seite des einen Fließweg bildenden Körpers 12, der in 4 gezeigt ist, betrachtet ist, um den einen Fließweg bildenden Körper 12 zu zeigen.
• 6(a) ist eine perspektivische Ansicht, die die Außenansicht eines Leistungshalbleitermoduls 300a zeigt und 6(b) ist eine Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls 300a.
• 7(a) ist eine perspektivische Ansicht, 7(b) ist eine Querschnittsansicht ähnlich 6(b), die entlang des Querschnitts D genommen und aus der Richtung E betrachtet ist, und 7(c) ist eine Querschnittsansicht eines dünnen Wandabschnitts 304A, bevor er aufgrund eines Drucks, der auf eine Lamelle 305 ausgeübt wird, verformt wird.
• 8 sind Ansichten des Leistungshalbleitermoduls 300a, bei denen ferner ein Modulgehäuse 304 von dem in 7 gezeigten Zustand entfernt ist, wobei 8(a) eine perspektivische Ansicht ist und
• 8(b) eine Querschnittsansicht ähnlich 7(b) ist, die entlang des Querschnitts D genommen und aus der Richtung E betrachtet ist.
• 9 ist eine perspektivische Ansicht des Leistungshalbleitermoduls 300a, bei der ferner ein erstes Abdichtungsharz 348 und ein Verdrahtungsisolierungsabschnitt 608 von dem in 8 gezeigten Zustand entfernt ist.
• 10 ist eine Ansicht zum Darstellen des Montageprozesses einer Modulprimärabdichtung 302.
• 11(a) ist eine perspektivische Ansicht, die die Außenansicht eines Kondensatormoduls 500 zeigt, und 11(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Innenstruktur des Kondensatormoduls 500 zeigt.
• 12 ist eine Querschnittsansicht einer Leistungsumsetzervorrichtung 200, die entlang der A-A-Ebene in 3 genommen ist.
• 13 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Ansteuerleiterplatte 22 und einer Metallgrundplatte 11, bei der ein Deckel 8 und Steuerleiterplatte 20 entfernt sind.
• 14 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die entlang der Ebene B in 13 genommen ist.
• 15 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Ebene C des einen Fließweg bildenden Körpers 12, der in 5 gezeigt ist, genommen ist.
• 16 ist eine Draufsicht der Leistungsumsetzervorrichtung 200, bei der der Deckel 8, die Steuerleiterplatte 20, die Metallgrundplatte 11 und die Ansteuerleiterplatte 22 entfernt sind.
• 17 ist eine untere Ansicht der Ansteuerleiterplatte 22.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• Als nächstes ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Systemdiagramm, in dem eine Leistungsumsetzervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf das sogenannte Hybridelektrofahrzeug angewendet ist, das sowohl durch eine Kraftmaschine als auch durch einen Motor angetrieben wird. Die Leistungsumsetzervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann nicht nur auf das Hybridelektrofahrzeug angewendet werden, sondern auch auf das sogenannte Elektrofahrzeug, das nur durch einen Motor angetrieben wird. Ferner kann die Leistungsumsetzervorrichtung auch als eine Leistungsumsetzervorrichtung zum Antreiben von Motoren verwendet werden, die in üblichen Industriemaschinen verwendet werden. Wenn die Leistungsumsetzervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aber wie oben und unten beschrieben insbesondere auf das Hybridelektrofahrzeug und das Elektrofahrzeug angewendet wird, kann ein herausragender Effekt in Hinsicht auf verschiedene Aspekte wie etwa Größenreduktion und Zuverlässigkeit erzielt werden. Die Leistungsumsetzervorrichtung, die auf das Hybridelektrofahrzeug angewendet wird, hat im Grunde die gleiche Struktur wie die Leistungsumsetzervorrichtung, die auf das Elektrofahrzeug angewendet wird. Daher ist die Leistungsumsetzervorrichtung, die auf das Hybridelektrofahrzeug angewendet wird, als typisches Beispiel beschrieben.
• 1 ist eine Ansicht eines Steuerblocks eines hybridelektrischen Fahrzeugs (hiernach als „HEV“ bezeichnet). Eine Kraftmaschine EGN, ein Motorgenerator MG1 und ein Motorgenerator MG2 erzeugen ein Drehmoment zum Fahren des Fahrzeugs. Der Motorgenerator MG1 und der Motorgenerator MG2 haben ferner nicht nur die Funktion, ein Drehmoment zu erzeugen, sondern haben auch die Funktion des Umwandelns mechanischer Energie, die dem Motorgenerator MG1 oder dem Motorgenerator MG2 von außen zugeführt wird, in elektrische Energie. Der Motorgenerator MG1 oder MG2 ist beispielsweise eine Synchronmaschine oder eine Induktionsmaschine. Wie oben beschrieben fungiert der Motorgenerator MG1 oder MG2 auch als Motor oder Stromgenerator abhängig von dem Betriebsverfahren.
• Das Drehmoment auf einer Ausgangsseite der Kraftmaschine EGN und das Ausgabedrehmoment des Motorgenerators MG2 werden durch einen Leistungsübertragungsmechanismus TSM an den Motorgenerator MG1 übertragen. Das Drehmoment von dem Leistungsverteilungsmechanismus TSM oder das Drehmoment, das von dem Motorgenerator MG1 erzeugt wird, wird über ein Übersetzungsgetriebe TM und ein Differentialgetriebe DEF an Räder übermittelt. Andererseits wird beim Nutzbremsbetrieb das Drehmoment von den Rädern an den Motorgenerator MG1 übertragen. Dann erzeugt der Motorgenerator MG1 Wechselstromleistung auf der Basis des gelieferten Drehmoments. Die erzeugte Wechselstromleistung wird durch eine Leistungsumsetzervorrichtung 200 wie unten beschrieben in Gleichstromleistung umgewandelt und verwendet, um eine Hochspannungs-Batterie 136 zu laden. Die geladene elektrische Leistung wird dann wieder als Antriebsenergie verwendet. Wenn die elektrische Leistung, die in der Hochspannungs-Batterie 136 gespeichert ist, auf einem niedrigen Stand ist, ist es ferner möglich, die Batterie 136 zu laden, indem Rotationsenergie, die durch die Kraftmaschine EGN erzeugt wird, durch den Motorgenerator MG2 in Wechselstromleistung umgewandelt wird und die Wechselstromleistung durch die Leistungsumsetzervorrichtung 200 in Gleichstromleistung umgewandelt wird. Die Übertragung von mechanischer Energie von der Kraftmaschine EGN an den Motorgenerator MG2 wird durch den Leistungsübertragungsmechanismus TSM durchgeführt.
• Die Leistungsumsetzervorrichtung 200 ist als nächstes beschrieben. Eine Wechselrichterschaltung 140 und eine Wechselrichterschaltung 142 sind durch die Batterie 136 und ein Gleichstrom-Verbindungselement 138 elektrisch verbunden. Die Leistung wird wechselseitig zwischen der Batterie 136 und den Wechselrichterschaltungen 140 und 142 übertragen. Wenn der Motorgenerator MG1 als Motor betrieben wird, erzeugt die Wechselrichterschaltung 140 eine Wechselstromleistung auf der Basis einer Gleichstromleistung, die durch das Gleichstrom-Verbindungselement 138 von der Batterie 136 geliefert wird. Dann liefert die Wechselrichterschaltung 140 die Wechselstromleistung durch ein Wechselstromverbindungselement 188 an den Motorgenerator MG1. Die Struktur aus dem Motorgenerator MG1 und der Wechselrichterschaltung 140 fungiert als eine erste Motorgeneratoreinheit. In ähnlicher Weise erzeugt die Wechselrichterschaltung 142 dann, wenn der Motorgenerator MG2 als Motor betrieben wird, Wechselstromleistung auf der Basis von Gleichstromleistung, die durch das Gleichstrom-Verbindungselement 138 von der Batterie 136 geliefert wird. Dann liefert die Wechselrichterschaltung 142 die Wechselstromleistung über einen Wechselstromanschluss 159 an den Motorgenerator MG2. Die Struktur aus dem Motorgenerator MG2 und der Wechselrichterschaltung 142 fungiert als eine zweite Motorgeneratoreinheit. Die erste Motorgeneratoreinheit und die zweite Motorgeneratoreinheit werden beide als Motor oder als Generator betrieben oder sie werden abhängig von einem Betriebszustand unterschiedlich verwendet. Es ist ferner auch möglich, dass die erste oder die zweite Motorgeneratoreinheit nicht betrieben und angehalten wird.
• Es ist zu beachten, dass es in der vorliegenden Ausführungsform möglich ist, ein Fahrzeug nur mit der Leistung des Motorgenerators MG1 anzutreiben, indem die erste Motorgeneratoreinheit als eine Elektrobetriebseinheit mittels der Leistung der Batterie 136 arbeiten darf. Ferner darf die erste Motorgeneratoreinheit oder die zweite Motorgeneratoreinheit in der vorliegenden Ausführungsform durch Leistung der Kraftmaschine oder Leistung von den Rädern als Generatoreinheit arbeiten, um elektrischen Strom zu erzeugen, und daher kann die Batterie 136 geladen werden.
• Die Batterie 136 wird zudem als eine Energieversorgung zum Antreiben eines Hilfsmotors 195 verwendet. Beispiele für den Hilfsmotor sind etwa ein Motor zum Antreiben eines Kompressors einer Klimaanlage oder ein Motor zum Antreiben einer Hydraulikpumpe zum Kühlen. Die Gleichstromleistung wird von der Batterie 136 an ein Hilfsleistungsmodul 350 geliefert. Dann wird Wechselstromleistung durch das Hilfsleistungsmodul 350 erzeugt und durch einen Wechselstromanschluss 120 an den Hilfsmotor 195 geliefert. Das Hilfsleistungsmodul 350 hat im Grunde die gleiche Schaltungsstruktur und Funktion wie die Wechselrichterschaltungen 140 und 142. Das Hilfsleistungsmodul 350 steuert die Phase, die Frequenz und die Leistung des Wechselstroms, der an den Hilfsmotor 195 geliefert werden soll. Die Kapazität des Hilfsmotors 195 ist kleiner als die Kapazität der Motorgeneratoren MG1 und MG2, so dass die Maximalumsetzungsleistung des Hilfsleistungsmoduls 350 kleiner als die der Wechselrichterschaltungen 140 und 142 ist. Die grundlegende Struktur und der grundlegende Betrieb des Hilfsleistungsmoduls 350 sind aber im Wesentlichen die gleichen wie die der Wechselrichterschaltungen 140 und 142, die oben beschrieben sind. Es ist zu beachten, dass die Leistungsumsetzervorrichtung 200 ein Kondensatormodul 500 zum Glätten der Gleichstromleistung, die an die Wechselrichterschaltung 140, die Wechselrichterschaltung 142 und eine Wechselrichterschaltung 350B geliefert werden soll, umfasst.
• Die Leistungsumsetzervorrichtung 200 umfasst ein Kommunikationsverbindungselement 21 zum Empfangen eines Befehls von einer übergeordneten Steuervorrichtung oder zum Übertragen von Daten, die einen Zustand angeben, an die übergeordnete Steuervorrichtung. Die Leistungsumsetzervorrichtung 200 berechnet den Betrag der Steuerung des Motorgenerators MG1, des Motorgenerators MG2 und des Motors für eine Hilfsmaschine 195 basierend auf einem Befehl von dem Verbindungselement 21. Ferner berechnet die Leistungsumsetzervorrichtung 200, ob sie als Motor oder als Generator arbeiten soll. Dann erzeugt die Leistungsumsetzervorrichtung 200 einen Steuerpuls auf der Basis eines Berechnungsergebnisses und liefert den Steuerpuls an eine Ansteuerschaltung 174 sowie eine Ansteuerschaltung 350A des Hilfsleistungsmoduls 350. Das Hilfsleistungsmodul 350 kann eine dedizierte Steuerschaltung besitzen. In diesem Fall erzeugt die dedizierte Steuerschaltung einen Steuerpuls basierend auf dem Befehl von dem Verbindungselement 21 und liefert den Steuerpuls an die Ansteuerschaltung 350A des Hilfsleistungsmoduls 350.
• Die Ansteuerschaltung 174 erzeugt einen Ansteuerpuls zum Steuern der Wechselrichterschaltung 140 und der Wechselrichterschaltung 142 auf der Basis des Steuerpulses. Ferner erzeugt die Ansteuerschaltung 350A einen Steuerpuls zum Ansteuern der Wechselrichterschaltung 350B des Hilfsleistungsmoduls 350.
• Die Struktur der elektrischen Schaltung der Wechselrichterschaltung 140 und der Wechselrichterschaltung 142, sind als nächstes unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Zudem ist die Schaltungsstruktur der Wechselrichterschaltung 350B des in 1 beschriebenen Hilfsleistungsmoduls 350 im Grunde der Schaltungsstruktur der Wechselrichterschaltung 140 ähnlich. Daher entfällt die genaue Beschreibung der Schaltungsstruktur der Wechselrichterschaltung 350B in 2 und die Wechselrichterschaltung 140 ist als typisches Beispiel beschrieben. Die Ausgabeleistung des Hilfsleistungsmoduls 350 ist aber klein, so dass ein unten beschriebener Halbleiterchip, der die unteren und oberen Zweige der jeweiligen Phasen bildet, sowie eine Schaltung, die den jeweiligen Chip verbindet, zusammengefasst und in dem Hilfsleistungsmodul 350 angeordnet sind.
• Ferner sind die Schaltungsstrukturen und der Betrieb der Wechselrichterschaltung 140 und der Wechselrichterschaltung 142 einander sehr ähnlich. Daher ist repräsentativ die Wechselrichterschaltung 140 beschrieben.
• Es ist zu beachten, dass im Folgenden ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode als Halbleiterelement verwendet wird, der hiernach als IGBT bezeichnet ist. Die Wechselrichterschaltung 140 umfasst eine Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150, die einen IGBT 328 und eine Diode 156, die als ein oberer Zweig fungieren, und einen IGBT 330 und eine Diode 166, die als ein unterer Zweig fungieren, besitzt. Die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 ist gemäß den drei Phasen, einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, die der Wechselstromleistung entsprechen, die ausgegeben werden soll, bereitgestellt.
• In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen diese drei Phasen den jeweiligen Phasenwindungen der drei Phasen einer Ankerwicklung des Motorgenerators MG1. In jeder der Ober- und Unterzweigreihenschaltungen 150 der drei Phasen wird ein Wechselstrom von einer Zwischenelektrode 168 ausgegeben, die ein Zentralteil der Reihenschaltung ist. Der Wechselstrom ist über den Wechselstromanschluss 159 oder das Wechselstromverbindungselement 188 mit einer Wechselstrom-Sammelschiene 802 verbunden, die wie unten beschrieben eine Wechselstromleitung zu dem Motorgenerator MG1 ist. Eine Kollektorelektrode 153 des IGBT 328 des oberen Zweigs ist mit einem Kondensatoranschluss 506 auf der positiven Elektrodenseite des Kondensatormoduls 500 über einen positiven Elektrodenanschluss 157 elektrisch gekoppelt. Ferner ist eine Emitterelektrode des IGBT 330 des unteren Zweigs mit einem Kondensatoranschluss 504 auf einer negativen Elektrodenseite des Kondensatormoduls 500 über einen negativen Elektrodenanschluss 158 elektrisch gekoppelt.
• Der IGBT 328 umfasst die Kollektorelektrode 153, eine Signalemitterelektrode 155 und eine Gateelektrode 154. Ferner umfasst der IGBT 330 eine Kollektorelektrode 163, eine Signalemitterelektrode 165 und eine Gateelektrode 164. Die Diode 156 ist zwischen der Kollektorelektrode 153 und der Emitterelektrode elektrisch angeschlossen. Ferner ist die Diode 166 zwischen der Kollektorelektrode 163 und der Emitterelektrode elektrisch angeschlossen. Ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (hiernach als „MOSFET“ bezeichnet) kann als schaltendes Halbleiterelement verwendet werden. In diesem Fall sind die Diode 156 und die Diode 166 möglicherweise unnötig. Als schaltendes Halbleiterelement ist der IGBT in einem Fall geeignet, in dem die Gleichstromspannung relativ hoch ist, und der MOSFET in einem Fall geeignet, in dem die Gleichstromspannung relativ niedrig ist.
• Das Kondensatormodul 500 umfasst mehrere Kondensatoranschlüsse 506 auf der positiven Elektrodenseite, mehrere Kondensatoranschlüsse 504 auf der negativen Elektrodenseite, einen positiven Batterieanschluss 509 und einen negativen Batterieanschluss 508. Eine Hochspannungs-Gleichstromleistung von der Batterie 136 wird an den positiven Batterieanschluss 509 und den negativen Batterieanschluss 508 über das Gleichstromverbindungselement 138 geliefert. Dann wird die Hochspannungs-Gleichstromleistung von den mehreren Kondensatoranschlüssen 506 auf der positiven Elektrodenseite des Kondensatormoduls 500 und den mehreren Kondensatoranschlüssen 504 auf der negativen Elektrodenseite des Kondensatormoduls 500 an die Wechselrichterschaltung 140, die Wechselrichterschaltung 142 und das Hilfsleistungsmodul 350 geliefert. Andererseits wird die Gleichstromleistung, die durch die Wechselrichterschaltung 140 und die Wechselrichterschaltung 142 aus der Wechselstromleistung umgewandelt wird, von dem Kondensatoranschluss 506 auf der positiven Elektrodenseite und dem Kondensatoranschluss 504 auf der negativen Elektrodenseite an das Kondensatormodul 500 geliefert. Dann wird die Gleichstromleistung von dem positiven Batterieanschluss 509 und dem negativen Batterieanschluss 508 über das Gleichstrom-Verbindungselement 138 an die Batterie 136 geliefert und in der Batterie 136 gespeichert.
• Eine Steuerschaltung 172 umfasst einen Mikrocomputer (hiernach als „Micon“ bezeichnet) zum Ausführen der arithmetischen Verarbeitung der Schaltzeitvorgaben des IGBT 328 und des IGBT 330. Eingabeinformationen für den Micon sind ein Solldrehmomentwert, der für den Motorgenerator MG1 erforderlich ist, der Stromstärkewert, der von der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 an den Motorgenerator MG1 geliefert wird, und die Magnetpolposition des Rotors des Motorgenerators MG1. Der Solldrehmomentwert basiert auf einem Befehlssignal, das von der nicht gezeigten übergeordneten Steuervorrichtung ausgegeben wird. Der Stromstärkewert wird basierend auf einem Detektionssignal von einem Stromstärkesensor 180 detektiert. Die Magnetpolposition wird basierend auf einem Detektionssignal detektiert, das von einem Drehmagnetpolsensor (nicht gezeigt) wie etwa einem Drehmelder ausgegeben wird, der in dem Motorgenerator MG1 vorgesehen ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass der Stromstärkesensor 180 die Stromstärkewerte der drei Phasen detektiert. Es können aber auch Stromstärkewerte von zwei Phasen detektiert werden und die Stromstärke der drei Phasen kann mittels Berechnung erhalten werden.
• 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Leistungsumsetzervorrichtung 200 als Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Leistungsumsetzervorrichtung 200 umfasst einen einen Fließweg bildenden Körper 12, der als ein Gehäuse zum Aufnehmen von Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c und Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c, die unten beschrieben sind, sowie das Kondensatormodul 500 fungiert. Es ist zu beachten, dass auch eine Struktur vorliegen kann, bei der ein Gehäusekörper separat von dem einen Fließweg bildenden Körper 12 der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist und der einen Fließweg bildende Körper 12 in dem Gehäuse aufgenommen ist.
• Der Deckel 8 nimmt die Schaltungskomponente der Leistungsumsetzervorrichtung 200 auf und ist an dem einen Fließweg bildenden Körper 12 befestigt. Die Steuerleiterplatte 20, auf der die Steuerschaltung 172 montiert ist, ist in dem oberen Innenabschnitt des Deckels 8 angeordnet. Eine erste Öffnung 202, eine dritte Öffnung 204a, eine vierte Öffnung 204b und eine fünfte Öffnung 205 sind an der oberen Fläche des Deckels 8 vorgesehen. Ferner ist eine zweite Öffnung 203 an der Seitenwand des Deckels 8 vorgesehen.
• Das Verbindungselement 21 ist in der Steuerleiterplatte 20 vorgesehen und ragt durch die erste Öffnung 202 nach außen. Die negativseitige Stromleitung 510 und die positivseitige Stromleitung 512 koppeln das Gleichstromverbindungselement 138 jeweils elektrisch mit dem Kondensatormodul 500 und dergleichen und ragen durch die zweite Öffnung 203 nach außen.
• Wechselstromseitige Relaisleiter 802a bis 802c sind jeweils mit den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c verbunden und ragen durch die dritte Öffnung 204a nach außen. Wechselstromseitige Relaisleiter 802d bis 802f sind jeweils mit den Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c verbunden und ragen durch die vierte Öffnung 204b nach außen. Der Wechselstromausgangsanschluss des Hilfsleistungsmoduls 350 (nicht gezeigt) ragt durch die fünfte Öffnung 205 nach außen.
• Die Richtung der Passfläche des Anschlusses des Verbindungselements 21 und dergleichen ändert sich abhängig von dem Fahrzeugtyp. Insbesondere ist es dann, wenn eine Montage an einem kleinen Fahrzeug erwünscht ist, im Hinblick auf die Größenbeschränkungen des Kraftmaschinenraums sowie der Montagefreundlichkeit bevorzugt, dass der Anschluss mit der Passfläche nach oben nach außen ragen darf. Wenn die Leistungsumsetzervorrichtung 200 beispielsweise über dem Getriebe TM vorgesehen ist, wird die Handhabbarkeit verbessert, indem der Anschluss auf die Seite ragen darf, die der Seite gegenüberliegt, auf der das Getriebe TM vorgesehen ist.
• Es ist zu beachten, dass der Deckel 8 aus Metall gebildet ist und als Gehäuse zum Aufnehmen der Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c und 301a bis 301c, der Ansteuerleiterplatte 22, der Steuerleiterplatte 20 und der Metallgrundplatte 11 fungiert.
• Ferner ragt das Verbindungselement 21 von dem Aufnahmeraum des Deckels 8 durch die erste Öffnung 202 aus dem Deckel 8 nach außen. Auf diese Weise ist die Steuerleiterplatte 20, auf der das Verbindungselement 21 montiert ist, an der Metallgrundplatte 11 befestigt. Daher ist selbst dann, wenn eine physische Kraft von außen auf das Verbindungselement 21 ausgeübt wird, die Belastung der Steuerleiterplatte 20 reduziert, so dass zu erwarten ist, dass die Zuverlässigkeit einschließlich der Haltbarkeit verbessert ist.
• 4 ist eine perspektivische Gesamtexplosionsansicht, die hilft, die Struktur zu verstehen, die in dem einen Fließweg bildenden Körper 12 der Leistungsumsetzervorrichtung 200 aufgenommen ist.
• Der einen Fließweg bildende Körper 12 bildet Öffnungsteile 400a bis 400c und Öffnungsteile 402a bis 402c, die zu dem Fließweg führen, durch den ein Kühlmittel fließt. Die Öffnungsteile 400a bis 400c sind durch die eingesetzten Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c verschlossen. Ferner sind die Öffnungen 402d bis 402f durch die eingesetzten Leistungshalbleitermodule 301a bis 301c verschlossen.
• In dem einen Fließweg bildenden Körper 12 ist ein Aufnahmeraum 405 zum Aufnehmen des Kondensatormoduls 500 an der Seite des Raums ausgebildet, in dem die Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c und die Leistungshalbleitermodule 301a bis 301c aufgenommen sind.
• Das Kondensatormodul 500 besitzt einen im Wesentlichen konstanten Abstand von den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c und den Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c, so dass die Schaltungskonstante zwischen dem Glättungskondensator und der Leistungshalbleitermodulschaltung in jeder der drei Phasen leicht ausgeglichen werden kann. Daher ist es möglich, eine Schaltungsstruktur zu erreichen, bei der die Stoßspannung einfach reduziert werden kann.
• Indem die Hauptstruktur des Fließwegs des einen Fließweg bildenden Körpers 12 durch Gießen von Aluminiummaterial einteilig mit dem einen Fließweg bildenden Körper 12 ausgebildet wird, ist es möglich, zusätzlich zu dem Erhalten des Kühlungseffekts die mechanische Festigkeit des Fließwegs zu erhöhen. Ferner sind der einen Fließweg bildende Körper 12 und der Fließweg durch den Aluminiumguss zu einer einteiligen Struktur geformt, so dass die Wärmeübertragung erhöht ist und die Kühleffizienz verbessert ist. Es ist zu beachten, dass die Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c und die Leistungshalbleitermodule 301a bis 301c an dem Fließweg befestigt werden, um den Fließweg zu vervollständigen. Dann wird ein Wasserdichtheitstest an dem Wasserweg ausgeführt. Sobald der Wasserweg den Wasserdichtheitstest bestanden hat, darf der Montagevorgang des Kondensatormoduls 500, des Hilfsleistungsmoduls 350 und des Substrats ausgeführt werden. Wie oben beschrieben wird der einen Fließweg bildende Körper 12 an dem unteren Teil der Leistungsumsetzervorrichtung 200 bereitgestellt und dann werden die notwendigen Komponenten wie etwa das Kondensatormodul 500, das Hilfsleistungsmodul 350 und das Substrat der Reihe nach von oben befestigt. Daher sind die Produktivität und die Zuverlässigkeit erhöht.
• Die Ansteuerleiterplatte 22 ist über den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c, den Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c und dem Kondensatormodul 500 vorgesehen. Ferner ist die Metallgrundplatte 11 zwischen der Ansteuerleiterplatte 22 und der Steuerleiterplatte 20 vorgesehen. Die Metallgrundplatte 11 hat die Funktion der elektromagnetischen Abschirmung der Schaltungsgruppe, die auf der Ansteuerleiterplatte 22 und der Steuerleiterplatte 20 montiert ist, und gleichzeitig die Fähigkeit, die durch die Ansteuerleiterplatte 22 und die Steuerleiterplatte 20 erzeugte Wärme abzuführen, um abzukühlen.
• Ferner dient die Metallgrundplatte 11 dazu, die mechanische Resonanzfrequenz der Steuerleiterplatte 20 zu erhöhen. Mit anderen Worten können die Schraubteile zum Befestigen der Steuerleiterplatte 20 an der Metallgrundplatte 11 in kurzen Abständen bereitgestellt sein. Als Folge kann der Abstand zwischen den Stützpunkten reduziert sein, wenn eine mechanische Schwingung auftritt, so dass die Resonanzfrequenz erhöht sein kann. Zum Beispiel kann die Resonanzfrequenz der Steuerleiterplatte 20 im Hinblick auf die Schwingungsfrequenz, die von dem Getriebe übertragen wird, erhöht sein, so dass es unwahrscheinlich ist, dass die Steuerleiterplatte 20 von der Schwingung beeinträchtigt wird. Als Folge ist die Zuverlässigkeit erhöht.
• 5 ist eine Ansicht zum Darstellen des einen Fließweg bildenden Körpers 12, die von der unteren Seite des einen Fließweg bildenden Körpers 12, der in 4 gezeigt ist, gesehen ist.
• In dem einen Fließweg bildenden Körper 12 sind ein Einlassrohr 13 und ein Auslassrohr 14 an einer Seitenwand 12a vorgesehen. Das Kühlmittel fließt in eine Fließrichtung 417, die durch die gestrichelte Linie angezeigt ist, und fließt durch das Einlassrohr 13 zu einem ersten Fließwegteil 19a, der entlang einer Seite des einen Fließweg bildenden Körpers 12 ausgebildet ist. Eine zweiter Fließwegteil 19b ist mit dem ersten Fließwegteil 19a durch einen Umkehrfließteil verbunden und parallel zu dem ersten Fließwegteil 19a ausgebildet. Ein dritter Fließwegteil 19c ist mit dem zweiten Fließwegteil 19b durch einen Umkehrfließteil verbunden und parallel zu dem zweiten Fließwegteil 19b ausgebildet. Ein vierter Fließwegteil 19d ist mit dem dritten Fließwegteil 19c durch einen Umkehrfließteil verbunden und parallel zu dem dritten Fließwegteil 19c ausgebildet. Ein fünfter Fließwegteil 19e ist mit dem vierten Fließwegteil 19d durch einen Umkehrfließteil verbunden und parallel mit dem vierten Fließwegteil 19d ausgebildet. Ein sechster Fließwegteil 19f ist mit dem fünften Fließwegteil 19e durch einen Umkehrfließteil verbunden und parallel mit dem fünften Fließwegteil 19e ausgebildet. Mit anderen Worten sind der erste bis sechste Fließwegteil 19a bis 19f so verbunden, dass sie einen mäandernden Fließweg bilden.
• Ein erster einen Fließweg bildender Körper 441 bildet den ersten Fließwegteil 19a, den zweiten Fließwegteil 19b, den dritten Fließwegteil 19c, den vierten Fließwegteil 19d, den fünften Fließwegteil 19e und den sechsten Fließwegteil 19f. Der erste Fließwegteil 19a, der zweite Fließwegteil 19b, der dritte Fließwegteil 19c, der vierte Fließwegteil 19d, der fünfte Fließwegteil 19e und der sechste Fließwegteil 19f sind in der Tiefenrichtung jeweils größer als in der Breitenrichtung ausgebildet.
• Der siebte Fließwegteil 19g führt zu dem sechsten Fließwegteil 19f und ist an einer Position ausgebildet, an der er dem Aufnahmeraum des Kondensatormoduls 500 zugewandt ist, das in 4 gezeigt ist. Ein zweiter einen Fließweg bildender Körper 442 bildet den siebten Fließwegteil 19g. Der siebte Fließwegteil 19g ist in der Breitenrichtung größer als in der Tiefenrichtung ausgebildet.
• Ein achter Fließwegteil 19h führt zu dem siebten Fließwegteil 19g und ist an einer Position ausgebildet, an der er dem unten beschriebenen Hilfsleistungsmodul 350 zugewandt ist. Ferner ist der achte Fließwegteil 19h mit dem Auslassrohr 14 verbunden. Ein dritter einen Fließweg bildender Körper 444 bildet den achten Fließwegteil 19h. Der achte Fließwegteil 19h ist in der Tiefenrichtung größer als in der Breitenrichtung ausgebildet.
• Ein Öffnungsabschnitt 404, zu dem alle Fließwegteile wie oben beschrieben führen, ist auf der unteren Fläche des einen Fließweg bildenden Körpers 12 ausgebildet. Der Öffnungsabschnitt 404 ist durch eine untere Abdeckung 420 verschlossen. Ein Abdichtungselement 409 ist zwischen der unteren Abdeckung 420 und dem einen Fließweg bildenden Körper 12 vorgesehen, um eine Luftdichtheit zu bewahren.
• Ferner sind die Ausstülpungsabschnitte 406a bis 406f, die in die Richtung weg von dem einen Fließweg bildenden Körper 12 ragen, in der unteren Abdeckung 420 ausgebildet. Die Ausstülpungsabschnitte 406a bis 406f sind entsprechend den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c und den Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c vorgesehen. Mit anderen Worten ist der Ausstülpungsabschnitt 406a dem ersten Fließwegteil 19a zugewandt ausgebildet. Der Ausstülpungsabschnitt 406b ist dem zweiten Fließwegteil 19b zugewandt ausgebildet. Der Ausstülpungsabschnitt 406c ist dem dritten Fließwegteil 19c zugewandt ausgebildet. Der Ausstülpungsabschnitt 406d ist dem vierten Fließwegteil 19d zugewandt ausgebildet. Der Ausstülpungsabschnitt 406e ist dem fünften Fließwegteil 19e zugewandt ausgebildet. Der Ausstülpungsabschnitt 406f ist dem sechsten Fließwegteil 19f zugewandt ausgebildet.
• Die Tiefe und Breite des siebten Fließwegteils 19g unterscheidet sich stark von der Tiefe und Breite des sechsten Fließwegteils 19f. Um den Fluss des Kühlmittels ausrichten zu können und die Durchflussrate bei der deutlichen Änderung der Form des Fließwegs regeln zu können, ist es erwünscht, dass der zweite einen Fließweg bildende Körper 442 mit einer geraden Lamelle 447 versehen ist, die zu dem siebten Fließwegteil 19g ragt.
• Ebenso unterscheidet sich die Tiefe und Breite des achten Fließwegteils 19h stark von der Tiefe und Breite des siebten Fließwegteils 19g. Um den Fluss des Kühlmittels ausrichten und die Durchflussrate bei der deutlichen Änderung der Form des Fließwegs regeln zu können, ist es erwünscht, dass der dritte einen Fließweg bildende Körper 444 mit einer geraden Lamelle 448 versehen ist, die zu dem achten Fließwegteil 19h ragt.
• Die genaue Struktur der Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c und der Leistungshalbleitermodule 301a bis 301c, die in der Wechselrichterschaltung 140 verwendet werden, ist unter Bezugnahme auf 6 bis 10 beschrieben. Die Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c und die Leistungshalbleitermodule 301a bis 301c haben die gleiche Struktur, so dass das Leistungshalbleitermodul 300a repräsentativ beschrieben ist. Es ist zu beachten, dass in 6 bis 10 ein Signalanschluss 325U der Gateelektrode 154 und der Signalemitterelektrode 155, die in 2 offenbart sind, entspricht, und ein Signalanschluss 325L der Gateelektrode 164 und der Emitterelektrode 165, die in 2 offenbart sind, entspricht. Ferner ist ein positiver Gleichstromelektrodenanschluss 315B der gleiche wie der positive Elektrodenanschluss 157, der in 2 offenbart ist, und ein negativer Gleichstromelektrodenanschluss 319B der gleiche wie der negative Elektrodenanschluss 158, der in 2 offenbart ist. Ferner ist ein Wechselstromanschluss 320B der gleiche wie der Wechselstromanschluss 159, der in 2 offenbart ist. 6(a) ist eine perspektivische Ansicht des Leistungshalbleitermoduls 300a der vorliegenden Ausführungsform. 6(b) ist eine Querschnittsansicht des Leistungshalbleitermoduls 300a der vorliegenden Ausführungsform, die entlang des Querschnitts D genommen und aus der Richtung E betrachtet ist. 7 ist eine Ansicht, die das Leistungshalbleitermodul 300a zeigt, bei der eine Schraube 309 und ein zweites Abdichtungsharz 351 der Verständlichkeit halber von dem in Fig., 6 gezeigten Zustand entfernt sind. 7(a) ist eine perspektivische Ansicht und 7(b) ist eine Querschnittsansicht ähnlich 6(b), die entlang des Querschnitts D genommen und aus der Richtung E betrachtet ist. Ferner ist 7(c) eine Querschnittsansicht eines dünnen Wandabschnitts 304A, bevor er aufgrund eines Drucks, der auf eine Lamelle 305 ausgeübt wird, verformt wird.
• 8 ist eine Ansicht des Leistungshalbleitermoduls 300a, bei der ferner ein Modulgehäuse 304 von dem in 7 gezeigten Zustand entfernt ist. 8(a) ist eine perspektivische Ansicht und 8(b) ist eine Querschnittsansicht ähnlich 7(b), die entlang des Querschnitts D genommen und aus der Richtung E betrachtet ist.
• 9 ist eine perspektivische Ansicht des Leistungshalbleitermoduls 300a, bei der ferner das erste Abdichtungsharz 348 und der Verdrahtungsisolierungsabschnitt 608 von dem in 8 gezeigten Zustand entfernt ist. 10 ist eine Ansicht zum Darstellen des Montageprozesses einer Modulprimärabdichtung 302. Die Leistungshalbleiterelemente (der IGBT 328, der IGBT 330, die Diode 156 und die Diode 166), die die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 bilden, sind so befestigt, dass die zwischen einer Leiterplatte 315 und einer Leiterplatte 318 oder einer Leiterplatte 320 und einer Leiterplatte 319 wie in 8 und 9 gezeigt angeordnet sind. Die Leiterplatte 315 und dergleichen sind durch das erste Abdichtungsharz 348 abgedichtet, wobei die wärmeabführende Oberfläche freigelegt ist, und ein Isolationselement 333 ist an der wärmeabführenden Oberfläche thermisch komprimiert. Das erste Abdichtungsharz 348 weist wie in 8 gezeigt eine Polyederform (in diesem Fall eine im Wesentlichen rechtwinklige Spatform) auf.
• Die Modulprimärabdichtung 302, die durch das erste Abdichtungsharz 348 abgedichtet ist, ist in das Modulgehäuse 304 eingesetzt und an der Innenfläche des Modulgehäuses 304, das ein CAN-Typ-Kühler ist, thermisch komprimiert, wobei das Isolationselement 333 dazwischen angeordnet ist. Hierbei ist der CAN-Typ-Kühler ein Kühler mit einer zylindrischen Form mit einer Einführungsöffnung 306 auf einer Oberfläche und mit einem Boden auf der anderen Oberfläche. Eine Leere in dem Inneren des Modulgehäuses 304 ist mit dem zweiten Abdichtungsharz 351 gefüllt.
• Das Modulgehäuse 304 ist aus einem Element wie beispielsweise einem Aluminiumlegierungsmaterial (Al, AlSi, AlSiC, Al-C und dergleichen) gebildet, das eine elektrische Leitfähigkeit besitzt. Der Außenumfang der Einführungsöffnung 306 ist von einem Flansch 304B umgeben. Ferner sind wie in 6(a) gezeigt eine erste wärmeabführende Oberfläche 307A und eine zweite wärmeabführende Oberfläche 307B, die jeweils einen größeren Flächeninhalt als die anderen Flächen besitzen, einander zugewandt bereitgestellt. Zudem sind die jeweiligen Leistungshalbleiterelemente (der IGBT 328, der IGBT 330, die Diode 156 und die Diode 166) so angeordnet, dass sie den jeweiligen wärmeabführenden Oberflächen zugewandt sind.
• Die drei Flächen, die die einander gegenüberliegenden wärmeabführenden Oberflächen 307A und 307B verbinden, bilden eine Ebene, die mit einer kleineren Breite als die beiden wärmeabführenden Oberflächen 307A und 307B abgedichtet ist. Zudem ist die Einführungsöffnung 306 auf der Ebene der einen verbleibenden Seite ausgebildet. Das Modulgehäuse 304 hat nicht unbedingt eine exakt rechteckige Form und kann abgerundete Ecken wie in 6(a) gezeigt aufweisen. Indem das Gehäuse aus Metall mit solch einer Form verwendet wird, kann die Abdichtung für das Kühlmittel in dem Flansch 304B selbst dann sichergestellt werden, wenn das Modulgehäuse 304 in den Fließweg eingeführt wird, durch den ein Kühlmittel wie etwa Wasser oder Öl fließt. Daher kann durch eine einfache Struktur verhindert werden, dass das Kühlmittel in das Innere des Modulgehäuses 304 gelangt. Ferner sind die Lamellen 305 jeweils gleichförmig in den gegenüberliegenden wärmeabführenden Oberflächen 307A und 307B ausgebildet. Ferner ist der dünne Wandabschnitt 304A, dessen Dicke extrem gering ist, in dem Außenumfang der ersten wärmeabführenden Oberfläche 307A und der zweiten wärmeabführenden Oberfläche 307B ausgebildet. Die Dicke des dünnen Wandabschnitts 304A ist in dem Maße reduziert, dass er leicht durch einen Druck, der auf die Lamelle 305 ausgeübt wird, derart verformt werden kann, dass die Produktivität nach dem Einsetzen der Modulprimärabdichtung 302 erhöht ist.
• Wie oben beschrieben ist es durch thermisches Komprimieren der Leiterplatte 315 und dergleichen an der Innenwand des Modulgehäuses 304 durch das Isolationselement 333 möglich, die Leere zwischen der Leiterplatte 315 und dergleichen und der Innenwand des Modulgehäuses 304 zu verringern. Daher kann die durch das Leistungshalbleiterelement erzeugte Wärme effektiv an die Lamelle 305 übertragen werden. Zusätzlich ist es dadurch, dass das Isolationselement 333 eine gewisse Dicke und Biegsamkeit aufweisen darf, möglich, die Erzeugung von thermischen Belastungen durch das Isolationselement 333 zu absorbieren, was besser bei der Leistungsumsetzervorrichtung 200 für das Fahrzeug verwendet werden sollte, bei der die Temperaturänderung deutlich ist.
• Eine positive Gleichstromelektrodenverdrahtung 315A und eine negative Gleichstromelektrodenverdrahtung 319A, die aus Metall geformt sind, sind auf der Außenseite des Modulgehäuses 304 vorgesehen, um das Kondensatormodul 500 elektrisch anzuschließen. Ein positiver Gleichstromelektrodenanschluss 315B und ein negativer Gleichstromelektrodenanschluss 319B sind jeweils an dem Spitzenabschnitt der positiven Gleichstromelektrode 315A und an dem Spitzenabschnitt der negativen Gleichstromelektrode 319A ausgebildet. Ferner ist eine Wechselstromverdrahtung 320A aus Metall vorgesehen, um Wechselstromleistung an den Motorgenerator MG1 oder MG2 zu liefern. Zudem ist ein Wechselstromanschluss 320B an dem Spitzenabschnitt der Wechselstromverdrahtung 320A ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist wie in 9 gezeigt die positive Gleichstromelektrodenverdrahtung 315A mit der Leiterplatte 315 verbunden, die negative Gleichstromelektrodenverdrahtung 319A mit der Leiterplatte 319 verbunden und die Wechselstromverdrahtung 320A mit der Leiterplatte 320 verbunden.
• Signalverdrahtungen 324U und 324L aus Metall sind ebenfalls auf dem Modulgehäuse 304 vorgesehen, um die Ansteuerschaltung 174 elektrisch anzuschließen. Zudem sind ein Signalanschluss 324U und ein Signalanschluss 324L jeweils an dem Spitzenabschnitt der Signalverdrahtung 324U und dem Spitzenabschnitt der Signalverdrahtung 324L ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist wie in 9 gezeigt die Signalverdrahtung 324U mit dem IGBT 328 verbunden und die Signalverdrahtung 3241 mit dem IGBT 330 verbunden.
• Die positive Gleichstromelektrodenverdrahtung 315A, die negative Gleichstromelektrodenverdrahtung 319A, die Wechselstromverdrahtung 320A, die Signalverdrahtung 324U und die Signalverdrahtung 324L sind einteilig als ein Hilfsgusskörper 600 derart ausgebildet, dass sie durch den Verdrahtungsisolationsabschnitt 608, der durch ein Harzmaterial gebildet ist, voneinander isoliert sind. Der Verdrahtungsisolationsabschnitt 608 fungiert auch als ein Trägerelement zum Tragen der jeweiligen Verdrahtungen. Ein duroplastisches oder thermoplastisches Harz mit Isolationseigenschaften ist für das Harzmaterial geeignet, das für den Verdrahtungsisolationsabschnitt 608 verwendet wird. Auf diese Weise ist es möglich, jeweils die Isolation zwischen der positiven Gleichstromelektrodenverdrahtung 315A, der negativen Gleichstromelektrodenverdrahtung 319A, der Wechselstromverdrahtung 320A, der Signalverdrahtung 324U und der Signalverdrahtung 324L sicherzustellen. Als Folge kann eine Verdrahtung mit hoher Dichte erzielt werden. Der Hilfsmodulkörper 600 ist mit einem Metall in der Modulprimärabdichtung 302 und einem Verbindungsteil 302 eingebunden. Zudem ist der Hilfsmodulkörper 600 durch die Schraube 309, die durch ein Gewindeloch verläuft, das in dem Verdrahtungsisolationsabschnitt 608 vorgesehen ist, an dem Modulgehäuse 304 befestigt. Zum Beispiel kann TIG-Schweißen bei dem Metallbonden der Modulprimärabdichtung 302 und des Hilfsmodulkörpers 600 in dem Verbindungselement 302 verwendet werden.
• Die positive Gleichstromelektrodenverdrahtung 315A und die negative Gleichstromelektrodenverdrahtung 319A sind einander zugewandt laminiert, wobei der Verdrahtungsisolationsabschnitt 608 dazwischen angeordnet ist, und haben eine derartige Form, dass sie sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung und Form ist der Strom, der zu der Zeit des Schaltvorgangs des Leistungshalbleiterelements momentan fließt, umgekehrt ausgerichtet und fließt in die umgekehrte Richtung. Auf diese Weise wirken die durch den Strom erzeugten Magnetfelder so, dass sie sich gegenseitig aufheben, so dass eine niedrige Induktivität durch diese Aktion erzeugt werden kann. Es ist zu beachten, dass sich die Wechselstromverdrahtung 320A und die Signalanschlüsse 325U und 325L ebenfalls in die gleiche Richtung erstrecken wie die positive Gleichstromelektrodenverdrahtung 315A und die negative Gleichstromelektrodenverdrahtung 319A.
• Der Verbindungsteil 370, in dem die Modulprimärabdichtung 302 und der Hilfsmodulkörper 600 mit einem Metall gebondet sind, ist innerhalb des Modulgehäuses 304 durch das zweite Abdichtungsharz 351 abgedichtet. Auf diese Weise kann der erforderliche Isolationsabstand zwischen dem Verbindungsteil 370 und dem Modulgehäuse 304 stabil garantiert werden. Daher kann die Größe des Leistungshalbleitermoduls 300a kleiner gestaltet werden als bei einem Gehäuse, in dem der Verbindungsteil 370 nicht abgedichtet ist.
• Wie in 9 gezeigt sind ein hilfsmodulseitiger positiver Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 315C, eine hilfsmodulseitiger negativer Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 319C, ein hilfsmodulseitiger Wechselstromverbindungsanschluss 320C, ein hilfsmodulseitiger Signalverbindungsanschluss 326U und ein hilfsmodulseitiger Signalverbindungsanschluss 326L in einer Linie in dem Verbindungsteil 370 auf der Seite des Hilfsmodulkörpers 600 angeordnet. Andererseits sind ein elementseitiger positiver Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 315D, ein elementseitiger negativer Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 319D, ein elementseitiger Wechselstromverbindungsanschluss 320D, ein elementseitiger Signalverbindungsanschluss 327U und ein elementseitiger Signalverbindungsanschluss 327L in einer Linie entlang einer Oberfläche des ersten Abdichtungsharzes 348, das eine Polyederform aufweist, in dem Verbindungsteil 370 auf der Seite der Modulprimärabdichtung 302 angeordnet. Durch Konfigurieren des Verbindungsteils 370, in dem die jeweiligen Anschlüsse in einer Linie angeordnet sind, ist es leicht, die Modulprimärabdichtung 302 durch Spritzpressen herzustellen.
• Hier ist die Positionsbeziehung zwischen den jeweiligen Anschlüssen beschrieben, wobei der Abschnitt, der aus dem ersten Abdichtungsharz 348 der Modulprimärabdichtung 302 ragt, als ein Anschluss für den jeweiligen Typ betrachtet wird. In der folgenden Beschreibung wird der Anschluss, der durch die positive Gleichstromelektrodenverdrahtung 315A (einschließlich des positiven Gleichstromelektrodenanschlusses 315B und des hilfsmodulseitigen positiven Gleichstromelektrodenverbindungsanschlusses 315C) und den elementseitigen positiven Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 315D gebildet wird, als der positive Anschluss bezeichnet. Ferner wird der Anschluss, der durch die negative Gleichstromelektrodenverdrahtung 319A (einschließlich des negativen Gleichstromelektrodenanschlusses 319B und des hilfsmodulseitigen negativen Gleichstromelektrodenverbindungsanschlusses 319C) und den elementseitigen positiven Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 315D gebildet wird, als der negative Anschluss bezeichnet. Der Anschluss, der durch die Wechselstromverdrahtung 320A (einschließlich des Wechselstromanschlusses 320B und des hilfsmodulseitigen Wechselstromverbindungsanschlusses 320C) und den elementseitigen Wechselstromverbindungsanschluss 320D gebildet wird, wird als der Ausgangsanschluss bezeichnet. Der Anschluss, der durch die Signalverdrahtung 324U (einschließlich des Signalanschlusses 325U und des hilfsmodulseitigen Signalverbindungsanschlusses 326U) und den elementseitigen Signalverbindungsanschluss 327U gebildet wird, wird als der Oberzweigsignalanschluss bezeichnet. Der Anschluss, der durch die Signalverdrahtung 324L (einschließlich des Signalanschlusses 325L und des hilfsmodulseitigen Signalverbindungsanschlusses 326L) und den elementseitigen Signalverbindungsanschluss 327L gebildet wird, wird als der Unterzweigsignalanschluss bezeichnet.
• Jeder der Anschlüsse ragt durch den Verbindungsteil 370 aus dem ersten Abdichtungsharz 348 und aus dem zweiten Abdichtungsharz 351 heraus. Die herausragenden Abschnitte, die aus dem ersten Abdichtungsharz 348 herausragen (der elementseitige positive Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 315D, der elementseitige negative Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 319D, der elementseitige Wechselstromverbindungsanschluss 320D, der elementseitige Signalverbindungsanschluss 327U und der elementseitige Signalverbindungsanschluss 327L), sind auf einer Linie entlang einer Oberfläche des ersten Abdichtungsharzes 348, das wie oben beschrieben eine Polyederform aufweist, angeordnet. Ferner ragen der positive Anschluss und der negative Anschluss aus dem zweiten Abdichtungsharz 351 in einem laminierten Zustand heraus und erstrecken sich bis zu der Außenseite des Modulgehäuses 304. Aufgrund dieser Struktur kann eine übermäßige Belastung des Verbindungsteils des Leistungshalbleiterelements und des jeweiligen Anschlusses vermieden werden und verhindert werden, dass eine Lücke in der Form zu der Zeit des Formschließens zum Herstellen der Modulprimärabdichtung 302 durch Abdichten des Leistungshalbleiterelements durch das erste Abdichtungsharz 348 erzeugt wird. Ferner erzeugen die entgegengesetzten Ströme, die durch jeden der laminierten positiven und negativen Anschlüsse fließen, magnetische Flüsse in entgegengesetzte Richtungen, die einander aufheben. Als Folge kann eine niedrige Induktivität erzielt werden.
• Auf der Seite des Hilfsmodulkörpers 600 sind der hilfsmodulseitige positive Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 315C und der hilfsmodulseitige negative Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 319C jeweils an den Spitzenabschnitten der positiven Gleichstromelektrodenverdrahtung 315A und der negativen Gleichstromelektrodenverdrahtung 319A auf der dem positiven Gleichstromelektrodenanschluss 315B und dem negativen Gleichstromelektrodenanschluss 319B gegenüberliegenden Seite ausgebildet. Ferner ist der hilfsmodulseitige Wechselstromverbindungsanschluss 320C an dem Spitzenabschnitt der Wechselstromverdrahtung 320A auf der dem Wechselstromanschluss 320B gegenüberliegenden Seite ausgebildet. Die hilfsmodulseitigen Signalverbindungsanschlüsse 326U, 326L sind an den Spitzenabschnitten der Signalverdrahtungen 324U, 324L auf der den Signalanschlüssen 325U, 325L gegenüberliegenden Seite ausgebildet.
• Andererseits sind auf der Seite der Modulprimärabdichtung 302 der elementseitige positive Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 315D, der elementseitige negative Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss 319D und der elementseitige Wechselstromverbindungsanschluss 320D jeweils in den Leiterplatten 315, 319 und 320 ausgebildet. Ferner sind die elementseitigen Signalverbindungsanschlüsse 327U, 327L jeweils durch einen Bonddraht 371 mit den IGBT 328, 330 verbunden. Wie in 10 gezeigt sind die Leiterplatte 315 auf der positiven Gleichstromseite und die Leiterplatte 320 auf der Wechselstromausgangsseite sowie die elementseitigen Signalverbindungsanschlüsse 327U und 327L mit einer gemeinsamen Verbindungsschiene 372 verbunden und einteilig ausgebildet, um im Wesentlichen in der gleichen Ebene zu liegen. Eine Kollektorelektrode des IGBT 328 auf der Oberzweigseite und eine Kathodenelektrode der Diode 156 auf der Oberzweigseite sind an der Leiterplatte 315 befestigt. Eine Kollektorelektrode des IGBT 330 auf der Unterzweigseite und eine Kathodenelektrode der Diode 166 auf der Unterzweigseite sind an der Leiterplatte 320 befestigt. Die Leiterplatte 318 und die Leiterplatte 319 sind so auf den IGBT 328, 330 und den Dioden 156, 166 angeordnet, dass sie im Wesentlichen in der gleichen Ebene liegen. Eine Emitterelektrode des IGBT 328 auf der Oberzweigseite und eine Anodenelektrode der Diode 156 auf der Oberzweigseite sind an der Leiterplatte 318 befestigt. Zudem sind eine Emitterelektrode des IGBT 330 auf der Unterzweigseite und eine Anodenelektrode der Diode 166 auf der Unterzweigseite an der Leiterplatte 319 befestigt. Jedes der Leistungshalbleiterelemente weist eine flache plattenartige Struktur auf und die jeweiligen Elektroden des Leistungshalbleiterelements sind auf der Vorder- und Rückfläche ausgebildet. Wie in 10 gezeigt ist jede der Elektroden des Leistungshalbleiterelements zwischen der Leiterplatte 315 und der Leiterplatte 318 oder zwischen der Leiterplatte 320 und der Leiterplatte 319 angeordnet. Mit anderen Worten sind die Leiterplatte 315 und die Leiterplatte 318 einander durch den IGBT 328 und die Diode 156 zugewandt und im Wesentlichen parallel zu einander laminiert. Ebenso sind die Leiterplatte 320 und die Leiterplatte 319 einander durch den IGBT 330 und die Diode 166 zugewandt und im Wesentlichen parallel zu einander laminiert. Ferner sind die Leiterplatte 320 und die Leiterplatte 318 durch eine Zwischenelektrode 329 verbunden. Aufgrund dieser Verbindung sind die Oberzweigschaltung und die Unterzweigschaltung miteinander elektrisch gekoppelt, um die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 zu bilden. Wie oben beschrieben sind der IGBT 328 und die Diode 156 zwischen der Leiterplatte 315 und der Leiterplatte 318 angeordnet. Zugleich sind der IGBT 330 und die Diode 166 zwischen der Leiterplatte 320 und der Leiterplatte 319 so angeordnet, dass die Leiterplatte 320 und die Leiterplatte 318 durch die Zwischenelektrode 329 verbunden sind. Zudem sind die Steuerelektrode 328A des IGBT 328 und der elementseitige Signalverbindungsanschluss 327U durch den Bonddraht 371 verbunden. Zugleich sind die Steuerelektrode 330A des IGBT 330 und der elementseitige Signalverbindungsanschluss 327L durch den Bonddraht 317 verbunden.
• 11(a) ist eine perspektivische Ansicht, die die Außenansicht des Kondensatormoduls 500 zeigt. 11(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Innenstruktur des Kondensatormoduls 500 zeigt. Eine laminierte Leiterplatte wird durch eine negative Elektrodenleiterplatte 505 und eine positive Elektrodenleiterplatte 507, die durch einen breiten plattenartigen Leiter gebildet werden, sowie einer Isolationsfolie 550, die zwischen der negativen Elektrodenleiterplatte 505 und der positiven Elektrodenleiterplatte 507 angeordnet ist, gebildet. Die laminierte Leiterplatte 501 ermöglicht, dass die magnetischen Flüsse für den Strom, der durch die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 jeder Phase fließt, einander aufheben. Daher kann eine geringe Induktivität hinsichtlich des Stroms, der durch die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 fließt, erzielt werden.
• Der negative Batterieanschluss 508 und der positive Batterieanschluss 509 sind so ausgebildet, dass sie von einer Seite in der Längsrichtung der laminierten Platte ansteigen. Der negative Batterieanschluss 508 und der positive Batterieanschluss 509 sind jeweils mit der positiven Elektrodenleiterplatte 507 und der negativen Elektrodenleiterplatte 505 verbunden. Die Hilfskondensatoranschlüsse 516 und 517 sind so ausgebildet, dass sie von einer Seite in der Längsrichtung der laminierten Platte ansteigen. Die Hilfskondensatoranschlüsse 516 und 517 sind jeweils mit der positiven Elektrodenleiterplatte 507 und der negativen Elektrodenleiterplatte 505 verbunden.
• Der Relaisleiterteil 530 ist so ausgebildet, dass er von einer Seite in der Längsrichtung der laminierten Platte ansteigt. Die Kondensatoranschlüsse 503a bis 503c ragen aus dem Spitzenabschnitt des Relaisleiterteils 530 heraus. Die Kondensatoranschlüsse 503a bis 503c sind jeweils den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c entsprechend geformt. Ferner ragen die Kondensatoranschlüsse 503d bis 503f aus dem Spitzenabschnitt des Relaisleiterteils 530 heraus. Die Kondensatoranschlüsse 503d bis 503f sind jeweils den Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c entsprechend geformt. Der Relaisleiterteil 530 und die Kondensatoranschlüsse 503a bis 503c sind alle in einer laminierten Struktur mit der Isolationsfolie 550 dazwischen angeordnet, um eine niedrige Induktivität des Stroms, der durch die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 fließt, zu erzielen. Ferner ist der Relaisleiterteil 530 derart ausgelegt, dass die Durchgangslöcher und dergleichen, die den Stromfluss behindern können, nicht ausgebildet oder so weit wie möglich reduziert sind.
• Aufgrund dieser Struktur kann der Umkehrstrom, der bei dem Schalten zwischen den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c, die für jede Phase bereitgestellt sind, erzeugt wird, leicht zu dem Relaisleiterteil 530 fließen und es ist unwahrscheinlich, dass er zu der Seite der laminierten Leiterplatte 501 fließt. Als Ergebnis kann die Wärme, die aufgrund des Umkehrstroms in der laminierten Leiterplatte 501 erzeugt wird, reduziert werden.
• Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform die negative Elektrodenleiterplatte 505, die positive Elektrodenleiterplatte 507, der negative Batterieanschluss 508, der positive Batterieanschluss 509, der Relaisleiterteil 530 und die Kondensatoranschlüsse 503d bis 503f durch eine einteilig geformte Metallplatte ausgebildet sind und den Effekt haben, dass die Induktivität des Stroms, der durch die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 fließt, reduziert wird.
• Mehrere Kondensatorzellen 514 sind unter der laminierten Leiterplatte 501 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind drei Kondensatorzellen 514 in einer Linie entlang einer Seite in der Längsrichtung der laminierten Leiterplatte 501 angeordnet. Ferner sind weitere drei Kondensatorzellen 514 in einer Linie entlang der anderen Seite in der Längsrichtung der laminierten Leiterplatte 501 angeordnet. Somit sind im Ganzen sechs Kondensatorzellen vorgesehen.
• Die Kondensatorzellen 514, die entlang der jeweiligen Seiten in der Längsrichtung der laminierten Leiterplatte 501 angeordnet sind, sind mit Bezug auf die gestrichelte Linie A-A, die in 11(a) gezeigt ist, symmetrisch angeordnet. Auf diese Weise wird dann, wenn der Gleichstrom, der durch die Kondensatorzellen 514 geglättet wird, an die Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c und die Leistungshalbleitermodule 301a bis 301c geliefert wird, die Stromstärkebalance zwischen den Kondensatoranschlüssen 503a bis 503c und den Kondensatoranschlüssen 503d bis 503f ausgeglichen, so dass die Induktivität der laminierten Leiterplatte 501 ausgeglichen werden kann. Ferner kann verhindert werden, dass der Strom lokal in die laminierte Leiterplatte 501 fließt. Daher ist die Wärmebalance ausgeglichen und der Wärmewiderstand kann verbessert werden.
• Die Kondensatorzelle 514 ist eine Einheitsstruktur des Stromspeicherteils des Kondensatormoduls 500, die einen Folienkondensator verwendet, in dem zwei Folien, bei denen ein Metall wie etwa Aluminium auf einer Oberfläche abgeschieden ist, laminiert und so aufgewickelt sind, dass sie zwei Metallschichten jeweils als eine positive und eine negative Elektrode bilden. Die Elektroden der Kondensatorzelle 514 werden durch Aufsprühen eines Leiters wie etwa Zinn hergestellt, wobei die aufgewickelten axialen Oberflächen jeweils als die positive und die negative Elektrode dienen.
• Das Kondensatorgehäuse 502 umfasst einen Aufnahmeteil 511 zum Aufnehmen der Kondensatorzellen 514. Der Aufnahmeteil 511 hat eine obere und eine untere Fläche, die jeweils eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen. Das Kondensatorgehäuse 502 umfasst Löcher 520a bis 520d, durch die Befestigungsmittel wie beispielsweise Schrauben verlaufen, um das Kondensatormodul 500 an dem einen Fließweg bildenden Körper 12 zu befestigen. Das Kondensatorgehäuse 502 der vorliegenden Erfindung ist aus Harz mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit hergestellt, kann aber auch aus Metall oder anderen Materialien hergestellt sein.
• Ferner wird, nachdem die laminierte Leiterplatte 501 und die Kondensatorzellen 514 in dem Kondensatorgehäuse 502 aufgenommen worden sind, ein Füllmaterial 551 in das Kondensatorgehäuse 502 gefüllt, um die laminierte Leiterplatte 501 mit Ausnahme der Kondensatoranschlüsse 503d bis 503f, des negativen Batterieanschlusses 508 und des positiven Batterieanschlusses 509 abzudecken.
• Ferner erzeugt die Kondensatorzelle 514 durch den elektrischen Widerstand der dünnen Metallfolie, die auf der inneren Folie abgeschieden ist, sowie des inneren Leiters durch den Rippelstrom zu der Zeit des Schaltens Wärme. Daher wird die Kondensatorzelle 514 mit dem Füllmaterial vergossen, um es leicht zu machen, die Wärme der Kondensatorzelle 514 durch das Kondensatorgehäuse 502 abzuführen. Zusätzlich ist es durch Verwendung von Harz als Füllmaterial möglich, die FeuchtigkeitsHaltbarkeit der Kondensatorzelle 514 zu verbessern.
• In der vorliegenden Ausführungsform ist der siebte Fließwegteil 19g entlang der Längsrichtung des Aufnahmeteils 511 des Kondensatormoduls 500 vorgesehen (siehe 5). Auf diese Weise ist die Kühleffizienz erhöht.
• Ferner ist eine Rauschfilter-Kondensatorzelle 515a mit der positiven Elektrodenleiterplatte 507 verbunden, um ein spezifisches Rauschen zu entfernen, das zwischen der positiven Elektrode und der Masse entsteht. Eine Rauschfilter-Kondensatorzelle 515b ist mit der negativen Elektrodenleiterplatte 505 verbunden, um ein spezifisches Rauschen zu entfernen, das zwischen der negativen Elektrode und der Masse entsteht. Die Rauschfilter-Kondensatorzellen 515a und 515b sind näher an dem negativen Batterieanschluss 508 und dem positiven Batterieanschluss 509 als die Kondensatoranschlüsse 503d bis 503f angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, ein spezifisches Rauschen zu entfernen, das in der frühen Stufe in den negativen Batterieanschluss 508 und den positiven Batterieanschluss 509 gemischt ist. Als Ergebnis ist es möglich, den Einfluss des Rauschens auf das Leistungshalbleitermodul zu verringern.
• 12 ist eine Querschnittsansicht einer Leistungsumsetzervorrichtung 200, die entlang der A-A-Ebene in 3 genommen ist.
• Das Leistungshalbleitermodul 300b ist in dem zweiten Fließwegteil 19b aufgenommen, der in 5 gezeigt ist. Die Außenwand des Modulgehäuses 304 wird in direkten Kontakt mit dem Kühlmittel gebracht, das durch den zweiten Fließwegteil 19b fließt. Ähnlich wie das Leistungshalbleitermodul 300b sind die anderen Leistungshalbleitermodule 300a und 300c sowie die Leistungshalbleitermodule 301a bis 301c in den jeweiligen Fließwegteilen aufgenommen.
• Das Halbleitermodul 300b ist an einem Seitenabschnitt des Kondensatormoduls 500 vorgesehen. Eine Höhe 540 des Kondensatormoduls ist kleiner als eine Höhe 360 des Leistungshalbleitermoduls gestaltet. Hierbei ist die Höhe 540 des Kondensatormoduls die Höhe von einem untersten Abschnitt 513 des Kondensatorgehäuses 502 bis zu dem Kondensatoranschluss 503b. Die Höhe 360 des Leistungshalbleitermoduls ist die Höhe von dem untersten Abschnitt des Modulgehäuses 304 bis zu der Spitze des Signalanschlusses 325U.
• Zudem ist der zweite einen Fließweg bildende Körper 442 mit dem siebten Fließwegteil 19g versehen, der unter dem Kondensatormodul 500 vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist der siebte Fließwegteil 19g Seite an Seite mit dem Kondensatormodul 500 entlang der Höhenrichtung des Leistungshalbleitermoduls 300b angeordnet. Eine Höhe 443 des siebten Fließwegteils 19g ist kleiner als die Differenz zwischen der Höhe 360 des Leistungshalbleitermoduls und der Höhe 540 des Kondensatormoduls. Es ist zu beachten, dass die Höhe 443 des siebten Fließwegteils 19g gleich der Differenz zwischen der Höhe 360 des Leistungshalbleitermoduls und der Höhe 540 des Kondensatormoduls sein kann.
• Da das Leistungshalbleitermodul 300b und das Kondensatormodul 500 zueinander benachbart angeordnet sind, ist der Verbindungsabstand klein, so dass eine niedrige Induktivität und niedrige Verluste erzielt werden können.
• Unterdessen können das Leistungshalbleitermodul 300b und das Kondensatormodul 500 auf der gleichen Ebene befestigt und verbunden sein, so dass es möglich ist, die Montagefreundlichkeit zu erhöhen.
• Unterdessen kann der siebte Fließwegteil 19g unter dem Kondensatormodul 500 bereitgestellt sein, da die Höhe 540 des Kondensatormoduls reduziert ist, so dass sie kleiner als die Höhe 360 des Leistungshalbleitermoduls ist. Aufgrund dieser Struktur kann das Kondensatormodul 500 gut gekühlt werden. Ferner ist der Abstand zwischen der Höhe des oberen Abschnitts des Kondensatormoduls 500 und der Höhe des oberen Abschnitts des Leistungshalbleitermoduls 300b klein, so dass vermieden werden kann, die Länge des Kondensatoranschlusses 503b in die Höhenrichtung des Kondensatormoduls 500 zu erhöhen.
• Unterdessen ist es durch Anordnen des siebten Fließwegteils 19g unter dem Kondensatormodul 500 möglich, zu vermeiden, dass der Kühlfließweg an dem Seitenabschnitt des Kondensatormoduls 500 angeordnet wird, und das Kondensatormodul 500 und das Leistungshalbleitermodul 300b einander anzunähern. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, dass der Verdrahtungsabstand zwischen dem Kondensatormodul 500 und dem Leistungshalbleitermodul 300b erhöht wird.
• Ferner ist die Ansteuerleiterplatte 22 mit einem Transformator 24 montiert, um eine Ansteuerleistung der Ansteuerschaltung zu erzeugen. Die Höhe des Transformators 24 ist größer als die Höhe der Schaltungskomponenten gestaltet, die auf der Ansteuerleiterplatte 22 montiert sind. Der Signalanschluss 325U und der positive Gleichstromelektrodenanschluss 315B sind in dem Raum zwischen der Ansteuerleiterplatte 22 und den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c sowie den Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c angeordnet. Zugleich ist der Transformator 24 in dem Raum zwischen der Ansteuerleiterplatte 22 und dem Kondensatormodul 500 angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, den Raum zwischen der Ansteuerleiterplatte 22 und dem Kondensatormodul 500 effektiv zu nutzen. Ferner sind Schaltungskomponenten mit der gleichen Höhe auf der Oberfläche montiert, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der die Ansteuerleiterplatte 22 und des Transformator 24 bereitgestellt sind. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen der Ansteuerleiterplatte 22 und der Metallgrundplatte 11 verringert werden.
• 13 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Ansteuerleiterplatte 22 und der Metallgrundplatte 11, bei der der Deckel 8 und die Steuerleiterplatte 20 entfernt sind.
• Die Ansteuerleiterplatte 22 ist über den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c und den Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c angeordnet. Die Metallgrundplatte 11 ist auf der Seite vorgesehen, die den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c und den Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c gegenüberliegt, wobei die Ansteuerleiterplatte 22 dazwischen angeordnet ist.
• Die Ansteuerleiterplatte 22 bildet jeweils ein Durchgangsloch 22a, das durch den wechselstromseitigen Relaisleiter 802a verläuft, ein Durchgangsloch 22b, das durch den wechselstromseitigen Relaisleiter 802b verläuft, ein Durchgangsloch 22c, das durch den wechselstromseitigen Relaisleiter 802c verläuft, ein Durchgangsloch 22d, das durch den wechselstromseitigen Relaisleiter 802d verläuft, ein Durchgangsloch 22e, das durch den wechselstromseitigen Relaisleiter 802e verläuft und ein Durchgangsloch 22f, das durch den wechselstromseitigen Relaisleiter 802f verläuft. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein Stromstärkesensor 180a in das Durchgangsloch 22a eingepasst ist, ein Stromstärkesensor 180c in das Durchgangsloch 22c eingepasst ist, ein Stromstärkesensor 180d in das Durchgangsloch 22d eingepasst ist und ein Stromstärkesensor 180f in das Durchgangsloch 22f eingepasst ist. Es ist aber auch möglich, Stromstärkesensoren in allen Durchgangslöchern 22a bis 22f bereitzustellen.
• Durch Bereitstellen der Durchgangslöcher 22a bis 22f in der Ansteuerleiterplatte 22 ist es möglich, die Stromstärkesensoren direkt in der Ansteuerleiterplatte 22 bereitzustellen. Daher kann die Verdrahtung der wechselstromseitigen Relaisleiter 802a bis 802f vereinfacht werden, was zur Miniaturisierung beitragen kann.
• Ferner sind der Stromstärkesensor 180a und andere Sensoren jeweils in den Räumen zwischen der Ansteuerleiterplatte 22 und den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c sowie zwischen der Ansteuerleiterplatte 22 und den Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c angeordnet. Die Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c und die Leistungshalbleitermodule 301a bis 301c besitzen den positiven Gleichstromelektrodenanschluss 315B und andere Komponenten. Der positive Gleichstromelektrodenanschluss 315B und dergleichen sollte einen ausreichenden Isolationsabstand von der Ansteuerleiterplatte 22 besitzen.
• Durch Anordnen des Stromstärkesensors 180a und anderer Komponenten in dem Raum zum Gewährleisten des Isolationsabstands, kann der Raum innerhalb der Leistungsumsetzervorrichtung durch den Isolationsraum und den Raum zum Platzieren der Stromstärkesensoren gemeinsam belegt werden. Als Ergebnis kann dies zu der Größenreduktion der Leistungsumsetzervorrichtung führen.
• In der Metallgrundplatte 11 ist ein Durchgangsloch 11a an einer Position ausgebildet, die den Durchgangslöchern 22a bis 22c zugewandt ist, und ein Durchgangsloch 11b an einer Position ausgebildet, die den Durchgangslöchern 22d bis 22f zugewandt ist. Ferner bildet der Deckel 8 wie in 3 gezeigt die dritte Öffnung 204a an einer Position, die dem Durchgangsloch 11a zugewandt ist, um das Wechselstromverbindungselement 188 zu bilden. Ferner bildet der Deckel 8 die vierte Öffnung 204b an einer Position, die dem Durchgangsloch 11b zugewandt ist, um das Wechselstromverbindungselement 159 zu bilden.
• Auf diese Weise kann selbst dann, wenn die Ansteuerleiterplatte 22 zwischen dem Wechselstromverbindungselement 188 und den Leistungshalbleitermodulen 301a bis 301c vorgesehen ist, verhindert werden, dass die Verdrahtung der wechselstromseitigen Relaisleiter 802a bis 802f verkompliziert wird. Daher kann die Größenreduktion der Leistungsumsetzervorrichtung 200 erreicht werden.
• Ferner weist jedes der Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c und 301a bis 301c eine rechteckige Form mit einer Seite in der Längsrichtung und einer Seite in der kurzen Richtung auf. Ebenso weist das Kondensatormodul 500 eine rechteckige Form mit einer Seite in der Längsrichtung und einer Seite in der kurzen Richtung auf. Zudem sind die Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c und 301a bis 301c so bereitgestellt, dass die jeweiligen Seiten in der kurzen Richtung in einer Linie entlang der Längsrichtung des Kondensatormoduls 500 angeordnet sind.
• Aufgrund dieser Anordnung nähert sich der Abstand zwischen den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c an, so dass der Abstand zwischen den Kondensatoranschlüssen 503a bis 503 verringert werden kann. Als Ergebnis kann die Wärme verringert werden, die durch den Umkehrstrom, der zwischen den Leistungshalbleitermodulen 300a bis 300c fließt, erzeugt wird. Dies gilt auch für die Leistungshalbleitermodule 301a bis 301c.
• Ferner sind die Durchgangslöcher 22a bis 22c in der Ansteuerleiterplatte 22 entlang der Anordnungsrichtung der wechselstromseitigen Relaisleiter 802a bis 802f bereitgestellt. Ferner weist die Ansteuerleiterplatte 22 eine rechteckige Form auf, wobei die Seite der Längsrichtung des Kondensatormoduls 500 eine Seite darstellt, und die Länge der Summe der Seite in der kurzen Richtung des Kondensatormoduls 500 und der Seite in der Längsrichtung der Leistungshalbleitermodule 300a bis 300c und 301a bis 301c die andere Seite darstellt.
• Auf diese Weise sind die Durchgangslöcher 22a bis 22c entlang einer Seite der Ansteuerleiterplatte 22 so angeordnet, dass ein großer Schaltungsverdrahtungsbereich selbst mit mehreren Durchgangslöchern in dem Schaltungsverdrahtungsbereich gewährleistet werden kann.
• Ein Trägerelement 803 aus Metall ragt aus dem einen Fließweg bildenden Körper 12 und ist mit dem einen Fließweg bildenden Körper 12 verbunden. Die Metallgrundplatte 11 wird durch den Spitzenabschnitt des Trägerelements 803 getragen. Der einen Fließweg bildende Körper 12 ist mit der Masse elektrisch gekoppelt. Ein Fluss 804 des Leckstroms zeigt die Flussrichtung eines Leckstroms, der von der Ansteuerleiterplatte 22 der Reihe nach zu der Metallgrundplatte 11, dem Trägerelement 803 und dem einen Fließweg bildenden Körper 12 fließt. Ferner zeigt ein Fluss 805 des Leckstroms die Flussrichtung eines Leckstroms, der von der Steuerleiterplatte 20 der Reihe nach zu der Metallgrundplatte 11, dem Trägerelement 803 und dem einen Fließweg bildenden Körper 12 fließt. Auf diese Weise kann es dem Leckstrom der Steuerleiterplatte 20 und der Ansteuerleiterplatte 22 ermöglicht werden, effektiv durch die Masse zu fließen.
• Wie in 3 gezeigt ist die Steuerleiterplatte 20 so angeordnet, dass sie der einen Oberfläche des Deckels zugewandt ist, die die erste Öffnung 202 bildet. Zudem ist das Verbindungselement 21 direkt auf der Steuerleiterplatte 20 montiert und ragt durch die erste Öffnung 202, die in dem Deckel 8 ausgebildet ist, nach außen. Auf diese Weise ist es möglich, den Innenraum der Leistungsumsetzervorrichtung 200 effektiv zu nutzen.
• Ferner ist die Steuerleiterplatte 20, auf der das Verbindungselement 21 montiert ist, an der Metallgrundplatte 11 befestigt. Daher ist die Belastung der Steuerleiterplatte 20 selbst dann reduziert, wenn eine physische Kraft von außen auf das Verbindungselement 21 ausgeübt wird, so dass zu erwarten ist, dass die Zuverlässigkeit einschließlich der Haltbarkeit erhöht ist.
• 14 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die entlang der Ebene B in 13 genommen ist. Ein Verbindungsteil 23a ist der Verbindungsteil des Signalanschlusses 325U des Leistungshalbleitermoduls 301a und der Ansteuerleiterplatte 22. Ein Verbindungsteil 23b ist der Verbindungsteil des Signalanschlusses 325L des Leistungshalbleitermoduls 301a und der Ansteuerleiterplatte 22. Die Verbindungsteile 23a und 23b sind aus Lötmaterial geformt.
• Das Durchgangsloch 11a der Metallgrundplatte 11 ist in einer Position ausgebildet, die den Verbindungsteilen 23a und 23b zugewandt ist. Aufgrund dieser Struktur ist es möglich, den Verbindungsvorgang der Verbindungsteile 23a und 23b durch das Durchgangsloch 11a der Metallgrundplatte 11 in dem Zustand auszuführen, in dem die Ansteuerleiterplatte 22 an der Metallgrundplatte 11 befestigt ist.
• Ferner ist die Steuerleiterplatte 20 derart angeordnet, dass dann, wenn sie als Projektion von der oberen Fläche der Leistungsumsetzervorrichtung 200 abgebildet ist, der projizierte Abschnitt der Steuerleiterplatte 20 nicht mit dem projizierten Abschnitt des Durchgangslochs 11a überlappt. Aufgrund dieser Struktur behindert die Steuerleiterplatte 20 den Verbindungsvorgang der Verbindungsteile 23a und 23b nicht. Zugleich kann die Steuerleiterplatte 20 den Einfluss des elektromagnetischen Rauschens von den Verbindungsteilen 23a und 23b vermindern.
• In der vorliegenden Ausführungsform ist die Ansteuerleiterplatte 22 so groß ausgebildet, dass sie dem Leistungshalbleitermodul 300a und dergleichen sowie dem Kondensatormodul 500 zugewandt ist. Außerdem ist in diesem Fall der Wechselstromanschluss 320B weiter von dem Kondensatormodul 500 weg als der positive Gleichstromelektrodenanschluss 315B angeordnet. Der Steueranschluss 325L ist zwischen dem positiven Gleichstromelektrodenanschluss 315B und dem Wechselstromanschluss 320B angeordnet. Ferner ist der Verbindungsteil 23b an einer Position angeordnet, die dem Steueranschluss 325L zugewandt ist.
• Auf diese Weise ist das Durchgangsloch 22b auf der Ansteuerleiterplatte 22 auf der Seite vorgesehen, die wie in 17 gezeigt näher als die Ansteuerschaltung 25 an dem Umfang der Ansteuerleiterplatte 22 liegt. Daher kann eine Verminderung der Festigkeit der Ansteuerleiterplatte 22 aufgrund der Bildung des Durchgangslochs 22b verhindert werden.
• 17 ist eine untere Ansicht der Ansteuerleiterplatte 22.
• Wie in 3 gezeigt erstrecken sich die wechselstromseitigen Relaisleiter 802a bis 802f zu der Seite der dritten Öffnung 204a oder der vierten Öffnung 204b, die auf der dem Leistungshalbleitermodul durch die Ansteuerleiterplatte 22 gegenüberliegenden Seite vorgesehen sind. Um den Verdrahtungsabstand der wechselstromseitigen Relaisleiter 802a bis 802f zu verringern, sollte die Ansteuerleiterplatte 22 Durchgangslöcher 22a bis 22f aufweisen, damit die wechselstromseitigen Relaisleiter 802a bis 802f dort hindurch verlaufen können. Ferner besitzt die Ansteuerleiterplatte 22 eine starkstromseitige Verdrahtung 28 und eine schwachstromseitige Verdrahtung 27. In so einem Fall sollte die Ansteuerleiterplatte 22 nicht nur die Durchgangslöcher 22a bis 22f sondern auch einen gewissen Raum zum Anordnen der starkstromseitigen Verdrahtung 28 und der schwachstromseitigen Verdrahtung 27 aufweisen. Daher sind die starkstromseitige Verdrahtung 28 und die schwachstromseitige Verdrahtung 27 auf der Ansteuerleiterplatte 22 montiert, um die Durchgangslöcher 22a bis 22f zu umgehen. Dies kann zu einer Erhöhung des Verdrahtungsabstands und zu einer Erhöhung der Fläche der Ansteuerleiterplatte 22 führen.
• Daher ist die Ansteuerschaltung 25 in der vorliegenden Ausführungsform auf dem Umfang der Verbindungsteile 23a und 23b vorgesehen. Der Transformator 24 ist auf der den Durchgangslöchern 22a bis 22f gegenüberliegenden Seite vorgesehen, wobei die Ansteuerschaltung 25 dazwischen angeordnet ist. Der Transformator 24 transformiert niedrige Spannung zu hoher Spannung und liefert die transformierte Spannung an die Ansteuerschaltung 25. Das Verbindungselement 26 ist mit der Steuerleiterplatte 20 durch ein Geschirr oder dergleichen elektrisch gekoppelt. Ferner verbindet die schwachstromseitige Verdrahtung 27 das Verbindungselement 26 und den Transformator 24. Zudem verbindet die starkstromseitige Verdrahtung 28 den Transformator 24 und die Ansteuerschaltung 25.
• Auf diese Weise kann eine gegenseitige Behinderung zwischen den Durchgangslöchern 22a bis 22f und der starkstromseitigen Verdrahtung 28 oder der schwachstromseitigen Verdrahtung 27 verhindert werden. Zusätzlich kann ein großer Leerraum um die starkstromseitige Verdrahtung 28 oder die schwachstromseitige Verdrahtung 27 gewährleistet werden, was die Schaltungsverdrahtung der Ansteuerleiterplatte 22 erleichtert.
• Ferner ist die Transformatoreingangsspannung, die durch die schwachstromseitige Verdrahtung 27 eingespeist wird, deutlich geringer als die Wechselstromspannung und dergleichen, die durch die wechselstromseitigen Relaisleiter 802a bis 802f fließt. Daher ist der Transformator 24 auf der den Durchgangslöchern 22a bis 22f gegenüberliegenden Seite vorgesehen, wobei die Ansteuerschaltung 25 dazwischen angeordnet ist.
• Auf diese Weise fungiert die Ansteuerschaltung 25 als eine Pufferzone. Daher ist es unwahrscheinlich, dass die schwachstromseitige Schaltung des Transformators 24 durch die Spannungsänderung der Wechselspannung, die durch die wechselstromseitigen Relaisleiter 802a bis 802f fließt, beeinträchtigt wird. Als Folge kann die Zuverlässigkeit der Leistungsumsetzervorrichtung erhöht sein.
• Es ist zu beachten, dass der Transformator 24 in dem Bereich zwischen dem Montagebereich einer Ansteuerschaltung 25 und dem Montagebereich einer anderen Ansteuerschaltung 25 vorgesehen sein kann. Dieser Bereich ist ein Bereich mit einem kleinen Anteil an Verdrahtungsfläche der starkstromseitigen Verdrahtung 28. Aus diesem Grund ist der Transformator 24 in diesem Bereich montiert, um das Potential der schwachstromseitigen Verdrahtung 27 stabilisieren zu können.
• 15 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Ebene C des einen Fließweg bildenden Körpers 12, der in 5 gezeigt ist, genommen ist. Der einen Fließweg bildende Körper 12 bildet den ersten einen Fließweg bildenden Körper 441, der den ersten bis sechsten Fließwegteil 19a bis 19f bildet, einteilig mit dem zweiten einen Fließweg bildenden Körper 442, der den siebten Fließwegteil 19g bildet. Der erste einen Fließweg bildende Körper 441 ist an einem Seitenabschnitt des zweiten einen Fließweg bildenden Körpers 442 vorgesehen. Der zweite einen Fließweg bildende Körper 442 bildet den Aufnahmeraum 405 zum Aufnehmen des Kondensatormoduls 500 über dem siebten Fließwegteil 19g. Ferner besitzt der einen Fließweg bildende Körper 12 eine Wand 445 zum Bilden der Seitenwand des Aufnahmeraums 405 sowie als Teil des siebten Fließwegteils 19g. Mit anderen Worten sind der erste bis sechste Fließwegteil 19a bis 19f an einer Position ausgebildet, die der Wand 445 zugewandt ist.
• Auf diese Weise wird nicht nur der Boden des Kondensatormoduls 500 durch den siebten Fließwegteil 19g gekühlt, sondern auch die Seitenfläche des Kondensatormoduls 500 in der Höhenrichtung durch den ersten bis sechsten Fließwegteil 19a bis 19f gekühlt. Als Folge ist die Kühlleistung des Kondensatormoduls 500 verbessert.
• Ferner bildet die Wand 445 einen Teil des Aufnahmeraums 405, einen Teil des siebten Fließwegteils 19g und einen Teil des vierten Fließwegteils 19d. Aufgrund dieser Struktur kann der Aufnahmeraum, der gekühlt werden soll, durch die Wand 445 geteilt werden, so dass es möglich ist, jeweils die Einheit des Moduls in dem Kondensatormodul und dem Leistungshalbleitermodul zu kühlen. Als Ergebnis kann die Priorität des Raums, der gekühlt werden soll, für jeden Aufnahmeraum gewählt werden.
• Ferner bildet der einen Fließweg bildende Körper 12 den ersten einen Fließweg bildenden Körper 441 und den zweiten einen Fließweg bildenden Körper 442 einteilig mit dem dritten einen Fließweg bildenden Körper 444, der den achten Fließwegteil 19h bildet. Der dritte einen Fließweg bildende Körper 444 ist an einem Seitenabschnitt des zweiten einen Fließweg bildenden Körpers 442 vorgesehen. Der einen Fließweg bildende Körper 12 besitzt eine Wand 460 zum Bilden der Seitenwand des Aufnahmeraums 405 und eines Teils des achten Fließwegteils 19h. Mit anderen Worten ist der achte Fließwegteil 19h an einer Position ausgebildet, die der Wand 460 zugewandt ist. Aufgrund dieser Struktur wird nicht nur der Boden des Kondensatormoduls 500 durch den siebten Fließwegteil 19g gekühlt, sondern auch die Seitenfläche des Kondensatormoduls 500 in der Höhenrichtung durch den achten Fließwegteil 19h gekühlt. Als Folge ist die Kühlleistung des Kondensatormoduls 500 verbessert.
• Ferner ist der einen Fließweg bildende Körper 12 einteilig mit dem dritten einen Fließweg bildenden Körper 444 ausgebildet, der den achten Fließwegteil 19h bildet, um die Struktur weiter zu vereinfachen.
• Ferner sind die Kondensatoranschlüsse 503a bis 503f wie in 12 gezeigt über dem oberen Abschnitt der Wand 445 ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, den Einfluss der Wärme, die zwischen dem Kondensatormodul und dem Leistungshalbleitermodul übertragen wird, zu vermindern.
• Es ist zu beachten, dass wie in 12 gezeigt ein Isolationselement 446 in einem oberen Ende der Wand 445 bereitgestellt ist und mit dem Relaisleiterteil 530, der in 11 gezeigt ist, in Kontakt gebracht ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Einfluss der Wärme, die zwischen dem Kondensatormodul und dem Leistungshalbleitermodul übertragen wird, weiter zu vermindern.
• 16 ist eine Draufsicht der Leistungsumsetzervorrichtung 200, bei der der Deckel 8, die Steuerleiterplatte 20, die Metallgrundplatte 11 und die Ansteuerleiterplatte 22 entfernt sind.
• Wenn eine Projektion der Leistungsumsetzervorrichtung 200 von der oberen Fläche aus abgebildet wird, dann bezeichnet das Bezugszeichen 441s den projizierten Abschnitt des ersten einen Fließweg bildenden Körpers 441, 441s den projizierten Abschnitt des zweiten einen Fließweg bildenden Körpers 442 und 444s den projizierten Abschnitt des dritten einen Fließweg bildenden Körpers 444. Das Hilfsleistungsmodul 350 ist so angeordnet, dass es mit dem projizierten Abschnitt 444s des dritten einen Fließweg bildenden Körpers 444 überlappt. Auf diese Weise ist es möglich, das Hilfsleistungsmodul 350 zu kühlen, indem das Kühlmittel durch den achten Fließwegteil 19h fließt.
• Ferner sind der erste einen Fließweg bildende Körper 441 und der zweite einen Fließweg bildende Körper 442 so angeordnet, dass sie einer Seitenwand 12b, einer Seitenwand 12c und einer Seitenwand 12d des einen Fließweg bildenden Körpers 12 durch einen Leerabschnitt 12e mit einer Luftschicht zugewandt sind. Auf diese Weise dient der Leerabschnitt 12e selbst dann, wenn es einen Unterschied zwischen der Temperatur des Kühlmittels, das durch den ersten einen Fließweg bildenden Körper 441 und den zweiten einen Fließweg bildenden Körper 442 fließt, und der äußeren Umgebungstemperatur gibt, als eine Wärmeisolationsschicht, so dass es möglich ist, zu verhindern, dass der erste und der zweite einen Fließweg bildende Körper 441 und 442 leicht durch die Umgebungstemperatur außerhalb der Leistungsumsetzervorrichtung 200 beeinflusst werden.
• Bezugszeichenliste

8

Deckel

11

Metallgrundplatte

11a, 11b, 22a bis 22f

Durchgangsloch

12

Einen Fließweg bildender Körper

12a bis 12d

Seitenwand

12e

Leerabschnitt

13

Einlassrohr

14

Auslassrohr

19a

Erster Fließwegteil

19b

Zweiter Fließwegteil

19c

Dritter Fließwegteil

19d

Vierter Fließwegteil

19e

Fünfter Fließwegteil

19f

Sechster Fließwegteil

19g

Siebter Fließwegteil

19h

Achter Fließwegteil

20

Steuerleiterplatte

21, 26

Verbindungselement

22

Ansteuerleiterplatte

23a, 23b, 370

Verbindungsteil

24

Transformator

25, 174, 350A

Ansteuerschaltung

27

Schwachstromseitige Verdrahtung

28

Starkstromseitige Verdrahtung

120, 159, 320B

Wechselstromanschluss

136

Batterie

138

Gleichstrom-Verbindungselement

140, 142, 350B

Wechselrichterschaltung

150

Ober- und Unterzweigreihenschaltung

153, 163

Kollektorelektrode

154, 164

Gateelektrode

155

Signalemitterelektrode

156, 166

Diode

157

Positiver Elektrodenanschluss

158

Negativer Elektrodenanschluss

160

Metallbondmaterial

165

Signalemitterelektrode

168, 329

Zwischenelektrode

172

Steuerschaltung

180, 180a bis 180f

Stromstärkesensor

188

Wechselstrom-Verbindungselement

195

Hilfsmotor

200

Leistungsumsetzervorrichtung

202

Erste Öffnung

203

Zweite Öffnung

204a

Dritte Öffnung

204b

Vierte Öffnung

205

Fünfte Öffnung

300a bis 300c, 301a bis 301c

Leistungshalbleitermodul

302

Modulprimärabdichtung

304

Modulgehäuse

304A

Dünner Wandabschnitt

304B

Flansch

305

Lamelle

306

Einführungsöffnung

307A

Erste wärmeabstrahlende Fläche

307B

Zweite wärmeabstrahlende Fläche

309

Schraube

315

Leiterplatte

315A

Positive Gleichstromverdrahtung

315B

Positiver Gleichstromelektrodenanschluss

315C

Hilfsmodulseitiger positiver Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss

315D

Elementseitiger positiver Gleichstromelektrodenverbindungs-anschluss

318, 319, 320

Leiterplatte

319A

Negative Gleichstromverdrahtung

319B

Negativer Gleichstromelektrodenanschluss

319C

Hilfsmodulseitiger negativer Gleichstromelektrodenverbindungsanschluss

319D

Elementseitiger negativer Gleichstromelektrodenverbindungs-anschluss

320A

Wechselstromverdrahtung

320B

Wechselstromelektrodenanschluss

320C

Hilfsmodulseitiger Wechselstromelektrodenverbindungsan-schluss

320D

Elementseitiger Wechselstromelektrodenverbindungsanschluss

322

Elementbefestigungsteil

324L, 324U

Signalverdrahtung

325L, 325U

Signalanschluss

326L, 326U

Hilfsmodulseitiger Signalverbindungsanschluss

327L, 327U

Elementseitiger Signalverbindungsanschluss

328, 330

IGBT

328A, 330A

Steuerelektrode

333, 446

Isolationselement

348

Erstes Abdichtungsharz

350

Hilfsleistungsmodul

351

Zweites Abdichtungsharz

360

Höhe des Leistungshalbleitermoduls

371

Bonddraht

372

Verbindungsschiene

400a bis 400c, 402a bis 402c, 404

Öffnungsabschnitt

405

Aufnahmeraum

406a bis 406f

Ausstülpungsabschnitt

407

Kühlungsteil

409

Abdichtungselement

417

Fließrichtung

420

Untere Abdeckung

441

Erster einen Fließweg bildender Körper

441s

Projizierter Abschnitt des ersten einen Fließweg bildenden Kör-pers

442

Zweiter einen Fließweg bildender Körper

442s

Projizierter Abschnitt des zweiten einen Fließweg bildenden Körpers

443

Höhe des zweiten einen Fließweg bildenden Körpers

444

Dritter einen Fließweg bildender Körper

444s

Projizierter Abschnitt des dritten einen Fließweg bildenden Körpers

445, 460

Wand

447, 448

Gerade Lamelle

500

Kondensatormodul

501

Laminierte Leiterplatte

502

Kondensatorgehäuse

503a bis 503f

Kondensatoranschluss

504

Kondensatoranschluss auf einer negativen Elektrodenseite

505

Negative Elektrodenleiterplatte

506

Kondensatoranschluss auf einer positiven Elektrodenseite

507

Positive Elektrodenleiterplatte

508

Negativer Batterieanschluss

509

Positiver Batterieanschluss

510

Negativseitige Stromleitung

511

Aufnahmeteil

512

Positivseitige Stromleitung

513

Unterster Abschnitt

514

Kondensatorzelle

515a, 515b

Rauschfilter-Kondensatorzelle

516, 517

Hilfskondensatoranschluss

520a bis 520d

Loch

530

Relaisleiterteil

540

Höhe des Kondensatormoduls

550

Isolationsfolie

551

Füllmaterial

600

Hilfsgusskörper

608

Verdrahtungsisolationsabschnitt

802

Wechselstromsammelschiene

802a bis 802f

Wechselstromseitiger Relaisleiter

803

Trägerelement

804, 805

Fluss des Leckstroms

DEF

Differentialgetriebe

EGN

Kraftmaschine

MG1, MG2

Motorgenerator

TM

Getriebe

TSM

Leistungsübertragungsmechanismus

Claims (9)

1. Leistungsumsetzervorrichtung, die umfasst: ein Leistungshalbleitermodul (300a-c, 301a-c), das ein Leistungshalbleiterelement zum Umwandeln eines Gleichstroms in einen Wechselstrom umfasst; eine Ansteuerleiterplatte (22), die mit einer Ansteuerschaltung (25, 174, 350A) montiert ist, um das Leistungshalbleiterelement anzusteuern; und einen wechselstromseitigen Relaisleiter (802a-f) zum Übertragen des Wechselstroms; wobei die Ansteuerleiterplatte (22) einen Transformator (24) umfasst, um eine niedrige Spannung zu einer hohen Spannung zu transformieren und die transformierte Spannung an die Ansteuerschaltung (25, 174, 350A) zu liefern, wobei der wechselstromseitige Relaisleiter (802a-f) auf der gegenüberliegenden Seite der Ansteuerleiterplatte (22) des Transformators (24) angeordnet ist; gekennzeichnet durch ein Wechselstromverbindungselement (188), wobei das Leistungshalbleitermodul (300a-c, 301a-c) einen wechselstromseitigen Anschluss, der mit dem wechselstromseitigen Relaisleiter (802a-f) verbunden ist, und einen steuerseitigen Anschluss, der mit der Ansteuerleiterplatte (22) verbunden ist, umfasst, wobei das Wechselstromverbindungselement (188) auf der dem Leistungshalbleitermodul (300a-c, 301a-c) durch die Ansteuerleiterplatte (22) gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, wobei die Ansteuerleiterplatte (22) eine Leitung zum Verbinden des Transformators (24) und der Ansteuerschaltung (25, 174, 350A) umfasst, wobei die Ansteuerleiterplatte (22) ferner ein Durchgangsloch (22a-f) bildet, das auf der dem Transformator (24) gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, wobei die Ansteuerschaltung (25, 174, 350A) dazwischen angeordnet ist, und wobei der wechselstromseitige Relaisleiter (802a-f) mit dem wechselstromseitigen Verbindungselement durch das Durchgangsloch (22a-f) verbunden ist.
2. Leistungsumsetzervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungsumsetzervorrichtung ein Kondensatormodul (500) umfasst, das ein Kondensatorelement zum Glätten der Gleichstromspannung umfasst; wobei das Kondensatormodul (500) auf einem Seitenabschnitt des Leistungshalbleitermoduls (300a-c, 301a-c) vorgesehen ist, wobei das Leistungshalbleitermodul (300a-.c, 301a-c) einen gleichstromseitigen Anschluss umfasst, wobei der wechselstromseitige Anschluss weiter von dem Kondensatormodul (500) weg als der gleichstromseitige Anschluss vorgesehen ist, wobei der Steueranschluss (325L) zwischen dem gleichstromseitigen Anschluss und dem wechselstromseitigen Anschluss vorgesehen ist; wobei die Ansteuerleiterplatte (22) an einer Position vorgesehen ist, die dem Leistungshalbleitermodul (300a-c, 301a-c) und dem Kondensatormodul (500) zugewandt ist, und wobei der Verbindungsteil an einer Position vorgesehen ist, die dem Steueranschluss (3251) zugewandt ist.
3. Leistungsumsetzervorrichtung nach Anspruch 2, wobei mehrere Leistungshalbleitermodule (300a-c, 301a-c) vorgesehen sind, wobei jedes der Leistungshalbleitermodule (300a-c, 301a-c) eine rechteckige Form mit einer Seite in der Längsrichtung und einer Seite in der kurzen Richtung aufweist, wobei der gleichstromseitige Anschluss, der steuerseitige Anschluss und der wechselstromseitige Anschluss entlang der Seite in der Längsrichtung des Leistungshalbleitermoduls (300a-c, 301a-c) angeordnet sind, wobei das Kondensatormodul (500) eine rechteckige Form mit einer Seite in der Längsrichtung und einer Seite in der kurzen Richtung aufweist, wobei die mehreren Leistungshalbleitermodule (300a-c, 301a-c) so bereitgestellt sind, dass die jeweiligen Seiten in der kurzen Richtung der mehreren Leistungshalbleitermodule (300a-c, 301a-c) in einer Linie entlang der Seite in der Längsrichtung des Kondensatormoduls (500) angeordnet sind, wobei mehrere Durchgangslöcher (22a-f) in der Ansteuerleiterplatte (22) vorgesehen sind und wobei mehrere der wechselstromseitigen Relaisleiter (802a-f) vorgesehen sind, wobei jeder der wechselstromseitigen Relaisleiter (802a-f) durch ein entsprechendes der Durchgangslöcher (22a-f) verläuft.
4. Leistungsumsetzervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungsumsetzervorrichtung einen Stromstärkesensor (180, 180a-f)) umfasst, der in einem Raum zwischen der Ansteuerleiterplatte (22) und dem Leistungshalbleitermodul (300a-c, 301a-c) vorgesehen ist und wobei der wechselstromseitige Relaisleiter (802a-f) durch ein Durchgangsloch (22a, 22c, 22d, 22f) des Stromstärkesensors (180a, 180c, 180d, 180f) verläuft.
5. Leistungsumsetzervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Leistungsumsetzervorrichtung einen einen Fließweg bildenden Körper (12) umfasst, um einen Fließweg zu bilden, durch den sich ein Kühlmittel bewegt, und wobei der einen Fließweg bildende Körper (12) einen ersten einen Fließweg bildenden Körper (441) umfasst, der einen ersten Fließwegteil zum Aufnehmen der mehreren Leistungshalbleitermodule (300a-c, 301a-c) bildet.
6. Leistungsumsetzervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der einen Fließweg bildende Körper (12) so ausgebildet ist, dass er einer Oberfläche des Kondensatormoduls (500) zugewandt ist, wobei er einen zweiten einen Fließweg bildenden Körper (442) umfasst, der einen zweiten Fließwegteil bildet, durch den sich das Kühlmittel bewegt.
7. Leistungsumsetzervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste einen Fließweg bildende Körper (441) einteilig mit dem zweiten einen Fließweg bildenden Körper (442) derart ausgebildet ist, dass der erste Fließwegteil zu dem zweiten Fließwegteil führt.
8. Leistungsumsetzervorrichtung nach Anspruch 1, die umfasst: eine Steuerleiterplatte (20) zum Ausgeben eines Steuersignals des Leistungshalbleiterelements an die Ansteuerleiterplatte (22); eine Metallbasis, die durch ein Trägerelement (803) getragen wird, das aus dem Gehäuse ragt; und ein Metallgehäuse zum Aufnehmen des Leistungshalbleitermoduls (300a-c, 301a-c), der Ansteuerleiterplatte (22), der Steuerleiterplatte (20) und der Metallbasis, wobei die Metallbasis die Ansteuerleiterplatte (22) auf der Seite hält, auf der das Leistungshalbleitermodul (300a-c, 301a-c) vorgesehen ist, und die Steuerleiterplatte (20) auf der Seite hält, auf der das wechselstromseitige Verbindungselement vorgesehen ist und, wobei das Metallgehäuse mit der Masse elektrisch gekoppelt ist.
9. Leistungsumsetzervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Steuerleiterplatte (20) ein steuerseitiges Verbindungselement zum Übertragen eines Befehlssignals eines Motorantriebs, der an einem Fahrzeug montiert ist, umfasst, wobei das Metallgehäuse einen Öffnungsteil (400a-c, 402a-c) auf einer Oberfläche bildet, auf der das wechselstromseitige Verbindungselement vorgesehen ist, und wobei das steuerseitige Verbindungselement von dem Aufnahmeraum des Metallgehäuses durch den Öffnungsteil (400a-c, 402a-c) zu der Außenseite des Metallgehäuses ragt.

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