DE112014000746T5

DE112014000746T5 - Leistungsumsetzer

Info

Publication number: DE112014000746T5
Application number: DE112014000746.3T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Horiuchi; Yosei Hara; Kinya Nakatsu; Morio Kuwano; Atsuo Nishihara
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-10-15
Also published as: WO2014132739A1; US20150382501A1; JP2014166080A; CN105027413B; JP5978151B2; US9585292B2; CN105027413A

Abstract

Um eine Verbesserung des Kühlleistungsvermögens eines Leistungshalbleitermoduls und eine Verringerung der Leistungsschwankungen zu erzielen, umfasst ein Leistungsumsetzer gemäß der Erfindung ein Leistungshalbleitermodul 150, einen ersten einen Fließweg bildenden Körper 2 und einen zweiten einen Fließweg bildenden Körper 20, der einen Aufnahmeraum 20a zum Aufnehmen des Leistungshalbleitermoduls 150 und des ersten einen Fließweg bildenden Körpers 2 bildet, wobei der erste einen Fließweg bildende Körper 2 aus einem ersten Seitenwandabschnitt, der dem Leistungshalbleitermodul zugewandt ist, einem zweiten Seitenwandabschnitt und einem unteren Flächenabschnitt ausgebildet ist, der erste Seitenwandabschnitt einen ersten Fließwegraum zwischen einer Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls 150 und dem ersten Seitenwandabschnitt bildet, der zweite Seitenwandabschnitt einen zweiten Fließwegraum zwischen der anderen Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls 150 und dem zweiten Seitenwandabschnitt bildet und kühlendes Kältemittel durch den Aufnahmeraum, den ersten Fließwegraum und den zweiten Fließwegraum fließt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsumsetzer und insbesondere auf einen Leistungsumsetzer, der in einem Hybridelektrofahrzeug oder einem Elektrofahrzeug verwendet wird.
Hintergrund
Bei einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridelektrofahrzeug sind die Miniaturisierung und die Kostenreduktion der zu montierenden Komponenten wichtig. Ein Leistungsumsetzer, der Gleichstrom aus einer Batterie in einen Wechselstrom umsetzt, ist dabei keine Ausnahme und dessen Miniaturisierung und Kostenreduktion wird gefordert. Da die Leistungsdichte als Folge davon erhöht ist, ist es dementsprechend notwendig, das Kühlleistungsvermögen zu verbessern.
Unter den elektronischen Komponenten, die den Leistungsumsetzer bilden, weist ein Leistungshalbleitermodul die größte Wärmeerzeugungsmenge auf. Zum Verbessern des Kühlleistungsvermögens des Leistungshalbleitermoduls zeigte eine doppelseitige Kühlstruktur (PTL 1) Wirksamkeit, bei der Wärmeleitpaste, die einen großen Wärmewiderstand aufweist, entfernt wird und Wärme von beiden Oberflächen einer Halbleitervorrichtung abgeführt wird.
Da das Leistungshalbleitermodul und ein einen Fließweg bildender Körper getrennt ausgebildet sind, ist es bei der in PTL 1 beschriebenen Struktur jedoch notwendig, zusätzlich zu einem Flanschabschnitt unter Berücksichtigung der Montageeigenschaften einen Spalt bereitzustellen (insbesondere zwischen Abführungslamellen und einer Wandfläche eines Fließwegs). Auch wenn eine strenge Passungstoleranz festgelegt ist und der Spalt klein gemacht wird, gibt es aufgrund von Herstellungsschwankungen des Leistungshalbleitermoduls selbst Bedenken, dass keine Störungen durch Elemente in einem Dichtungsabschnitt auftreten dürfen. Insbesondere dann, wenn mehrere Leistungshalbleitermodule vorgesehen sind (mehrere Dichtungsabschnitte vorgesehen sind), ist es nicht realistisch, die Passungstoleranz streng zu regeln. Wenn somit das Leistungshalbleitermodul und der einen Fließweg bildende Körper getrennt geformt sind, besteht, da mit den Schwankungen sicherlich ein endlicher Spalt vorhanden ist und da Kühlwasser zusätzlich zu einem Abschnitt rund um einen Wärmeabführungsabschnitt, der mit Kühlwasser gespült werden soll, um das Leistungshalbleitermodul zu kühlen, durch den Spalt fließt, das Problem, dass Kühlwasser die Wärmeabführungslamellen umgeht und das Kühlleistungsvermögen des Leistungshalbleitermoduls nicht ausreichend entfaltet werden kann.
Entgegenhaltungsliste
Patentdokument(e)

PTL 1: JP-A-2010-110143

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbesserung des Kühlleistungsvermögens eines Leistungshalbleitermoduls und eine Verringerung von Schwankungen des Leistungsvermögens zu erzielen.
Lösung für das Problem
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen umfasst ein Leistungsumsetzer gemäß der Erfindung ein Leistungshalbleitermodul, das einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umsetzt, einen ersten einen Fließweg bildenden Körper und einen zweiten einen Fließweg bildenden Körper, der einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Leistungshalbleitermoduls und des ersten einen Fließweg bildenden Körpers bildet, wobei der erste einen Fließweg bildende Körper aus einem ersten Seitenwandabschnitt, der dem Leistungshalbleitermodul zugewandt ist, einem zweiten Seitenwandabschnitt, der dem ersten Seitenwandabschnitt zugewandt ist, wobei das Leistungshalbleitermodul dazwischen angeordnet ist, und einem unteren Flächenabschnitt, der eine untere Fläche des Leistungshalbleitermoduls überspannt und der den ersten Seitenwandabschnitt und den zweiten Seitenwandabschnitt verbindet, ausgebildet ist, der erste Seitenwandabschnitt einen ersten Fließwegraum zwischen einer Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls und dem ersten Seitenwandabschnitt bildet, der zweite Seitenwandabschnitt einen zweiten Fließwegraum zwischen der anderen Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls und dem zweiten Seitenwandabschnitt bildet und kühlendes Kältemittel durch den Aufnahmeraum, den ersten Fließwegraum und den zweiten Fließwegraum fließt.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Verbesserung des Kühlleistungsvermögens eines Leistungshalbleitermoduls und eine Verringerung von Schwankungen des Leistungsvermögens zu erzielen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Herstellungsverfahren zum Ausbilden eines Wärmeabführungslamellenabschnitts und eines Flanschabschnitts mittels zweier Schmiedeprozesse.
2 zeigt ein Herstellungsverfahren, bei dem Reibrührschweißen (FSW) des Wärmeabführungslamellenabschnitts an ein Metallgehäuse mit einem Flansch durchgeführt wird.
3 ist eine Darstellung, die einen Steuerblock eines Hybridelektrofahrzeugs zeigt.
4 zeigt einen elektrischen Anordnungsschaltplan der Wechselrichterschaltungen 140 und 142.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Leistungsumsetzers 200 eines ersten Beispiels.
6 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Leistungsumsetzers 200 des ersten Beispiels.
7 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Leistungsumsetzers 200 des ersten Beispiels von unten gesehen.
8(a) zeigt eine perspektivische Ansicht eines Leistungshalbleitermoduls.
8(b) zeigt eine Querschnittsansicht, die von einem Querschnitt B von 8(a) geschnitten ist.
9(a) zeigt eine Querschnittsansicht, die von einem Querschnitt A von 5 geschnitten ist.
9(b) zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht von 9(a).
10 zeigt eine perspektivische Ansicht des Leistungsumsetzers 200 eines zweiten Beispiels.
11 zeigt eine Querschnittsansicht, die von einem Querschnitt C von 10 geschnitten ist, wenn sie von unten betrachtet wird.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht des Leistungsumsetzers 200 eines dritten Beispiels.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung eines einen Fließweg bildenden Körpers eines vierten Beispiels zeigt.
14 zeigt eine Ansicht, die von einer Seitenfläche betrachtet ist, nach Zusammenbau der Komponenten in 13.
Beschreibung der Ausführungsformen
1 veranschaulicht ein Herstellungsverfahren, bei dem ein Metallgehäuse mit einer Lamelle durch Schmieden und Formen hergestellt wird. 1(a) und 1(b) zeigen einen ersten Schritt und 1(c) und 1(d) zeigen einen zweiten Schritt. Der erste Schritt ist ein Schritt zum Verformen eines Rohmaterials in die ungefähre Form einer Wärmeabführungsbasis. Als Rohmaterial ist ein Metall wie Aluminium oder Kupfer, das leicht verformt werden kann, oder Metallpulver effektiv. Der zweite Schritt ist ein Schritt zum Ausbilden von Lamellen auf beiden Seiten eines Musters, das in dem ersten Schritt hergestellt worden ist. Eine Form zum Formen der Lamellen wird bereitgestellt. In diesem Fall muss die Form zum einfacheren Formen der Lamellen eine Breite endlicher Länge an dem mit X angezeigten Abschnitt aufweisen. Die Länge ist als X in der Ansicht angegeben und beträgt etwa 5 mm bis 10 mm.
2 veranschaulicht ein Herstellungsverfahren für ein Metallgehäuse mit einer Lamelle durch Kombination von Schmieden und Reibrührschweißen. 2(a) und 2(b) zeigen einen ersten Schritt und gleichen 1. In einem in 2(c) und 2(d) gezeigten zweiten Schritt wird eine Technik zum Verschweißen eines Lamellenabschnitts, der getrennt von der Probe geformt wird, die in dem ersten Schritt geformt wird, verwendet. Beispielsweise ist es bei der Verwendung der Reibrührschweißtechnik wie in der Ansicht dargestellt notwendig, dass ein Drehwerkzeug verwendet wird, um einen Schweißbereich zu gewährleisten. Der Durchmesser des Drehwerkzeugs ist in der Ansicht Y und es ist mindestens ein Durchmesser von 10 mm für das Drehwerkzeug erforderlich.
Aus dem obigen Grund ist es auch bei Verwendung eines Herstellungsverfahrens mit zwei Schmiedeprozessen oder bei Verwendung der Reibrührschweißtechnik unvermeidlich, dass ein Spalt von etwa 5 mm bis 10 mm zwischen einem Flanschabschnitt und einem Wärmeabführungslamellenabschnitt ausgebildet wird. Selbst dann, wenn ein Ausbildungsverfahren eines Metallgehäuses unter Vernachlässigung der Massenproduktion mittels Schneiden durchgeführt wird, hat dies, da auch ein Spalt erforderlich ist, in den das Werkzeug eintritt, keine Auswirkungen darauf, ob der Spalt von etwa 5 mm bis 10 mm zwischen dem Flanschabschnitt und dem Wärmeabführungslamellenabschnitt ausgebildet wird. Somit wird bei einer Struktur, bei der ein Leistungshalbleitermodul, das den Wärmeabführungslamellenabschnitt und einen Dichtungsabschnitt aufweist, die voneinander getrennt sind, in einen Öffnungsabschnitt eines einen Fließweg bildenden Körpers eingesetzt wird, ein Spalt zwischen einem Flanschabschnitt und einem Wärmeabführungslamellenabschnitt des Leistungshalbleitermoduls ausgebildet.
Die Erfindung wurde gemacht, um neben dem Erfüllen der in ”Technisches Problem” geschilderten Aufgabe ein derartiges Problem zu lösen. Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erstes Beispiel
3 ist eine Darstellung, die einen Steuerblock eines Hybridelektrofahrzeugs (nachfolgend als ”HEV” beschrieben) zeigt. Eine Kraftmaschine EGN, ein Motorgenerator MG1 und ein Motorgenerator MG2 erzeugen ein Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs. Zudem erzeugen der Motorgenerator MG1 und der Motorgenerator MG2 nicht nur ein Drehmoment, sondern haben auch die Funktion, von außen auf den Motorgenerator MG1 oder den Motorgenerator MG2 ausgeübte mechanische Energie in elektrische Leistung umzuwandeln.
Beispielsweise sind die Motorgeneratoren MG1 und MG2 Synchronmotoren oder Induktionsmotoren und arbeiten wie oben beschrieben in Abhängigkeit von einem Betriebsverfahren als Motoren oder Generatoren. Wenn die Motorgeneratoren MG1 und MG2 an dem Fahrzeug montiert sind, ist erwünscht, dass eine hohe Ausgangsleistung trotz einer geringen Größe erhalten wird und ein Synchronmotor des Permanentmagnettyps mit einem Magneten wie etwa Neodym ist für die Motorgeneratoren MG1 und MG2 geeignet. Außerdem erzeugt der Synchronmotor des Permanentmagnettyps weniger Wärme in einem Rotor verglichen mit dem Induktionsmotor und er ist auch im Hinblick auf diesen Aspekt hervorragend für das Fahrzeug geeignet.
Ausgangsdrehmomente aus der Ausgangsseite der Kraftmaschine ENG und des Motorgenerators MG2 werden durch einen Leistungsverteilungsmechanismus TSM an den Motorgenerator MG1 übertragen. Ein Drehmoment aus dem Leistungsverteilungsmechanismus TSM oder ein Drehmoment, das von dem Motorgenerator MG1 erzeugt wird, wird über eine Übersetzung TM und ein Differentialgetriebe DIF an Fahrzeugräder übertragen. Andererseits wird beim Nutzbremsbetrieb das Drehmoment von den Fahrzeugrädern an den Motorgenerator MG1 übertragen und Wechselstromleistung wird basierend auf einem zugeführten Drehmoment erzeugt.
Wie unten beschrieben wird die erzeugte Wechselstromleistung von einem Leistungsumsetzer 200 in Gleichstromleistung umgewandelt und lädt eine Hochspannungsbatterie 136 und die geladene Energie wird wieder als Fahrenergie verwendet. Außerdem wird dann, wenn die in der Hochspannungsbatterie 136 gespeicherte Leistung gering ist, Rotationsenergie, die von der Kraftmaschine ENG erzeugt wird, von dem Motorgenerator MG2 in Wechselstromleistung umgewandelt, die Wechselstromleistung wird von dem Leistungsumsetzer 200 in Gleichstromleistung umgewandelt und die Batterie 136 kann geladen werden. Die Übertragung der mechanischen Energie von der Kraftmaschine ENG an den Motorgenerator MG2 wird durch den Leistungsverteilungsmechanismus TSM durchgeführt.
Als nächstes wird der Leistungsumsetzer 200 beschrieben. Eine Erhöhungsschaltung 600 ist über ein Gleichstromverbindungselement 138 mit der Batterie 136 elektrisch verbunden. Eine Spannung der Batterie 136 wird von der Erhöhungsschaltung 600 erhöht. Eine Schaltung 201 nach der Erhöhung umfasst Wechselrichterschaltungen 140 und 142. Darüber hinaus umfasst der Leistungsumsetzer 200 ein Kondensatormodul 500 zum Glätten des an die Wechselrichterschaltung 140 gelieferten Gleichstroms.
Wenn der Motorgenerator MG1 als ein Motor betrieben wird, erzeugt die Wechselrichterschaltung 140 basierend auf von der Batterie 136 durch das Gleichstromverbindungselement 138 zugeführten Gleichstrom Wechselstrom und liefert Wechselstrom durch ein Wechselstromverbindungselement 188 an den Motorgenerator MG1. Eine Anordnung, die von dem Motorgenerator MG1 und der Wechselrichterschaltung 140 gebildet wird, wird als eine erste elektrische Leistungserzeugungseinheit betrieben.
In ähnlicher Weise erzeugt die Wechselrichterschaltung 142 dann, wenn der Motorgenerator MG2 als Motor betrieben wird, Wechselstrom basierend auf von der Batterie 136 durch das Gleichstromverbindungselement 138 zugeführtem Gleichstrom und liefert Wechselstromleistung durch das Wechselstromverbindungselement 198 an den Motorgenerator MG2. Eine Anordnung, die von dem Motorgenerator MG2 und der Wechselrichterschaltung 142 gebildet wird, wird als eine zweite elektrische Leistungserzeugungseinheit betrieben.
Die erste elektrische Leistungserzeugungseinheit und die zweite elektrische Leistungserzeugungseinheit können beide als Motor oder als Generator betrieben werden oder können in Abhängigkeit von einem Fahrzustand getrennt betrieben werden. Ferner kann einer der beiden nicht betrieben werden, wenn das Fahrzeug angehalten wird. Darüber hinaus kann in der Ausführungsform die erste elektrische Leistungserzeugungseinheit durch die Leistung der Batterie 136 als Leistungserzeugungseinheit betrieben werden und dadurch kann das Fahrzeug nur durch die Leistung des Motorgenerators MG1 angetrieben werden. Ferner ist es in der Ausführungsform möglich, die Batterie 136 mittels der ersten elektrischen Leistungserzeugungseinheit oder der zweiten elektrischen Leistungserzeugungseinheit als elektrischer Leistungserzeugungseinheit, die Leistung durch die Leistung einer Kraftmaschine 120 oder Leistung aus den Fahrzeugrädern erzeugt, zu laden.
Obwohl nicht in 3 gezeigt, wird die Batterie 136 außerdem als Energieversorgung zum Antreiben eines Motors für eine Hilfsmaschine verwendet. Zum Beispiel ist der Motor für die Hilfsmaschine ein Motor zum Antreiben eines Kompressors einer Klimaanlage oder ein Motor zum Antreiben einer Hydraulikpumpe für die Steuerung. Gleichstrom wird aus der Batterie 136 an ein Leistungshalbleitermodul für die Hilfsmaschine geliefert, das Leistungshalbleitermodul für die Hilfsmaschine erzeugt Wechselstromleistung und die Wechselstromleistung wird an den Motor für die Hilfsmaschine geliefert. Das Leistungshalbleitermodul für die Hilfsmaschine weist eine Schaltungsanordnung und eine Funktion auf, die im Wesentlichen ähnlich zu denen der Wechselrichterschaltung 140 sind, und steuert eine Phase oder eine Frequenz des Wechselstroms und der Leistung, die an den Motor für die Hilfsmaschine geliefert wird.
Der Leistungsumsetzer 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. Eine Steuerschaltung 172 berechnet einen Steuerbetrag des Motorgenerators MG1, des Motorgenerators MG2 oder des Motors für die Hilfsmaschine und berechnet auf der Basis eines Befehls aus dem Verbindungselement 21, ob sie als Motor oder als Generator betrieben werden. Dann erzeugt die Steuerschaltung 172 auf der Basis des Berechnungsergebnisses einen Steuerimpuls und liefert den Steuerimpuls an eine Ansteuerschaltung 174 und eine Ansteuerschaltung des Moduls für die Hilfsmaschine. Die Ansteuerschaltung 174 erzeugt einen Ansteuerimpuls zum Steuern der Wechselrichterschaltungen 140 und 142 auf der Basis des zugeführten Steuerimpulses.
4 ist ein elektrischer Anordnungsschaltplan der Wechselrichterschaltungen 140 und 142 in der Schaltung 201 nach der Erhöhung. Darüber hinaus sind die zwei Wechselrichterschaltungen 140 und 142 einander in der Schaltungsanordnung und ihrem Betrieb extrem ähnlich und es gibt ein Steuerverfahren für den Betrieb nur eines Motorgenerators MG1 als Motor oder Generator. Daher ist nachstehend hauptsächlich die Wechselrichterschaltung 140 beschrieben. Weiterhin ist nachstehend ein bipolarer Transistor mit isoliertem Gate als Halbleitervorrichtung verwendet und der Bipolartransistor mit isoliertem Gate ist als IGBT abgekürzt.
Eine Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 ist aus einem Oberzweig-IGBT 328, einer Diode 156, einem Unterzweig-IGBT 330 und einer Diode 166 gebildet. Die Wechselrichterschaltung 140 umfasst die Ober- und Unterzweigreihenschaltungen 150, die den drei Phasen, nämlich einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase des Wechselstroms entsprechen, die ausgegeben werden sollen.
In der Ausführungsform entspricht jede der drei Phasen der jeweiligen Phasenverdrahtung der drei Phasen der Rotorverdrahtung des Motorgenerators MG1. Die Ober- und Unterzweigreihenschaltungen 150 der drei Phasen geben jeweils den Wechselstrom aus einer Zwischenelektrode 169 aus, die ein Zwischenpunktabschnitt einer Reihenschaltung ist. Die Zwischenelektrode 169 ist mit einer Wechselstromsammelschiene 802 verbunden, die eine Wechselstromleitung durch ein Wechselstromverbindungselement 159 zu dem Motorgenerator MG1 ist.
Eine Kollektorelektrode 153 des Oberzweig-IGBT 328 ist mit einem Kondensatoranschluss 506 einer positiven Elektrodenseite des Kondensatormoduls 500 durch einen positiven Elektrodenanschluss 157 elektrisch verbunden. Zusätzlich ist eine Emitterelektrode des Unterzweig-IGBT 330 mit einem Kondensatoranschluss 504 einer negativen Elektrodenseite des Kondensatormoduls 500 durch einen negativen Elektrodenanschluss 158 elektrisch verbunden.
Wie oben beschrieben, empfängt die Steuerschaltung 172 den Steuerbefehl von der übergeordneten Steuerungsvorrichtung durch das Verbindungselement 21. Auf dieser Basis wird der Steuerimpuls, der das Steuersignal zum Steuern des IGBT 328 bzw. des IGBT 330, der den Oberzweig bzw. den Unterzweig der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 für jede Phase bildet, die die Wechselrichterschaltung 140 bildet, erzeugt und an die Ansteuerschaltung 174 geliefert.
Die Ansteuerschaltung 174 liefert den Ansteuerimpuls zum Steuern des IGBT 328 bzw. des IGBT 330, die den Oberzweig bzw. den Unterzweig der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 der jeweiligen Phase bilden, an den IGBT 328 bzw. den IGBT 330 der jeweiligen Phase auf der Grundlage des oben beschrieben Steuerimpulses. Der IGBT 328 bzw. der IGBT 330 führt einen Leit- oder Sperrbetrieb aus und wandelt die von der Batterie 136 gelieferte Gleichstromleistung auf der Grundlage des Ansteuerimpulses aus der Ansteuerschaltung 174 in eine dreiphasige Wechselstromleistung um. Die umgewandelte Leistung wird an den Motorgenerator MG1 geliefert.
Der Oberzweig-IGBT 328 umfasst die Kollektorelektrode 153, eine Signalemitterelektrode 155 und eine Gateelektrode 154. Darüber hinaus umfasst der Unterzweig-IGBT 330 eine Kollektorelektrode 163, eine Signalemitterelektrode 165 und eine Gateelektrode 164. Eine Diode 156 des Oberzweigs ist zwischen der Kollektorelektrode 153 und der Emitterelektrode 155 elektrisch angeschlossen. Zusätzlich ist eine Diode 166 zwischen der Kollektorelektrode 163 und der Emitterelektrode 165 elektrisch angeschlossen.
Ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (hiernach als ”MOSFET” bezeichnet) kann als Halbleiterelement zum Schalten verwendet werden. In diesem Fall werden die Diode 156 oder die Diode 166 überflüssig. Als Halbleiterelement zum Schalten ist der IGBT dann geeignet, wenn die Gleichstromspannung relativ hoch ist, und der MOSFET dann geeignet, wenn die Gleichstromspannung relativ niedrig ist.
Das Kondensatormodul 500 umfasst mehrere Kondensatoranschlüsse auf der positiven Elektrodenseite 506, mehrere Kondensatoranschlüsse auf der negativen Elektrodenseite 504, einen Batterieanschluss auf der positiven Elektrodenseite 509 und einen Batterieanschluss auf der negativen Elektrodenseite 508. Eine Hochspannungs-Gleichstromleistung von der Batterie 136 wird an den Batterieanschluss auf der positiven Elektrodenseite 509 und den Batterieanschluss auf der negativen Elektrodenseite 508 über das Gleichstromverbindungselement 138 geliefert und wird von dem Kondensatoranschluss auf der positiven Elektrodenseite 506 und dem Kondensatoranschluss auf der negativen Elektrodenseite 504 des Kondensatormoduls 500 an die Wechselrichterschaltung 140 geliefert.
Andererseits wird die Gleichstromleistung, die durch die Wechselrichterschaltung 140 und die Wechselrichterschaltung 142 aus der Wechselstromleistung umgewandelt wird, von dem Kondensatoranschluss auf der positiven Elektrodenseite 506 oder dem Kondensatoranschluss auf der negativen Elektrodenseite 504 an das Kondensatormodul 500 geliefert, von dem Batterieanschluss auf der positiven Elektrodenseite 509 und dem Batterieanschluss auf der negativen Elektrodenseite 508 über das Gleichstromverbindungselement 138 an die Batterie 136 geliefert und in der Batterie 136 gespeichert.
Die Steuerschaltung 172 umfasst einen Mikrocomputer für einen Berechnungsprozess der Schaltzeitvorgabe des IGBT 328 und des IGBT 330. Eingangsinformationen in den Mikrocomputer umfassen einen Solldrehmomentwert, der für den Motorgenerator MG1 erforderlich ist, einen Stromstärkewert, der von der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 an den Motorgenerator MG1 geliefert wird, und eine 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 Ausführungsform ist ein Fall, in dem der Stromstärkesensor 180 Dreiphasenstromstärkewerte detektiert, veranschaulicht. Es können aber auch Stromstärkewerte von zwei Phasen detektiert werden und die Dreiphasenstromstärkewerte mittels Berechnung erhalten werden.
Stromstärkebefehlswerte einer d-Achse und einer q-Achse des Motorgenerators MG1 werden von dem Mikrocomputer in der Steuerschaltung 172 auf der Grundlage des Solldrehmomentwerts berechnet. Dann berechnet der oben beschriebene Mikrocomputer Spannungsbefehlswerte der d-Achse und der q-Achse basierend auf einer Differenz zwischen den berechneten Stromstärkebefehlswerten der d-Achse und der q-Achse und den detektierten Stromstärkewerten der d-Achse und der q-Achse. Dann wandelt der oben beschriebene Mikrocomputer die errechneten Spannungsbefehlswerte der d-Achse und der q-Achse basierend auf der detektierten Magnetpolposition in die Spannungsbefehlswerte der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase um. Dann erzeugt der oben beschriebene Mikrocomputer eine impulsförmige Modulationswelle auf der Basis eines Vergleichs zwischen einer Grundwelle (Sinuswelle) und einer Trägerwelle (Dreieckswelle) auf der Grundlage der Spannungsbefehlswerte der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase. Dann gibt der oben beschriebene Mikrocomputer die erzeugte Modulationswelle an die Ansteuerschaltung 174 als ein Pulsbreitenmodulations-Signal (PWM-Signal) aus.
Beim Ansteuern des Unterzweigs gibt die Ansteuerschaltung 174 das Ansteuersignal aus, das durch Verstärken des PWM-Signals an der entsprechenden Gateelektrode des IGBT 330 des Unterzweigs erhalten wird. Zusätzlich verschiebt die Ansteuerschaltung 174 beim Ansteuern des Oberzweigs einen Pegel eines Referenzpotentials des PWM-Signals auf einen Pegel eines Referenzpotentials des Oberzweigs, verstärkt das PWM-Signal und gibt das PWM-Signal an die entsprechende Gateelektrode des IGBT 328 des Oberzweigs als Ansteuersignal aus.
Zusätzlich führt der Mikrocomputer in der Steuerschaltung 172 eine Unregelmäßigkeitsdetektion (Überstromstärke, Überspannung, Übertemperatur und dergleichen) aus und schützt die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150. Somit werden Erfassungsinformationen in die Steuerschaltung 172 eingegeben. Beispielsweise werden Informationen über die Stromstärke, die durch die Emitterelektrode jedes des IGBT 328 und des IGBT 330 fließt, von der Signalemitterelektrode 155 und der Signalemitterelektrode 165 jedes Arms in einen entsprechenden Ansteuerabschnitt (IC) eingegeben. Somit führt jeder Ansteuerabschnitt (IC) eine Detektion der Überstromstärke aus und hält dann, wenn die Überstromstärke detektiert wird, einen Schaltbetrieb des entsprechenden IGBT 328 und des IGBT 330 an und schützt den entsprechenden IGBT 328 und den IGBT 330 vor der Überstromstärke.
Die Temperaturinformationen der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 aus einem Temperatursensor (nicht dargestellt), der in der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 vorgesehen ist, werden in den Mikrocomputer eingegeben. Zudem werden Spannungsinformationen auf der positiven Gleichstrom-Elektrodenseite der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 in den Mikrocomputer eingegeben. Der Mikrocomputer führt eine Übertemperaturdetektion und eine Überspannungsdetektion auf der Grundlage der Informationen aus und hält einen Schaltbetrieb sowohl des IGBT 328 als auch des IGBT 330 an, wenn eine Übertemperatur oder eine Überspannung detektiert wird.
Im Folgenden wird eine schematische Anordnung des Leistungsumsetzers 200 in der Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5–9 beschrieben.
5 ist eine perspektivische Ansicht des Leistungsumsetzers 200 der Ausführungsform. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Zustands, in dem ein Gehäuseoberdeckel (nicht dargestellt) abgenommen ist. Der Leistungsumsetzer 200 umfasst ein Gehäuse 20 zum Aufnehmen der Anordnungselemente des in 3 und 4 dargestellten Leistungsumsetzers 200. Ein Ansteuerschaltungssubstrat 174a und ein Steuerschaltungssubstrat 172a der Anordnungselemente, die in dem Gehäuse 20 aufgenommen sind, sind auf einer oberen Seite innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet. Die oben beschriebene Ansteuerschaltung 174 ist auf dem Ansteuerschaltungssubstrat 174a montiert. Die oben beschriebene Steuerschaltung 172 ist auf dem Steuerschaltungssubstrat 172a montiert.
Das Gehäuse 20 ist mit einem Einlassrohr 30a zum Einleiten eines kühlenden Kältemittels in das Gehäuse 20 und einem Auslassrohr 30b zum Ablassen des kühlenden Kältemittels versehen.
In dem Leistungsumsetzer 200 der Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem nur ein Motorgenerator MG1 als Motor oder Generator betrieben wird, d. h. ein Beispiel, bei dem nur eine Wechselrichterschaltung 140 vorgesehen ist, beschrieben. Aber wie in 3 und 4 dargestellt ist, ist es auch möglich, die Wechselrichterschaltung 142 zu ergänzen. Diese Struktur hat in einer Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form, was den Effekt hat, dass ihre Befestigung an dem Fahrzeug oder dem Motorgenerator leicht durchgeführt werden kann. Da alle Elemente von einem Gehäuseunterdeckel 22 bis zu dem Gehäuseoberdeckel (nicht dargestellt) gestapelt werden können, gibt es zudem den Effekt der einfachen Herstellung.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Leistungsumsetzers 200 der Ausführungsform. Ein Leistungshalbleitermodul 150a und das Kondensatormodul 500, die die Wechselrichterschaltung 140 von 4 bilden, sind innerhalb des Gehäuses 20 aufgenommen. Das Leistungshalbleitermodul 150a, das in dem Leistungsumsetzer 200 der Ausführungsform verwendet wird, ist ein Leistungshalbleitermodul des dualen Typs, das Schaltelemente des Oberzweigs und des Unterzweigs aufweist.
Ein Modulaufnahmeraum 20a ist in dem Gehäuse 20 ausgebildet. Das oben beschriebene Leistungshalbleitermodul 150a ist in dem Modulaufnahmeraum 20a aufgenommen. In diesem Fall ist ein einen Fließweg bildendes Element 2, das sich zwischen dem Leistungshalbleitermodul 150a einfügt, ebenfalls in dem Modulaufnahmeraum 20a aufgenommen. Das einen Fließweg bildende Element 2 besteht aus einem ersten Seitenwandabschnitt, der dem Leistungshalbleitermodul 150a zugewandt ist, einem zweiten Seitenwandabschnitt, der dem ersten Seitenwandabschnitt zugewandt ist, wobei das Leistungshalbleitermodul 150a dazwischen angeordnet ist, und einem unteren Flächenabschnitt, der eine untere Fläche des Leistungshalbleitermoduls 150a überspannt und den ersten Seitenwandabschnitt und den zweiten Seitenwandabschnitt verbindet.
Weiterhin weist der Modulaufnahmeraum 20a in der Ausführungsform einen Öffnungsabschnitt auf, um den Fließweg zu vereinfachen. Das einen Fließweg bildende Element 2 der Ausführungsform hat eine Struktur, die drei Leistungshalbleitermodule 150a trägt.
Das einen Fließweg bildende Element 2 ist in dem Modulaufnahmeraum 20a aufgenommen und bildet zusammen mit dem Gehäuse 20 einen Fließweg, durch den das kühlende Kältemittel fließt. Das heißt, dass das einen Fließweg bildende Element 2 als erster einen Fließweg bildender Körper und das Gehäuse 20 als zweiter einen Fließweg bildender Körper fungiert. Das Gehäuse 20 fungiert als ein einen Fließweg bildender Körper und fungiert zudem als ein Strukturelement, das ein Element trägt, das den Leistungsumsetzer 200 bildet.
In der Ausführungsform wird das einen Fließweg bildende Element 2 zum Bilden eines Fließwegs nur um einen Umfang des Leistungshalbleitermoduls auf dem Leistungshalbleitermodul 150a im Voraus in der gleichen Richtung wie eine Kältemittelbewegungsrichtung montiert und dann werden das einen Fließweg bildende Element 2 und die drei Leistungshalbleitermodule 150a zusammen in den Modulaufnahmeraum 20a eingesetzt.
Der Modulaufnahmeraum 20a des Gehäuses 20 ist durch eine Abdeckung 5 verschlossen. Ein Dichtungsmaterial 1 ist zwischen der Abdeckung 5 und dem Modulaufnahmeraum 20a angeordnet. Die Abdeckung 5 ist mit einem Öffnungsabschnitt 5a versehen, durch den eine Verdrahtung des Leistungshalbleitermoduls 150a verläuft.
Ein Wechselstromanschlusssockel 189, der eine ausgangsseitige Wechselstromsammelschiene 159a hält, ist über der Abdeckung 5 vorgesehen. Wie unten beschrieben ist ein leistungshalbleitermodulseitiger Wechselstromanschluss 159b (siehe 8(a)) des Leistungshalbleitermoduls 150a mit der ausgangsseitigen Wechselstromsammelschiene 159a verbunden. Zusätzlich ist ein positiver Elektrodenanschluss 157b (siehe 8(a)) des Leistungshalbleitermoduls 150a mit einer kondensatorseitigen positiven Elektrodensammelschiene 157a verbunden. Ein negativer Elektrodenanschluss 158b (siehe 8(a)) des Leistungshalbleitermoduls 150a ist mit einer kondensatorseitigen negativen Elektrodensammelschiene 158a verbunden.
Weiterhin ist das Kondensatormodul 500, das von mehreren Kondensatorzellen 501 gebildet ist, in dem Gehäuse 20 angeordnet.
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Leistungsumsetzers 200 der Ausführungsform, und zwar von unten gesehen. Eine untere Oberfläche des Leistungsumsetzers 200 ist durch den unteren Deckel 22 verschlossen. Ein Dichtungsmaterial 8 ist zwischen dem unteren Deckel 22 und dem Gehäuse 20 vorgesehen.
Das Gehäuse 20 ist mit dem Modulaufnahmeraum 20a zum Aufnehmen des Leistungshalbleitermoduls 150a und dem einen Fließweg bildenden Element 2, einem unteren Kondensatormodul-Fließweg 20b, einem Einlassfließweg 20c und einem Auslassfließweg 20d versehen. Der Einlassfließweg 20c ist mit dem Einlassrohr 30a verbunden. Der untere Kondensatormodul-Fließweg 20b ist mit dem Einlassfließweg 20c verbunden. Der Modulaufnahmeraum 20a ist mit dem unteren Kondensatormodul-Fließweg 20b verbunden. Der Auslassfließweg 20d ist mit dem Modulaufnahmeraum 20a verbunden. Das Auslassrohr 30b ist mit dem Auslassfließweg 20d verbunden. Der Modulaufnahmeraum 20a nimmt das Leistungshalbleitermodul 150a und das einen Fließweg bildende Element 2 auf und fungiert auch als ein Fließweg, durch den das Kältemittel fließt.
Das Kältemittel wird aus dem Einlassrohr 30a eingeleitet und fließt in einer Wendeabschnitt-Kältemittelbewegungsrichtung 23b, einer unteren Kondensatormodul-Kältemittelbewegungsrichtung 23c, einer Kältemittelbewegungsrichtung vor dem Verzweigen und dem Durchlaufen des Leistungshalbleitermoduls 23d, einer Kältemittelbewegungsrichtung unmittelbar nach dem Verzweigen und dem Durchlaufen des Leistungshalbleitermoduls 23e, einer Kältemittelbewegungsrichtung nach dem Zusammenführen und dem Durchlaufen des Leistungshalbleitermoduls 23f und einer auslassseitigen Kältemittelbewegungsrichtung 23g in dieser Reihenfolge beginnend bei einer einlassseitigen Kältemittelbewegungsrichtung 23a.
Der Fließweg, der durch das einen Fließweg bildende Element 2 gebildet ist, ist so ausgelegt, dass Fließwege auf beiden Oberflächenseiten des Leistungshalbleitermoduls 150a parallel angeordnet sind. Da in der Ausführungsform Fließwege parallel in drei Modulen angeordnet sind, sind sechs Fließwege parallel angeordnet. Außerdem fließt das Kältemittel durch einen unteren Abschnitt des Kondensatormoduls 500 durch das Gehäuse und das Kondensatormodul wird ebenfalls gekühlt.
8(a) ist eine perspektivische Ansicht des Leistungshalbleitermoduls 150a der Ausführungsform. 8(b) ist eine Querschnittsansicht, die aus einem Querschnitt B von 8(a) entnommen ist.
Jedes der Leistungshalbleitermodule 150a ist mit einem Wärmeabführungsabschnitt 7 versehen, der an beiden Oberflächen eines Metallgehäuses 40 metallisch verschweißt ist.
Das Leistungshalbleitermodul 150a nimmt die oben beschriebene Ober- und Unterzweigreihenschaltung 150 in dem Metallgehäuse 40 auf und wird durch eine Isolierschicht spritzgepresst. Das Metallgehäuse 40 kann ein Behälter aus einem Stück sein, der durch Ausführen eines Formens in Gestalt einer Dose und Durchführen eines Gießens des Wärmeabführungslamellenabschnitts 7 und eines Gehäuseabschnitts 40a erhalten wird, um die Kosten zu senken.
Das Leistungshalbleitermodul 150a weist den leistungshalbleitermodulseitigen positiven Elektrodenanschluss 157b, den leistungshalbleitermodulseitigen negativen Elektrodenanschluss 158b und den leistungshalbleitermodulseitigen Wechselstromanschluss 159b, einen Steuerstift/Signalstift/Temperaturausgabestift und dergleichen 160 auf. Der leistungshalbleitermodulseitige positive Elektrodenanschluss 157b ist mit der kondensatorseitigen positiven Elektrodensammelschiene 157a verbunden und bildet den positiven Elektrodenanschluss 157 von 4. Der leistungshalbleitermodulseitige negative Elektrodenanschluss 158b ist mit der kondensatorseitigen positiven Elektrodensammelschiene 158a verbunden und bildet den negativen Elektrodenanschluss 158 von 4. Der leistungshalbleitermodulseitige Wechselstromanschluss 159b ist mit der ausgangsseitigen Wechselstromsammelschiene 159a verbunden und bildet den Wechselstromanschluss 159 von 4. Der Steuerstift/Signalstift/Temperaturausgabestift und dergleichen 160 ist mit dem Steuerschaltungssubstrat 172 durch das Ansteuerschaltungssubstrat 174a verbunden und tauscht Informationen eines Gatesignals, eines Emittererfassungssignals oder eines Temperatursensors, die in den Leistungshalbleiter eingebaut sind, aus.
Ferner weist das Metallgehäuse 40 den Abschnitt 40a, der den Wärmeabführungsabschnitt 7 hält, und einen Abschnitt 40b, der mit dem Dichtungsmaterial auf der Seite in Kontakt kommt, auf. Wenn ein Dichtungsmaterial wie beispielsweise ein O-Ring verwendet wird, ist eine Einkerbung für den O-Ring in dem Abschnitt 40b, der mit dem Dichtungsmaterial in Kontakt kommt, ausgeführt und der Abschnitt 40b weist eine gekrümmte Oberfläche auf, um den O-Ring nicht zu beschädigen. Somit ist es möglich, durch Bereitstellen eines Abdeckungsöffnungsabschnitt 5a mit einem konkaven Abschnitt in der Abdeckung 5 und durch Verwenden eines Dichtungsmaterials 6 (siehe 9) zwischen dem Modul und der Abdeckung hocheffektive Dichtungseigenschaften zu verwirklichen.
Ein erster Wärmeabführungsabschnitt 7a ist an einer Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls 150a ausgebildet und ein zweiter Wärmeabführungsabschnitt 7b ist an der anderen Oberfläche ausgebildet. Wärmeabführungslamellen sind in einem Bereich ausgebildet, dem der Leistungshalbleitervorrichtung zugewandt ist, um die Wärmeabführungseigenschaften zu verbessern. In der Ausführungsform ist eine Lamellenform des Wärmeabführungsabschnitts 7 eine Stiftlamelle, kann aber eine andere Form wie eine gerade Lamelle oder eine gewellte Lamelle sein.
9(a) ist eine Querschnittsansicht, die aus einem Querschnitt A von 5 entnommen ist. Das Leistungshalbleitermodul 150a ist so angeordnet, dass es von dem einen Fließweg bildenden Element 2 umgeben ist, und das einen Fließweg bildende Element 2 ist in dem Modulaufnahmeraum 20a, der in dem Gehäuse 20 ausgebildet ist, aufgenommen. Der untere Deckel 22 ist in einem unteren Abschnitt des Gehäuses 20 durch das Dichtungsmaterial 8 angeordnet. Die Abdeckung 5 ist in dem oberen Teil des Gehäuses 20 durch das Dichtungsmaterial 1 angeordnet.
Die kondensatorseitige positive Elektrodensammelschiene 157a und die kondensatorseitige negative Elektrodensammelschiene 158a sind über der Abdeckung 5 angeordnet. Darüber hinaus ist das Ansteuerschaltungssubstrat 174a ferner über der kondensatorseitigen positiven Elektrodensammelschiene 157a und der kondensatorseitigen negativen Elektrodensammelschiene 158a angeordnet und ist mit dem Steuerstift/Signalstift/Temperaturausgabestift und dergleichen 160 verbunden.
9(b) ist eine vergrößerte Ansicht von 9(a) zum Beschreiben einer Anordnungsbeziehung zwischen dem Leistungshalbleitermodul 150a, dem einen Fließweg bildenden Element 2 und der Abdeckung 5.
Die Abdeckung 5 ist mit einem konkaven Abschnitt 5b, der auf der Seite des Modulaufnahmeraums 20a ausgebildet ist, und dem Öffnungsabschnitt 5a, der von einer unteren Fläche des konkaven Abschnitts 5b zu der oberen Fläche des Deckels 5 verläuft, versehen.
Das Leistungshalbleitermodul 150a ist so ausgebildet, dass der Flanschabschnitt, aus dem die Anschlüsse (157b, 158b, 159b, und 160) des Leistungshalbleitermodule 150a ragen, innerhalb des konkaven Abschnitts 5b angeordnet ist. Das Dichtungsmaterial 6 ist in dem Abschnitt 40b, der mit dem Dichtungsmaterial in Kontakt kommt, auf der Seitenfläche des Leistungshalbleitermoduls 150a angeordnet. Der Anschluss des Leistungshalbleitermoduls 150a ragt aus dem Öffnungsabschnitt 5a zu der Außenseite des Modulaufnahmeraums 20a.
Das einen Fließweg bildende Element 2 weist einen ersten Seitenwandabschnitt 25a, einen zweiten Seitenwandabschnitt 25b und einen unteren Flächenabschnitt 26 auf. Der erste Seitenwandabschnitt 25a ist so ausgelegt, dass er dem ersten Wärmeabführungsabschnitt 7a des Leistungshalbleitermoduls 150a zugewandt ist. Der zweite Seitenwandabschnitt 25b ist so ausgelegt, dass er dem zweiten Wärmeabführungsabschnitt 7b des Leistungshalbleitermoduls 150a zugewandt ist. Ein unterer Flächenabschnitt 26 ist so ausgelegt, dass er eine untere Fläche des Leistungshalbleitermoduls 150a überspannt und den ersten Seitenwandabschnitt 7a und den zweiten Seitenwandabschnitt 7b verbindet.
Ein Fließweg auf der Seite des ersten Wärmeabführungsabschnitts 27a ist zwischen dem ersten Seitenwandabschnitt 25a und dem ersten Wärmeabführungsabschnitt 7a des Leistungshalbleitermoduls 150a ausgebildet. Ein Fließweg auf der Seite des zweiten Wärmeabführungsabschnitts 27b ist zwischen dem zweiten Seitenwandabschnitt 25b und dem zweiten Wärmeabführungsabschnitt 7b des Leistungshalbleitermoduls 150a ausgebildet.
Der erste Seitenwandabschnitt 25a und der zweite Seitenwandabschnitt 25b haben konvexe Abschnitte 25c. Die konvexen Abschnitte 25c sind in Bereichen ausgebildet, in denen die Wärmeabführungslamellen, die in 1 oder 2 dargestellt sind, nicht ausgebildet sind. Somit fließt das Kältemittel effizient durch einen Wärmeabführungslamellen bildenden Bereich. In dieser Hinsicht ist der konvexe Abschnitt 25c an einem Seitenabschnitt des Fließwegs 27a auf der Seite des ersten Wärmeabführungsabschnitts ausgebildet, auf der die Wärmeabführungslamellen auf der Seite des ersten Seitenwandabschnitts 25a ausgebildet sind. Der hier erwähnte Seitenabschnitt bezeichnet einen Abschnitt, der in einer Richtung, die senkrecht zu einer Richtung ist, in der das kühlende Kältemittel fließt, an den Fließweg auf der Seite des ersten Wärmeabführungsabschnitts 27a angrenzt, wobei die senkrechte Richtung parallel zu einer Hauptfläche des Leistungshalbleitermoduls 150a ist. Mit anderen Worten ist das Leistungshalbleitermodul 150a so angeordnet, dass es dem konvexen Abschnitt 25c, der in dem ersten Seitenwandabschnitt 25a ausgebildet ist, und dem Fließweg auf der Seite des ersten Wärmeabführungsabschnitts 27a zugewandt ist, um so den konvexen Abschnitt 25c, der in dem ersten Seitenwandabschnitt 25a ausgebildet ist; und den Fließweg auf der Seite des ersten Wärmeabführungsabschnitts 27a zu überspannen.
Der konvexe Abschnitt 25c ist zwischen dem Fließweg auf der Seite des ersten Wärmeabführungsabschnitts 27a, in dem die Wärmeabführungslamellen ausgebildet sind, und dem Flanschabschnitt des Leistungshalbleitermoduls 150a ausgebildet. Ferner ist in dem Beispiel der konvexe Abschnitt 25c auch zwischen dem Fließweg auf der Seite des ersten Wärmeabführungsabschnitts 27a und dem unteren Flächenabschnitt 26 ausgebildet. Ferner ist der konvexe Abschnitt 25c auch zwischen dem zweiten Seitenwandabschnitt 25b und dem Leistungshalbleitermodul 150a ausgebildet, ähnlich wie auf Seite des ersten Seitenwandabschnitts 25a.
Der untere Flächenabschnitt 26 des einen Fließweg bildenden Elements 2 ist so ausgebildet, dass er in Kontakt mit einer unteren Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls 150a kommt. Da das Leistungshalbleitermodul 150a eine Struktur aufweist, die durch den Deckel 5 und das einen Fließweg bildende Element 2 gehalten wird, wird somit eine Schwingungsbeständigkeit verbessert.
Als das Material, das das einen Fließweg bildende Element 2 bildet, wird ein elastischer Körper verwendet. Der elastische Körper ist ein Material mit einer Wärmebeständigkeit (–40°C bis 100°C) und einer chemischen Beständigkeit (nicht im Kältemittel (Ethylenglykollösung oder Propylenglykollösung) löslich). Beispielsweise ist das Material des elastischen Körpers Gummi, ein Schaumelement (Schwammelement), ein Material, das sich bei hoher Temperatur thermisch ausdehnt, und ein Material, das sich durch Reaktion mit der Flüssigkeit ausdehnt. Insbesondere ist der Gummi vorzugsweise ein auf Silizium/Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM)/Butyl basierter Gummi. Insbesondere ist das Schaumelement (Schwammelement) vorzugsweise Polyethylen/Urethan/EPDM/Butylgummi/Silicium, das die Wärmebeständigkeit aufweist. Das Material, das sich durch Reagieren mit der Flüssigkeit ausdehnt, ist Chloropren-Kautschuk oder dergleichen.
Wenn das einen Fließweg bildende Element 2 aus dem Schwammelement gebildet ist, ist es möglich, den Spalt zwischen den Leistungshalbleitermodulen durch Schneiden der Abdichtung und Mischen mit Luft beim Montieren des Schwammelements einer Unterdruckverpackung zu füllen. Ebenso ist es dann, wenn das einen Fließweg bildende Element 2 aus dem Material gebildet ist, das sich bei hoher Temperatur thermisch ausdehnt, und dem Material, das sich durch Reagieren mit der Flüssigkeit ausdehnt, gebildet ist, möglich, den Spalt durch die Ausdehnung des Materials nach dem Montieren zu füllen.
Wie oben beschrieben umfasst der Leistungsumsetzer 200 der Ausführungsform das Gehäuse 20, das Teile aufnimmt und als ein einen Fließweg bildender Körper fungiert, und das Gehäuse 20 bildet den Modulaufnahmeraum 20a, der das Leistungshalbleitermodul 150a aufnimmt. Das Leistungshalbleitermodul 150a, das in dem Modulaufnahmeraum 20a aufgenommen ist, ist so angeordnet, dass es von dem einen Fließweg bildenden Element 2, das der zweite einen Fließweg bildende Körper ist, umgeben ist. Das bildende Element 2 bildet den Fließweg auf der Seite des ersten Wärmeabführungsabschnitts 27a zwischen dem einen Fließweg bildenden Element 2 und einer Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls 150a und das einen Fließweg bildende Element 2 bildet den Fließweg auf der Seite des zweiten Wärmeabführungsabschnitts 27b zwischen dem einen Fließweg bildenden Element 2 und der anderen Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls 150a.
Wie oben beschrieben fließt das Kältemittel, das zum Kühlen des Leistungshalbleitermoduls 150a fließt, durch den Modulaufnahmeraum 20a, der in dem Gehäuse 20 ausgebildet ist, und fließt durch den Fließweg auf der Seite des ersten Wärmeabführungsabschnitts 27a und dem Fließweg auf der Seite des zweiten Wärmeabführungsabschnitts 27b, der von dem einen Fließweg bildenden Element 2, das der zweite einen Fließweg bildende Körper ist, gebildet wird. Es ist möglich, den Spalt, der zwischen dem Leistungshalbleitermodul 150a und dem Modulaufnahmeraum 20a erzeugt ist, mit dem einen Fließweg bildenden Element 2 zu füllen. Da das Kältemittel nicht durch den Spalt fließt, ist das Kühlleistungsvermögen des Leistungshalbleitermoduls somit verbessert.
Dann wird bei dem einen Fließweg bildenden Element 2 der konvexe Abschnitt 25c in dem Seitenabschnitt des Kältemittelfließwegs wie oben beschrieben ausgebildet. Da eine Kältemittelmenge, die durch den Wärmeabführungslamellen bildenden Bereich fließt, der der Leistungshalbleitervorrichtung zugewandt ist, die gekühlt werden muss, vorzugsweise zunimmt, ist das Kühlleistungsvermögen des Leistungshalbleitermoduls verbessert.
Dann wird die Abdeckung 5, die den Modulaufnahmeraum 20a abdeckt, mit dem konkaven Abschnitt 5b versehen. Ein Teil des Leistungshalbleitermoduls 150a ist auf der Innenseite des konkaven Abschnitts 5b angeordnet und das Leistungshalbleitermodul 150a ist durch das Dichtungsmaterial 6 auf der Innenseite des konkaven Abschnitts 5b abgedichtet. Bei einem solchen Seitenflächen-Abdichtungsverfahren kollabiert das Dichtungsmaterial 6 zum Beispiel dann, wenn die Abdeckung 5 an das Gehäuse 20 geschraubt wird, in der Seitenfläche unabhängig von einer Presskraft der Schrauben. Somit ist es nicht notwendig, dass die Schrauben in dem Fließweg rund um das Leistungshalbleitermodul 150a bereitgestellt sind und es gibt den Effekt, dass die Anzahl der Schrauben reduziert ist.
Außerdem ist es, da das Dichtungsmaterial 6 immer in der Seitenfläche kollabiert, selbst dann, wenn die Abmessungen in der vertikalen Richtung durch Herstellungsschwankungen des Leistungshalbleitermoduls oder Montageschwankungen reduziert sind, möglich, zu verhindern, dass die Flüssigkeit nach außen austritt.
Hierbei wird die Abdichtung in der Seitenfläche der dicken Platte durch Bereitstellen des konkaven Abschnitts in der Abdeckung 5 verhindert. Wenn die dicke Platte verwendet wird, gibt es, da die Gewichtsverringerung schwierig ist und der Schwerpunkt hoch liegt, auch ein Problem mit der Beständigkeit der Struktur gegen seismische Aktivität. Es ist möglich, die Steifigkeit nur von den Stellen zu erhalten, an denen es erforderlich ist, und das Gewicht durch Bereitstellen des konkaven Abschnitts zu reduzieren.
Wie in der Ausführungsform zeigt der konkave Abschnitt 5b einen Positionierungsvorgang beim Einsetzen des Leistungshalbleitermoduls 150a, wenn der konkave Abschnitt 5b in der Abdeckung 5 bereitgestellt ist, die den Öffnungsabschnitt 5a aufweist, in den der Anschluss des Leistungshalbleitermoduls 150a eingesetzt ist. Weiterhin wird das Leistungshalbleitermodul 150a nicht nur in vertikaler Richtung sondern auch in horizontaler Richtung fixiert und es ist möglich, die Schwingungsbeständigkeit und die Zuverlässigkeit durch Anordnen des Flanschabschnitts des Leistungshalbleitermoduls 150a auf der Innenseite des konkaven Abschnitts 5b zu verbessern.
Dann, wenn das einen Fließweg bildende Element 2 aus dem elastischen Körper ausgebildet ist, und selbst dann, wenn bei der Herstellung des Leistungshalbleitermoduls Herstellungsschwankungen auftreten, werden die Schwankungen aufgefangen und es ist möglich, den Spalt zwischen dem einen Fließweg bildenden Element 2 und dem Leistungshalbleitermodul zu füllen. Somit ist es möglich, die Erzeugung eines lokalen Raumumgehungsflusses an der Innenseite davon zu unterdrücken und das Kühlleistungsvermögen zu verbessern. Ferner können die Schwankungen des Kühlleistungsvermögens des Leistungshalbleitermoduls unterdrückt werden, was zu einer Verbesserung des Kühlleistungsvermögens beiträgt.
Zusätzlich gibt es in einem Metallverbindungsabschnitt zwischen einem Signalstift 160 und dem Steuerschaltungssubstrat 172 oder einem Abschnitt, in dem der positive Elektrodenanschluss 157b, der negative Elektrodenanschluss 158b und der oben beschriebene Wechselstromanschluss 159b metallisch verschweißt sind, einen Bedarf, zu gewährleisten, dass ein Kommunikationsausfall aufgrund von Schwingungen, die möglicherweise von dem Fahrzeug verursacht werden, nicht auftritt. Bei dem Seitenflächenabdichtungsverfahren der Ausführungsform ist es möglich, die Schwingungsbeständigkeit zu verbessern, indem das Leistungshalbleitermodul mit dem einen Fließweg bildenden Element 2 bedeckt wird, das aus dem elastischen Körper gebildet ist.
Das Ansteuerschaltungssubstrat 174a und das Steuerschaltungssubstrat 172a sind mit dem Metallgehäuse 20 thermisch verbunden und Wärme wird auf der Innenseite des Fließweges durch das Metallelement mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit an das kühlende Kältemittel abgeführt. Wie ferner in 5 und 6 gezeigt können das Ansteuerschaltungssubstrat 174a und das Steuerschaltungssubstrat 172a einteilig ausgebildet sein.
Das Steuerschaltungssubstrat 172a ist mit einem Verbindungselement (nicht dargestellt) versehen. Das Verbindungselement ist mit einer externen Steuervorrichtung verbunden ist und führt eine Signalübertragung zwischen der Steuerschaltung 172, die in dem Steuerschaltungssubstrat 172a vorgesehen ist, und der externen Steuervorrichtung wie etwa einer übergeordneten Steuervorrichtung durch.
Da außerdem die kondensatorseitige positive Elektrodensammelschiene 157a und die kondensatorseitige negative Elektrodensammelschiene 158a erwärmt werden, wenn eine große Stromstärke fließt, ist es notwendig zu verhindern, dass Wärme in das Leistungshalbleitermodul 150a gelangt. Dann ist es möglich, zu vermeiden, dass Wärme in das Leistungshalbleitermodul 150a gelangt, indem veranlasst wird, dass die Sammelschiene in thermischen Kontakt mit der Abdeckung 5 kommt, um das Leistungshalbleitermodul zu fixieren. Wenn die Abdeckung 5 ein Metallmaterial ist, kommt die Sammelschiene mit der Abdeckung 5 durch eine Isolierschicht in thermischen Kontakt, aber das Material der Abdeckung kann ein Isoliermaterial wie etwa Harz sein.
Ferner ist in der oben beschriebenen Ausführungsform der Leistungsumsetzer, der an dem Elektrofahrzeug oder dem Hybridelektrofahrzeug montiert ist, als Beispiel beschrieben, aber es ist möglich, die Erfindung dann auf einen Leistungsumsetzer anzuwenden, wenn der Leistungsumsetzer eine Kühlungsstruktur aufweist, bei der das Leistungshalbleitermodul in das kühlende Kältemittel eingetaucht ist.
Zweites Beispiel
Eine schematische Anordnung eines Leistungsumsetzers 200 eines zweiten Beispiels wird unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. 10 zeigt ein Abwandlungsbeispiel, bei dem das einen Fließweg bildende Element 2 des ersten Beispiels zu einem ersten einen Fließweg bildenden Element 2a und einem zweiten einen Fließweg bildenden Element 2b geändert wird. Da die anderen Anordnungen dieselben sind wie die Anordnungen des ersten Beispiels, entfällt eine ausführliche Beschreibung.
Das erste einen Fließweg bildende Element 2a wird auf einem Leistungshalbleitermodul 150a ebenso wie beim Montieren des einen Fließweg bildenden Elements 2 auf dem Leistungshalbleitermodul 150a in dem ersten Beispiel aus der gleichen Richtung wie eine Kältemittelbewegungsrichtung montiert. Hierbei wird in dem ersten Beispiel das einen Fließweg bildende Element 2 montiert, um alle drei Leistungshalbleitermodule 150a zu halten, aber in dieser Ausführungsform werden zwei benachbarte Leistungshalbleitermodule 150a unter den drei Leistungshalbleitermodulen 150a auf dem ersten einen Fließweg bildenden Element 2a montiert.
Ein Leistungshalbleitermodul 150a, das zwischen den beiden anderen Leistungshalbleitermodulen 150a unter den drei Leistungshalbleitermodulen 150a angeordnet ist, ist so ausgelegt, dass das erste einen Fließweg bildende Element 2a zu der Mitte des Leistungshalbleitermoduls 150a hin montiert ist. Dann wird das zweite einen Fließweg bildende Element 2b so angeordnet, dass es eine Punktsymmetrie mit dem ersten einen Fließweg bildenden Element 2a in Bezug auf die Mitte des Leistungshalbleitermoduls 150a aufweist.
11 ist eine Querschnittsansicht, die aus einem Querschnitt C von 10 entnommen ist, und zwar von unten betrachtet. Ein Leistungshalbleitermodul 150a unter den drei Leistungshalbleitermodulen 150a wird von dem ersten einen Fließweg bildenden Element 2a gehalten. Das Leistungshalbleitermodul 150a, das zwischen den beiden anderen Leistungshalbleitermodulen 150a unter den drei Leistungshalbleitermodulen 150a angeordnet ist, wird von dem ersten einen Fließweg bildenden Element 2a und dem zweiten einen Fließweg bildenden Element 2b gehalten. Ein verbleibendes Leistungshalbleitermodul 150a unter den drei Leistungshalbleitermodulen 150a wird von dem zweiten einen Fließweg bildenden Element 2b gehalten.
Das erste einen Fließweg bildende Element 2a bildet einen Verbindungfließweg, der zwei Fließwege, die in einem Seitenabschnitt eines ersten Leistungshalbleitermoduls 150a ausgebildet sind, und zwei Fließwege, die in einem Seitenabschnitt eines zweiten Leistungshalbleitermoduls 150a ausgebildet sind, verbindet. In ähnlicher Weise bildet das zweite einen Fließweg bildende Element 2b auch einen Verbindungfließweg, der zwei Fließwege, die in einem Seitenabschnitt eines zweiten Leistungshalbleitermoduls 150a ausgebildet sind, und zwei Fließwege, die in einem Seitenabschnitt eines dritten Leistungshalbleitermoduls 150a ausgebildet sind, verbindet.
In dem ersten Beispiel fließt das Kältemittel, das zu den drei Leistungshalbleitermodule 150a fließt, durch die Fließwege, die in sechs parallele Fließwege verzweigt sind, aber in diesem Beispiel fließt das Kältemittel, das durch den Fließweg fließt, durch den Fließweg, der sich in zwei Fließwege verzweigt. Mit anderen Worten werden in dem ersten Beispiel die drei Leistungshalbleitermodule 150a parallel gekühlt, aber in dieser Ausführungsform die drei Leistungshalbleitermodule 150a seriell gekühlt.
Für ein Kältekreislaufsystem, das eine große Pumpe bedient, die einen bedeutenden Druckverlust tolerieren kann, erhöht sich dann, wenn die Anzahl der Verzweigungsflusswege verringert wird, eine Durchflussrate des Kältemittels für ein Modul. Als Ergebnis ist es, da ein Wärmeübertragungskoeffizient erhöht ist, möglich, das Kühlleistungsvermögen zu verbessern.
In der Ausführungsform ist es möglich, das Kühlleistungsvermögen nur durch Ändern des einen Fließweg bildenden Elements 2 des ersten Beispiels in das erste einen Fließweg bildende Element 2a und das zweite einen Fließweg bildende Element 2b, die voneinander getrennt sind, zu steuern. Daher gibt es den Effekt, dass es nicht zeitaufwendig ist, eine Entwurfsänderung an ganzen Elementen des Leistungsumsetzers vorzunehmen.
Ferner ist der Fließweg um das Leistungshalbleitermodul, in dem die Verarbeitungssteuerung kompliziert wird, aus dem elastischen Körper gebildet und dadurch ist es möglich, eine Erhöhung der Bearbeitungskosten zu vermeiden.
Drittes Beispiel
Eine schematische Anordnung eines Leistungsumsetzers 200 eines dritten Beispiels wird mit Bezug auf 12 beschrieben.
12 zeigt ein Abwandlungsbeispiel, bei dem drei Leistungshalbleitermodule 150a jeweils in unterschiedlichen Modulaufnahmeräumen 20a untergebracht sind.
In dieser Ausführungsform sind drei Modulaufnahmeräume 20a in einem Gehäuse 20 ausgebildet. Die drei Modulaufnahmeräume 20a sind in Reihe geschaltet und bilden einen Kältemittel-Fließweg von einem Einlassrohr 30a zu einem Auslassrohr 30b. Das erste Beispiel und das zweite Beispiel unterscheiden sich von diesem Beispiel dadurch, dass die drei Leistungshalbleitermodule 150a in einem Modulaufnahmeraum 20a aufgenommen sind.
Ähnlich wie in dem ersten Beispiel und dem zweiten Beispiel wird das Leistungshalbleitermodul 150a in dem Modulaufnahmeraum 20a in einem Zustand aufgenommen, in dem ein einen Fließweg bildendes Element 2c montiert ist. In dieser Ausführungsform ist das einen Fließweg bildende Element 2c auf jedem der drei Leistungshalbleitermodule 150a montiert.
Bei dieser Ausführungsform ist es notwendig, dass drei Modulaufnahmeräume 20a in dem Gehäuse 20 bereitgestellt werden. Aber da die einen Fließweg bildenden Elemente 2c klein gemacht werden können, ist die Herstellbarkeit des einen Fließweg bildenden Elements 2c selbst erhöht. Außerdem ist, da die drei Leistungshalbleitermodule nicht in den Modulaufnahmeraum eingesetzt werden müssen, nachdem alle drei Leistungshalbleitermodule an dem einen Fließweg bildenden Element montiert sind, die Montierbarkeit verbessert.
In dieser Ausführungsform ist ähnlich wie in dem zweiten Beispiel ein Fließweg, der sich in zwei Fließwege verzweigt, in dem Leistungshalbleitermodul ausgebildet. Weiterhin ist die Struktur mit einem Modul bereitgestellt, das einen Flanschabschnitt 3 aufweist, und wird durch Bereitstellen eines O-Rings in einer unteren Fläche des Flansches ohne Verwendung einer Abdeckung 5 abgedichtet. Bei dieser Ausführungsform kann ein Abdichtungsverfahren des Leistungshalbleitermoduls nicht die Seitenflächenabdichtung sondern eine Abdichtung der unteren Fläche des Flansches sein.
Viertes Beispiel
In dem dritten Beispiel wird ein einen Fließweg bildendes Element 2c in Bezug auf ein Leistungshalbleitermodul 150a bereitgestellt, jedoch können wie in 13 und 14 gezeigt mehrere Elemente kombiniert sein. In dieser Ausführungsform ist ein Abwandlungsbeispiel dargestellt, bei dem ein einen Fließweg bildendes Element durch Kombinieren mehrerer Elemente ausgebildet ist.
13 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Struktur für einen Fall darstellt, in dem mehrere einen Fließweg bildende Elemente kombiniert sind und Lücken außer dem Wärmeabführungsabschnitt mit der mehreren einen Fließweg bildenden Elementen gefüllt sind. 14 ist eine Ansicht nach der Montage der mehreren einen Fließweg bildenden Elemente, die in 13 dargestellt sind, betrachtet von einer Seitenfläche aus.
In dieser Ausführungsform wird das einen Fließweg bildende Element von einem oberen Abstandshalter 2d, einem unteren Abstandshalter 2e und einem Seitenflächenelement 2f gebildet. Der obere Abstandshalter 2d ist zwischen Wärmeabführungslamellen und einem Flanschabschnitt eines Leistungshalbleitermoduls 150a angeordnet. Das untere Abstandshalter 2e ist ein Element, in dem ein konkaver Abschnitt ausgebildet ist, um eine untere Fläche des Leistungshalbleitermoduls 150a aufzunehmen, und ist in einem Bereich gegenüber einem Bereich angeordnet, in dem der obere Abstandshalter 2d angeordnet ist, wobei ein Wärmeabführungslamellen bildender Bereich des Leistungshalbleitermoduls 150a dazwischen angeordnet ist. Der obere Abstandshalter 2d hat eine Funktion, die der des in 9(b) beschriebenen konvexen Abschnitts 2c entspricht. Ferner hat der untere Abstandshalter 2e eine Funktion, die der des konvexen Abschnitts 2c und der des unteren Flächenabschnitts 26 entspricht, die in 9(b) beschrieben sind. Das Seitenflächenelement 2f ist in einer Position angeordnet, die einem Wärmeabführungsabschnitt 7 des Leistungshalbleitermodul 150a zugewandt ist und einen Fließweg bildet, durch den das Kältemittel zwischen dem Seitenflächenabschnitt 2f und dem Leistungshalbleitermodul fließt.
Der obere Abstandshalter 2d und der untere Abstandshalter 2e der Ausführungsform sind aus einem Gummimaterial gebildet. Darüber hinaus ist das Seitenflächenelement 2f ein aus Metall hergestelltes Element mit einer Blattfederstruktur. Die Blattfederstruktur hat eine ovale Form, eine ungleichmäßige Form und dergleichen, wie in 13 gezeigt. Die Blattfederstruktur ist so ausgebildet, dass das Seitenflächenelement 2f in Richtung der Wärmeabführungslamellen des Leistungshalbleitermoduls 150a gedrückt wird.
Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die Herstellungskosten eines einen Fließweg bildenden Elements durch Ausbilden des einen Fließweg bildenden Elements zum Aufteilen in mehrere Abschnitte, mit denen die Lücken gefüllt werden, zu reduzieren.
Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen kann jeweils alleine oder in Kombination verwendet werden. Das kommt daher, dass es möglich ist, die Effekte von jeder der Ausführungsformen allein oder in synergistischer Weise zu erzielen. Zudem ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, solange die Eigenschaften der Erfindung nicht beeinträchtigt sind.
Bezugszeichenliste

1: Dichtungsmaterial von Abdeckung und Gehäuse
2: Einen Fließweg bildendes Element
2a: Erstes einen Fließweg bildendes Element
2b: Zweites einen Fließweg bildendes Element
2c: Einen Fließweg bildendes Element für jedes Modul
2d: Oberer Abstandshalter
2e: Unterer Abstandshalter
2f: Seitenflächenelement
3: Modulflanschabschnitt
5: Abdeckung
5a: Abdeckungsöffnungsabschnitt
5b: Konkaver Abschnitt
6: Dichtungsmaterial zwischen Modul und Abdeckung
7: Wärmeabführungsabschnitt
7a: Erster Wärmeabführungsabschnitt
7b: Zweiter Wärmeabführungsabschnitt
7c: Einteiliger Flansch
8: Dichtungsmaterial zwischen unterem Deckel und Gehäuse
20: Gehäuse
20a: Modulaufnahmeraum
20b: Unterer Kondensatormodul-Fließweg
20c: Einlassfließweg
20d: Auslassfließweg
21: Verbindungselement
22: Unterer Deckel
23: Kältemittelbewegungsrichtung
23a: Einlassseitige Kältemittelbewegungsrichtung
23b: Wendeabschnitt-Kältemittelbewegungsrichtung
23c: Untere Kondensatormodul-Kältemittelbewegungsrichtung
23d: Kältemittelbewegungsrichtung vor dem Verzweigen und dem Durchlaufen des Leistungshalbleitermoduls
23e: Kältemittelbewegungsrichtung unmittelbar nach dem Verzweigen und dem Durchlaufen des Leistungshalbleitermoduls
23f: Kältemittelbewegungsrichtung nach dem Zusammenführen und dem Durchlaufen des Leistungshalbleitermoduls
23g: Auslassseitige Kältemittelbewegungsrichtung
25a: Erster Seitenwandabschnitt
25b: Zweiter Seitenwandabschnitt
25c: Konvexer Abschnitt
26: Unterer Flächenabschnitt
27a: Fließweg auf der Seite des ersten Wärmeabführungsabschnitts
27b: Fließweg auf der Seite des zweiten Wärmeabführungsabschnitts
30a: Einlassrohr
30b: Auslassrohr
40: Metallgehäuse
40a: Abschnitt, der den Wärmeabführungsabschnitt 7 hält
40b: Abschnitt, der in Kontakt mit dem Dichtungsmaterial auf der Seitenfläche kommt
120: Kraftmaschine
130: Dicker Abschnitt
131: Dünner Abschnitt
136: Batterie
138: Gleichstromverbindungselement
140, 142: Wechselrichterschaltung
144: Wärmeabführungslamellengruppe
150: Ober- und Unterzweigreihenschaltung
150a: Duales Leistungshalbleitermodul
153: Kollektorelektrode des Oberzweig-IGBT
154: Gateelektrode
155: Signalemitterelektrode
156: Oberzweig-Diode
157: Positiver Elektrodenanschluss
157a: Kondensatorseitige positive Elektrodensammelschiene
157b: Leistungshalbleitermodulseitiger positiver Elektrodenanschluss
158: Negativer Elektrodenanschluss
158a: Kondensatorseitige negative Elektrodensammelschiene
158b: Leistungshalbleitermodulseitiger negativer Elektrodenanschluss
159: Wechselstromanschluss
159a: Ausgangsseitige Wechselstromsammelschiene
159b: Leistungshalbleitermodulseitiger Wechselstromanschluss
160: Steuerstift, Signalstift, Temperaturausgabestift und dergleichen
163: Kollektorelektrode des Unterzweig-IGBT
164: Gateelektrode
165: Signalemitterelektrode
166: Unterzweig-Diode
169: Zwischenelektrode
172: Steuerschaltung
172a: Steuerschaltungssubstrat
174: Ansteuerschaltung
174a: Ansteuerschaltungssubstrat
174b: Ansteuerschaltungssubstrat-Öffnungsabschnitt
180: Stromstärkesensor
188: Wechselstromverbindungselement
189: Wechselstromanschlusssockel
198: Wechselstromverbindungselement
200: Leistungsumsetzer
328: Oberzweig-IGBT
330: Unterzweig-IGBT
500: Kondensatormodul
501: Kondensatorzelle
504: Kondensatoranschluss auf der Seite der negativen Elektrode
506: Kondensatoranschluss auf der Seite der positiven Elektrode
508: Energieversorgungsanschluss auf der Seite der negativen Elektrode
509: Energieversorgungsanschluss auf der Seite der positiven Elektrode

Claims

Leistungsumsetzer, der umfasst: ein Leistungshalbleitermodul, das einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umsetzt; einen ersten einen Fließweg bildenden Körper; und einen zweiten einen Fließweg bildenden Körper, der einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Leistungshalbleitermoduls und des ersten einen Fließweg bildenden Körpers ausbildet, wobei der erste einen Fließweg bildende Körper aus einem ersten Seitenwandabschnitt, der dem Leistungshalbleitermodul zugewandt ist, einem zweiten Seitenwandabschnitt, der dem ersten Seitenwandabschnitt zugewandt ist, wobei das Leistungshalbleitermodul dazwischen angeordnet ist, und einem unteren Flächenabschnitt, der eine untere Fläche des Leistungshalbleitermoduls überspannt und der den ersten Seitenwandabschnitt und den zweiten Seitenwandabschnitt verbindet, ausgebildet ist, wobei der erste Seitenwandabschnitt einen ersten Fließwegraum zwischen einer Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls und dem ersten Seitenwandabschnitt bildet; wobei der zweite Seitenwandabschnitt einen zweiten Fließwegraum zwischen der anderen Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls und dem zweiten Seitenwandabschnitt bildet; und wobei kühlendes Kältemittel durch den Aufnahmeraum, den ersten Fließwegraum und den zweiten Fließwegraum fließt.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei das Leistungshalbleitermodul einen ersten Wärmeabführungsabschnitt, der dem ersten Seitenwandabschnitt zugewandt ist, einen zweiten Wärmeabführungsabschnitt, der dem zweiten Seitenwandabschnitt zugewandt ist und der dem ersten Wärmeabführungsabschnitt zugewandt ist, wobei das Leistungshalbleitermodul dazwischen angeordnet ist, und eine Leistungshalbleitervorrichtung, die zwischen dem ersten Wärmeabführungsabschnitt und dem zweiten Wärmeabführungsabschnitt angeordnet ist, umfasst, wobei der erste Wärmeabführungsabschnitt einen Bereich, in dem Wärmeabführungslamellen ausgebildet sind, und einen Bereich, in dem keine Wärmeabführungslamellen ausgebildet sind, aufweist, wobei der erste Fließwegraum in einem Bereich ausgebildet ist, der dem Bereich zugewandt ist, in dem Wärmeabführungslamellen ausgebildet sind, wobei der erste Seitenwandabschnitt einen konvexen Abschnitt aufweist, und wobei der konvexe Abschnitt in einem Bereich, der dem Bereich zugewandt ist, in dem keine Wärmeabführungslamellen ausgebildet sind, in Richtung des ersten Wärmeabführungsabschnitts ragt.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste einen Fließweg bildende Körper so ausgebildet ist, dass der untere Flächenabschnitt mit der unteren Fläche des Leistungshalbleitermoduls in Kontakt kommt.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der ferner umfasst: eine Abdeckung, die den Aufnahmeraum abdeckt, wobei die Abdeckung einen konkaven Abschnitt und einen Öffnungsabschnitt, der an einer unteren Fläche des konkaven Abschnitts ausgebildet ist, aufweist, wobei ein Anschluss des Leistungshalbleitermoduls in den Öffnungsabschnitt eindringt, und wobei das Leistungshalbleitermodul so angeordnet ist, dass ein Teil des Leistungshalbleitermoduls innerhalb des konkaven Abschnitts fixiert ist.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Leistungshalbleitermodul ein erstes Leistungshalbleitermodul und ein zweites Leistungshalbleitermodul umfasst, wobei das zweite Leistungshalbleitermoduls so angeordnet ist, dass es dem ersten Leistungshalbleitermoduls zugewandt ist, wobei der zweite Seitenwandabschnitt dazwischen angeordnet ist, wobei der erste einen Fließweg bildende Körper ferner einen dritten Seitenwandabschnitt aufweist, der dem zweiten Seitenwandabschnitt zugewandt ist, wobei das zweite Leistungshalbleitermodul dazwischen angeordnet ist, wobei der zweite Seitenwandabschnitt einen dritten Fließwegraum zwischen einer Oberfläche des zweiten Leistungshalbleitermoduls und dem zweiten Seitenwandabschnitt ausbildet, wobei der dritte Seitenwandabschnitt einen vierten Fließwegraum zwischen der anderen Oberfläche des zweiten Leistungshalbleitermoduls und dem dritten Seitenwandabschnitt ausbildet, wobei der erste einen Fließweg bildende Körper einen Verbindungsfließwegraum ausbildet, und wobei der erste einen Fließweg bildende Körper so ausgebildet ist, dass der Verbindungsfließwegraum mit dem ersten Fließwegraum, dem zweiten Fließwegraum, dem dritten Fließwegraum und dem vierten Fließwegraum verbunden ist.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste einen Fließweg bildende Körper von einem elastischen Körper gebildet ist.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 6, wobei der elastische Körper auf Silizium/EPDM/Butyl/Chloropren basierter Gummi ist.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 6, wobei der elastische Körper ein auf Polyethylen/Urethan/EPDM/Butylgummi/Silizium basierter Schaum ist.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste einen Fließweg bildende Körper so ausgebildet ist, dass einer oder beide des ersten Seitenwandabschnitts und des zweiten Seitenwandabschnitts eine Blattfederstruktur aufweist, um in Richtung des Leistungshalbleitermoduls gedrückt zu werden.