DE112019002429T5 - Leistungsmodul - Google Patents

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collector
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electrode
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Nobutake Tsuyuno
Takashi Hirao
Akira Matsushita
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

Die Detektionsgenauigkeit einer Kollektor-Erfassung beim Detektieren einer Spannung wird verbessert.Ein Leistungsmodul 300 weist einen ersten Leiter 410 und einen zweiten Leiter 411 auf, mit denen mehrere aktive Elemente 317 und 315, die Schaltungen des oberen und des unteren Zweigs konfigurieren, verbunden sind. Außerdem weist das Leistungsmodul 300 einen Wechselstromseitenanschluss 320B, der von einer Seite 301a vorsteht, einen positiven Elektrodenseitenanschluss 315B und einen negativen Elektrodenseitenanschluss 319B, die von der anderen Seite 301b vorstehen, einen Zwischenelektrodenabschnitt 414, der den ersten Leiter 410 und den zweiten Leiter 411 miteinander verbindet, und eine Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a, in der eine Kollektor-Elektrode eines aktiven Elements 157 und der erste Leiter 410 über einen Erfassungsverbindungsabschnitt 415 miteinander verbunden sind, auf. Der Zwischenelektrodenabschnitt 414 ist nahe dem aktiven Element 157 angeordnet, das am nächsten zum Wechselstromseitenanschluss 320B liegt, und der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 ist nahe dem aktiven Element 157 angeordnet, das am weitesten vom Wechselstromseitenanschluss 320B entfernt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leistungsmodul.
  • Stand der Technik
  • Leistungsumsetzungsvorrichtungen, die das Umschalten von Leistungshalbleiterelementen übernehmen, weisen eine hohe Umsetzungseffizienz auf. Folglich werden die Leistungsumsetzungsvorrichtungen umfangreich in Verbraucher-, Fahrzeug-, Eisenbahn- und Umspannwerkeinrichtungen verwendet. Die Leistungshalbleiterelemente erzeugen Wärme, wenn diesen elektrische Leistung zugeführt wird. Daher ist eine Wärmeableitung stark erforderlich. Als Leistungsmodul, das die Leistungsumsetzungsvorrichtung konfiguriert, gibt es ein Leistungsmodul mit einer Struktur, in der ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und eine Diode durch ein Paar von Metallplatten geklemmt und mit einem Formharz abgedichtet sind. Anschlüsse, die mit dem IGBT und der Diode verbunden sind, liegen vom Formharz frei. Der IGBT und die Diode konfigurieren entweder eine Schaltung des oberen Zweigs oder eine Schaltung des unteren Zweigs. In einem Leistungsmodul mit einer 2-in-1-Struktur mit entweder der Schaltung des oberen Zweigs oder der Schaltung des unteren Zweigs ist eine Struktur bekannt, in der eine Kollektor-Zuleitung und eine Kollektor-Erfassung integral mit einer Metallplatte ausgebildet sind (siehe beispielsweise PTL 1).
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2007-73743 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • PTL 1 weist keine Offenbarung in Bezug auf die Verbindung der Kollektor-Erfassung im Leistungsmodul mit der 2-in-1-Struktur auf, in der die Schaltungen des oberen und des unteren Zweigs miteinander integriert sind.
  • Lösung für das Problem
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Leistungsmodul mit einem Modulhauptkörper mit einer polygonalen Form in einer Draufsicht geschaffen. Das Leistungsmodul umfasst mehrere erste aktive Elemente, die eine von Schaltungen des oberen und des unteren Zweigs konfigurieren, mehrere zweite aktive Elemente, die die andere der Schaltungen des oberen und des unteren Zweigs konfigurieren, einen ersten Leiter, mit dem eine Kollektor-Elektrode von jedem der mehreren ersten aktiven Elemente verbunden ist, einen zweiten Leiter, mit dem eine Emitter-Elektrode der mehreren zweiten aktiven Elemente verbunden ist, einen positiven Elektrodenseitenanschluss und einen negativen Elektrodenseitenanschluss, die von einer Seite des Modulhauptkörpers vorstehen, einen Wechselstromseitenanschluss, der von der anderen Seite vorsteht, die von der einen Seite des Modulhauptkörpers verschieden ist, einen Zwischenelektrodenabschnitt, der den ersten Leiter und den zweiten Leiter miteinander verbindet, und eine erste Kollektor-Erfassungsverdrahtung, die einen ersten Erfassungsverbindungsabschnitt aufweist, und wobei die Kollektor-Elektrode des ersten aktiven Elements und der erste Leiter über einen ersten Erfassungsverbindungsabschnitt miteinander verbunden sind. Der Zwischenelektrodenabschnitt ist nahe dem ersten aktiven Element, das am nächsten zum Wechselstromseitenanschluss liegt, aus den mehreren ersten aktiven Elementen angeordnet, und der erste Erfassungsverbindungsabschnitt ist nahe dem ersten aktiven Element, das vom Wechselstromseitenanschluss am weitesten entfernt ist, aus den mehreren ersten aktiven Elementen angeordnet.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Detektionsgenauigkeit einer Kollektor-Erfassung beim Detektieren einer Spannung verbessert werden.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine externe perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Leistungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • [2] 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II des in 1 dargestellten Leistungsmoduls.
    • [3] 3 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel einer Schaltung des in 1 dargestellten Leistungsmoduls darstellt.
    • [4] 4(a) bis 4(c) sind Querschnittsansichten in jedem Schritt zum Beschreiben eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 dargestellten Leistu ngsmod u ls.
    • [5] 5(a) und 5(b) sind Querschnittsansichten in jedem Schritt zum Beschreiben eines Verfahrens zur Herstellung des Leistungsmoduls, der im Anschluss an 4(a) bis 4(c) ist.
    • [6] 6(a) bis 6(c) sind perspektivische Ansichten von Schritten, die jeweils 4(a) bis 4(c) entsprechen.
    • [7] 7(a) und 7(b) sind perspektivische Ansichten von Schritten, die jeweils 5(a) und 5(b) entsprechen.
    • [8] 8(a) ist eine Querschnittsansicht eines Schritts zum Durchführen von Harzformen durch Installieren eines nicht abgedichteten Modulstrukturkörpers in einer Form und 8(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs Vlllb in 8(a).
    • [9] 9(a) ist eine Draufsicht, die einen Stromfluss im Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, und 9(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IXb-IXb in 9(a).
    • [10] 10 ist eine Draufsicht, die eine Anordnungsbeziehung zwischen einem Leistungsanschluss und einem Erfassungsverbindungsabschnitt im Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • [11] 11(a) ist eine Draufsicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem Anordnungsbereich eines aktiven Elements und dem Erfassungsverbindungsabschnitt und einer Wechselstromseitenelektrode im Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, und 11(b) ist eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • [12] 12 ist eine Draufsicht eines Leistungsmoduls eines Vergleichsbeispiels, das als Vergleich mit dem Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung, das in 10 dargestellt ist, dargestellt ist.
    • [13] 13 ist ein Schaltplan einer Leistungsumsetzungsvorrichtung unter Verwendung des Leistungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • [14] 14 ist eine externe perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der in 13 dargestellten Leistungsumsetzungsvorrichtung darstellt.
    • [15] 15 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XV-XV der in 14 dargestellten Leistungsumsetzungsvorrichtung.
    • [16] 16 stellt ein mit Kühlströmungspfad versehenes Leistungsmodul dar, das in 15 dargestellt ist, 16(a) ist eine perspektivische Ansicht von oben gesehen und 16(b) ist eine perspektivische Ansicht von unten gesehen.
    • [17] 17 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII in 16(a).
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen sind Beispiele zum Beschreiben der vorliegenden Erfindung und werden zum Verdeutlichen der Beschreibung geeignet weggelassen und vereinfacht. Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen anderen Formen implementiert werden. Wenn nicht anders angegeben, können jeweilige Konfigurationselemente durch eine Singularform oder mehrere Formen ausgedrückt werden.
  • In einigen Fällen können eine Position, eine Größe, eine Form oder ein Bereich der jeweiligen Konfigurationselemente, die in den Zeichnungen dargestellt sind, keine tatsächliche Position, Größe, Form oder einen tatsächlichen Bereich darstellen, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die Position, Größe, Form oder den Bereich begrenzt, die in den Zeichnungen offenbart sind.
  • 1 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Durchflussratensensors gemäß der vorliegenden Erfindung von einer Seite der oberen Oberfläche gesehen. 2 ist eine Draufsicht des Durchflussratensensors, der in 1 dargestellt ist, von einer Seite der hinteren Oberfläche gesehen. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III des in 1 dargestellten Durchflussratensensors. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV des in 1 dargestellten Durchflussratensensors.
  • In der folgenden Beschreibung sind eine X-Richtung, eine Y-Richtung und eine Z-Richtung wie dargestellt.
  • 1 ist eine externe perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Leistungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Ein Leistungsmodul 300 umfasst einen Leistungsmodulhauptkörper 301 als Harzgehäuse, in dem interne elektronische Komponenten mit einem Harz 850 abgedichtet sind, eine Lamellenbasis 800, mehrere Leistungsanschlüsse zum Eingeben und Ausgeben eines großen Stroms und mehrere Signalanschlüsse zum Eingeben und Ausgeben eines Signals. Der Leistungsmodulhauptkörper 301 weist eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedform, mit anderen Worten eine im Wesentlichen rechteckige Form, in einer Draufsicht auf, wenn eine Hauptoberfläche 302 mit der größten Fläche in einer vertikalen Richtung betrachtet wird. Die mehreren Leistungsanschlüsse und die mehreren Signalanschlüsse stehen von einer Seite 301a des Leistungsmodulhauptkörpers 301 in einer Längenrichtung (X-Richtung) und der anderen Seite 301b, die der einen Seite zugewandt ist, vor. Die Lamellenbasis 800 mit einer großen Anzahl von Lamellen ist auf jeder der Hauptoberfläche 302 des Leistungsmodulhauptkörpers 301 und einer hinteren Oberfläche 303, die eine zugewandte Oberfläche der Hauptoberfläche 302 ist, vorgesehen. Eine ringförmige Nut 802 ist an einer äußeren Umfangskante jeder Lamellenbasis 800 ausgebildet.
  • Leistungsanschlüsse wie z. B. ein positiver Elektrodenseitenanschluss 315B und ein negativer Elektrodenseitenanschluss 319B stehen von der anderen Seite 301b des Leistungsmodulhauptkörpers 301 vor. Als Leistungsanschluss steht ein Wechselstromseitenanschluss 320B von einer Seite 301a des Leistungsmodulhauptkörpers 301 vor.
  • Signalanschlüsse wie z. B. ein Gate-Anschluss 325L des unteren Zweigs, ein Spiegel-Emitter-Signalanschluss 325M, ein Kelvin-Emitter-Signalanschluss 325K und ein Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C stehen von der anderen Seite 301b des Leistungsmodulhauptkörpers 301 vor. Signalanschlüsse wie z. B. ein Gate-Anschluss 325U des oberen Zweigs, ein Temperaturerfassungssignalanschluss 325S, ein Spiegel-Emitter-Signalanschluss 325M, ein Kelvin-Emitter-Signalanschluss 325K und ein Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C stehen von einer Seite 301a des Leistungsmodulhauptkörpers 301 vor.
  • Ein Signal, das vom Kelvin-Emitter-Signalanschluss 325K übertragen wird, gibt eine Referenz eines Gate-Signals an. Ein Signal, das vom Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C übertragen wird, wird für einen Kurzschlussschutz verwendet.
  • Wie später beschrieben wird, weist das Leistungsmodul 300 Schaltungen des oberen und des unteren Zweigs auf. Wenn irgendeine der Schaltungen des oberen und des unteren Zweigs kurzgeschlossen wird, wird ein Kurzschlussschutz durch Öffnen einer Zweigschaltung auf einer Seite, die nicht kurzgeschlossen ist, durchgeführt, um einen Strom in einen Abschaltzustand zu bringen. Ein Spiegel-Emitter kann auch zusammen mit einer Kollektor-Erfassung jeder Zweigschaltung beim Detektieren des Kurzschlussschutzes verwendet werden. Redundanz kann unter Verwendung von mehreren Detektionsverfahren zusammen geschaffen werden. Ein Signal, das vom Temperaturerfassungssignalanschluss 325S übertragen wird, wird beim Überwachen einer Temperatur eines aktiven Elements (später zu beschreiben) verwendet. Wenn die Temperatur des aktiven Elements höher ist als eine vorbestimmte Temperatur, wird das Signal zum Schützen des aktiven Elements durch Unterdrücken einer Zunahme der Temperatur verwendet.
  • In der vorliegenden Patentbeschreibung umfassen die mehreren Leistungsanschlüsse und die mehreren Signalanschlüsse zum Eingeben und Ausgeben des Signals den Leistungsanschluss mit dem positiven Elektrodenseitenanschluss 315B, dem negativen Elektrodenseitenanschluss 319B und dem Wechselstromseitenanschluss 320B. Außerdem umfassen die mehreren Leistungsanschlüsse und die mehreren Signalanschlüsse auch die Signalanschlüsse wie z. B. den Spiegel-Emitter-Signalanschluss 325M, den Kelvin-Emitter-Signalanschluss 325K und den Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C.
  • Wie in 1 dargestellt, sind der positive Elektrodenseitenanschluss 315B und der negative Elektrodenseitenanschluss 319B, die die Leistungsanschlüsse sind, und der Wechselstromseitenanschluss 320B so vorgesehen, dass sie der anderen Seite 301b und der einen Seite 301a des Leistungsmodulhauptkörpers 301 zugewandt sind. Überdies sind der positive Elektrodenseitenanschluss 315B, der negative Elektrodenseitenanschluss 319B und der Wechselstromseitenanschluss 320B auf einer diagonalen Linie angeordnet.
  • Außerdem sind der Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C, der von einer Seite 301a des Leistungsmodulhauptkörpers 301 vorsteht, und der Wechselstromseitenanschluss 320B voneinander entfernt in der Nähe von einem Ende der einen Seite 301a und in der Nähe des anderen Endes auf einer dazu entgegengesetzten Seite angeordnet. Der Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C, der von der anderen Seite 301b des Leistungsmodulhauptkörpers 301 vorsteht, der positive Elektrodenseitenanschluss 315B und der negative Elektrodenseitenanschluss 319B sind voneinander entfernt in der Nähe eines Endes der anderen Seite 301b und in der Nähe des anderen Endes auf einer dazu entgegengesetzten Seite angeordnet. Daher sind der Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C, der von einer Seite 301a des Leistungsmodulhauptkörpers 301 vorsteht, und der Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C, der von der anderen Seite 301b des Leistungsmodulhauptkörpers 301 vorsteht, auf einer anderen diagonalen Linie des Leistungsmodulhauptkörpers 301 mit einer rechteckigen Form angeordnet.
  • Die mehreren Leistungsanschlüsse und die mehreren Signalanschlüsse sind vertikal von einer Längenrichtung (X-Richtung) in eine Höhenrichtung (Z-Richtung) gebogen und erstrecken sich in derselben Richtung. Die mehreren Signalanschlüsse sind in derselben Richtung orientiert. Folglich wird eine Steuerschaltung oder eine Treiberschaltung leicht verbunden. Außerdem steht ein Steueranschluss vor, indem er in zwei Seiten einer Seite 301a und der anderen Seite 301b des Leistungsmodulhauptkörpers 301 aufgeteilt ist. Folglich wird ein Kriechabstand oder ein Raumabstand zwischen den Anschlüssen sichergestellt.
  • Der positive Elektrodenseitenanschluss 315B und der negative Elektrodenseitenanschluss 319B sind benachbart zueinander auf der anderen Seite 301b des Leistungsmodulhauptkörpers 301 in der Y-Richtung angeordnet. Außerdem sind der positive Elektrodenseitenanschluss 315B und der negative Elektrodenseitenanschluss 319B so angeordnet, dass sie einer Seitenoberfläche zugewandt sind, die eine kleine Fläche ist, die in einer L-Form gebogen ist, wodurch ein vorteilhafter Effekt der Verringerung der Induktivität erhalten wird, während Eingangs- und Ausgangsströme nahe zueinander gebracht werden. Außerdem sind der positive Elektrodenseitenanschluss 315B und der negative Elektrodenseitenanschluss 319B, die Gleichstromanschlüsse sind, mit einem Kondensatormodul 500 (siehe 13) verbunden, das mit einer Batterie verbunden ist. Folglich stehen beide Anschlüsse von der gleichen anderen Seite 301b vor, wodurch ein vorteilhafter Effekt insofern erhalten wird, als eine Wechselrichteranordnung vereinfacht werden kann. Der Wechselstromseitenanschluss 320B steht von einer Oberfläche vor, die einer Oberfläche zugewandt ist, von der ein Gleichstromseitenanschluss vorsteht. Der Wechselstromseitenanschluss 320B ist mit einem Stromsensor 180 verbunden (siehe 13), ist danach vom Wechselrichter ausgegeben und ist mit Motorgeneratoren 192 und 194 verbunden (siehe 13). Daher steht der Wechselstromseitenanschluss 320B in einer Richtung vor, die von jener des Gleichstromanschlusses verschieden ist, der mit dem Kondensatormodul 500 verbunden ist. In dieser Weise wird insofern ein vorteilhafter Effekt erhalten, als die Wechselrichteranordnung vereinfacht werden kann.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II des in 1 dargestellten Leistungsmoduls. 3 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel einer Schaltung des in 1 dargestellten Leistungsmoduls darstellt.
  • Das Leistungsmodul 300 umfasst eine Schaltung des oberen Zweigs mit einem Schaltelement mit einem aktiven Element 155 und einer Diode 156 und eine Schaltung des unteren Zweigs mit einem Schaltelement mit einem aktiven Element 157 und einer Diode 158. Als aktive Elemente 155 und 157 werden Transistoren wie z. B. ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) verwendet. Als Dioden 156 und 158 werden eine Schottky-Diode (SBD) und eine Diode mit schneller Wiederherstellung (FRD) verwendet. Wie in 3 dargestellt, ist der positive Elektrodenseitenanschluss 315B mit einem dritten Leiter 412 verbunden. Eine Kollektor-Elektrode des aktiven Elements 155, das das Schaltelement der Schaltung des oberen Zweigs konfiguriert, und eine Kathodenelektrode der Diode 156 sind durch den dritten Leiter 412 elektrisch miteinander verbunden. Eine Emitter-Elektrode des aktiven Elements 155 und eine Anodenelektrode der Diode 156 sind durch einen zweiten Leiter 411 elektrisch miteinander verbunden.
  • Der negative Elektrodenseitenanschluss 319B ist mit einem vierten Leiter 413 elektrisch verbunden. Eine Emitter-Elektrode des aktiven Elements 157, das das Schaltelement der Schaltung des unteren Zweigs konfiguriert, und eine Anodenelektrode der Diode 158 sind durch den vierten Leiter 413 elektrisch miteinander verbunden. Eine Kollektor-Elektrode des aktiven Elements 157 und eine Kathodenelektrode der Diode 158 sind durch einen ersten Leiter 410 elektrisch miteinander verbunden. Der erste Leiter 410 und der zweite Leiter 411 sind über einen Zwischenelektrodenabschnitt 414 elektrisch miteinander verbunden. Der Wechselstromseitenanschluss 320B ist mit dem ersten Leiter 410 elektrisch verbunden. Der Kelvin-Emitter-Signalanschluss 325K ist mit der Emitter-Elektrode und der Kollektor-Elektrode von jeder der Schaltung des oberen Zweigs und der Schaltung des unteren Zweigs verbunden. Der Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C der Schaltung des oberen Zweigs ist mit dem dritten Leiter 412 elektrisch verbunden und der Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C der Schaltung des unteren Zweigs ist mit dem ersten Leiter 410 verbunden.
  • Ein aktives Element 155 ist so konfiguriert, dass es mehrere aktive Elemente 155 umfasst, wie beispielsweise aus 9 ersichtlich. Wie in 2 dargestellt, sind die Kollektor-Elektrode der mehreren aktiven Elemente 155 und die Anodenelektrode der mehreren Dioden 156 mit dem dritten Leiter 412 über ein Metallvereinigungselement 51 wie z. B. Lötmittel und gesintertes Metall vereinigt. Die Emitter-Elektrode der mehreren aktiven Elemente 155 und die Kathodenelektrode der mehreren Dioden 156 sind mit dem zweiten Leiter 411 über das Metallvereinigungselement 51 wie z. B. Lötmittel und gesintertes Metall vereinigt. Die Kollektor-Elektrode der mehreren aktiven Elemente 157 und die Anodenelektrode (in 2 nicht dargestellt) der mehreren Dioden 158 sind mit dem ersten Leiter 410 über das Metallvereinigungselement 51 wie z. B. Lötmittel und gesintertes Metall vereinigt. Die Emitter-Elektrode der mehreren aktiven Elemente 157 und die Kathodenelektrode (in 2 nicht dargestellt) der mehreren Dioden 158 sind mit dem vierten Leiter 413 über das Metallvereinigungselement 51 wie z. B. Lötmittel und gesintertes Metall vereinigt. Der erste Leiter 410 ist mit dem Zwischenelektrodenabschnitt 414 (siehe 6(a)), der einteilig mit dem zweiten Leiter 411 verbunden ist, über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. In dieser Weise sind der erste Leiter 410 und der zweite Leiter 411 miteinander elektrisch verbunden. In den aktiven Elementen 155 und 157 ist die ganze untere Oberfläche die Kollektor-Elektrode. In den Dioden 156 und 158 ist die ganze untere Oberfläche die Anodenelektrode. Ein aktiver Bereich der oberen Oberfläche ist die Kathodenelektrode.
  • Die ersten bis vierten Leiter 410 bis 413 sind aus Kupfer oder Aluminium ausgebildet, aber andere Materialien können verwendet werden, solange die Materialien eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Eine Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 ist unter dem ersten Leiter 410 und dem dritten Leiter 412 (in einer -Z-Richtung) angeordnet. Die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 ist mit dem ersten Leiter 410 und dem dritten Leiter 412 über das Metallvereinigungselement 51 wie z. B. Lötmittel und gesintertes Metall vereinigt. Die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 ist so konfiguriert, dass eine Verdrahtung 452, die aus Kupfer oder Aluminium besteht, auf vorderen und hinteren Oberflächen einer Isolationsplatte 451, die aus Keramik besteht, ausgebildet ist. Der erste Leiter 410 und der dritte Leiter 412 sind mit der Verdrahtung 452 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. Der Leiter oder die Verdrahtung, die der Metallvereinigung unterzogen wird, kann plattiert werden oder kann mit feinen Unregelmäßigkeiten versehen werden, um die Vereinigungsfestigkeit zu erhöhen. Jede Elektrode der jeweiligen aktiven Elemente 155 und 157 ist mit der Verdrahtung, die in der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 ausgebildet ist, durch einen Draht 840 verbunden. Die Verbindung zwischen jeder Elektrode der jeweiligen aktiven Elemente 155 und 157 und der Verdrahtung wird später beschrieben.
  • Eine Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 ist über dem zweiten Leiter 411 und dem vierten Leiter 413 (in der Z-Richtung) angeordnet. Die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 ist mit dem zweiten Leiter 411 und dem vierten Leiter 413 über das Metallvereinigungselement 51 wie z. B. Lötmittel und gesintertes Metall vereinigt. Die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 ist so konfiguriert, dass eine Verdrahtung 454, die aus Kupfer oder Aluminium besteht, auf vorderen und hinteren Oberflächen einer Isolationsplatte 453, die aus Keramik besteht, ausgebildet ist. Der zweite Leiter 411 und der vierte Leiter 413 sind mit der Verdrahtung 454, die in der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 ausgebildet ist, über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt.
  • Die Lamellenbasis 800 ist mit jeder der unteren Oberfläche der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 und der oberen Oberfläche der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 vereinigt. Die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 oder die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 und die Lamellenbasis 800 sind über das Metallvereinigungselement 51 wie z. B. Lötmittel und gesintertes Metall miteinander vereinigt.
  • Ein Raum zwischen der oberen und der unteren Lamellenbasis 800 ist mit einem Harz 850 abgedichtet. Das Harz 850 wird beispielsweise mittels Spritzpressen ausgebildet.
  • 4(a) bis 4(c) sind Querschnittsansichten in jedem Schritt zum Beschreiben eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 dargestellten Leistungsmoduls. 5(a) und 5(b) sind Querschnittsansichten in jedem Schritt zum Beschreiben eines Verfahrens zur Herstellung des Leistungsmoduls, der im Anschluss an 4(a) bis 4(c) ist. Außerdem sind 6(a) bis 6(c) perspektivische Ansichten von Schritten, die jeweils 4(a) bis 4(c) entsprechen. 7(a) und 7(b) sind perspektivische Ansichten von Schritten, die jeweils 5(a) und 5(b) entsprechen.
  • Mit Bezug auf 4(a) bis 4(c), 5(a) und 5(b), 6(a) bis 6(c) und 7(a) und 7(b) wird ein Verfahren zur Herstellung des in 1 dargestellten Leistungsmoduls 300 beschrieben.
  • Wie in 4(a) und 6(a) dargestellt, werden die Kollektor-Elektrode der mehreren aktiven Elemente 155 und die Kathodenelektrode der mehreren Dioden 156 mit dem dritten Leiter 412 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. Ebenso werden die Kollektor-Elektrode der mehreren aktiven Elemente 157 und die Kathodenelektrode der mehreren Dioden 158 über das Metallvereinigungselement 51 mit dem ersten Leiter 410 vereinigt.
  • Außerdem werden die obere Oberfläche der mehreren aktiven Elemente 155 und die Anodenelektrode der mehreren Dioden 156 mit dem zweiten Leiter 411 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. Ebenso werden die obere Oberfläche der mehreren aktiven Elemente 155 und die Anodenelektrode der mehreren Dioden 156 mit dem vierte Leiter 413 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt.
  • Wie in 9 dargestellt, werden die mehreren (vier sind in der Ausführungsform dargestellt) aktiven Elemente 155 und Dioden 156 zwischen dem dritten Leiter 412 und dem zweiten Leiter 411 angeordnet. Ebenso werden die mehreren (vier in der Ausführungsform) aktiven Elemente 157 und Dioden 158 zwischen dem ersten Leiter 410 und dem vierten Leiter 413 angeordnet. Die Schaltung des oberen Zweigs und die Schaltung des unteren Zweigs sind so konfiguriert, dass sie die mehreren aktiven Elemente 155 und 157 und die Dioden 156 und 158 umfassen. In dieser Weise kann ein großer Strom zu einer Last wie z. B. einem Motor zugeführt werden.
  • Wie in 4(a) bis 4(c) und 5(a) und 5(b) dargestellt, ist der Wechselstromseitenanschluss 320B mit einer kleineren Dicke als der erste Leiter 410 integral mit dem ersten Leiter 410 ausgebildet. Im Wechselstromseitenanschluss 320B ist eine obere Oberfläche, mit der das aktive Element 157 und die Diode 158 vereinigt sind, mit einer oberen Oberfläche des ersten Leiters 410 bündig und eine Seite der unteren Oberfläche weist eine Stufe auf, die von der unteren Oberfläche des ersten Leiters 410 vertieft ist (in der Zeichnung in der Z-Richtung oberhalb angeordnet). Außerdem ist der positive Elektrodenseitenanschluss 315B integral mit dem dritten Leiter 412 ausgebildet und der negative Elektrodenseitenanschluss 319B ist mit einer Zwischenelektrode 414A (siehe 6 und 9), die im vierten Leiter 413 ausgebildet ist, beispielsweise über ein Metallvereinigungselement, vereinigt.
  • Wie in 4(b) und 6(b) dargestellt, wird als nächstes die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 mit der unteren Oberfläche des ersten Leiters 410 und des dritten Leiters 412 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. Jede Elektrode der jeweiligen aktiven Elemente 155 und 157 wird mit der Verdrahtung 452 der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 durch den Draht 840 elektrisch verbunden. Außerdem werden jede Verdrahtung 452 und alle Signalanschlüsse, die in 1 dargestellt sind, durch einen Draht 841 miteinander verbunden.
  • 4(b) und 6(b) stellen nur einen der Drähte 840 und 841 dar. Wie in 9(a) dargestellt, werden jedoch mehrere der Drähte 840 und 841 jeweils vorgesehen. Wie in 6(b) dargestellt, umfasst die Verdrahtung 452 eine Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a und die Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a wird mit dem Kollektor-Erfassungssignalanschluss 325C durch einen Draht 841a verbunden.
  • Wie in 4(c) und 6(c) dargestellt, wird als nächstes die Verdrahtung 454 auf der unteren Seite (Seite in der -Z-Richtung) der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 mit der oberen Oberfläche des zweiten Leiters 411 und des vierten Leiters 413 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt.
  • Ein Leistungsmodulstrukturkörper, der in 4(c) und 6(c) dargestellt ist, wird als nicht abgedichteter Modulstrukturkörper 304 festgelegt.
  • Die vorliegende Ausführungsform übernimmt eine Struktur, in der der erste Leiter 410 und der dritte Leiter 412, die die Kollektor-Seiten-Leiter sind, von der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 getrennt sind. Die Dicke der Verdrahtung 452 der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 ist dünn. Da jedoch die Dicke des ersten Leiters 410 und des dritten Leiters 412 dick ist, kann Wärme in einer planaren Richtung diffundiert werden. Die Dicke der Verdrahtung 452 der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatin 423 ist verdünnt. In dieser Weise kann die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 kostengünstig sein. Da außerdem die Dicke der Verdrahtung 452 dünn ist, kann ein feines Verdrahtungsmuster erreicht werden. Daher kann eine Fläche der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 verringert werden und eine Größe davon kann verringert werden.
  • Dasselbe gilt für die Emitter-Seite. Der zweite Leiter 411 und der vierte Leiter 413, die die Emitter-Seiten-Leiter sind, sind von der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 getrennt. In dieser Weise kann Wärme in einer planaren Richtung durch den zweiten Leiter 411 und den vierten Leiter 413 diffundiert werden. Außerdem kann die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 kostengünstig sein und eine Größe davon kann verringert werden.
  • Wie in 5(a) und 7(a) dargestellt, werden als nächstes die Lamellenbasen 800 jeweils mit der unteren Oberfläche der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 und der oberen Oberfläche der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. Die Lamellenbasis 800 besteht beispielsweise aus Aluminium. Wenn die Verdrahtung 452 der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 und die Verdrahtung 454 der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 aus Kupfer bestehen, wird die Lamellenbasis 800 aufgrund der Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Aluminium und dem Kupfer verzerrt. In der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch die Lamellenbasen 800 jeweils mit der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423, die mit dem ersten Leiter 410 und dem dritten Leiter 412 vereinigt ist, und der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422, die mit dem zweiten Leiter 411 und dem vierten Leiter 413 vereinigt ist, über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. Folglich ist es möglich, die Verzerrung zu verringern, wenn die Lamellenbasis 800 vereinigt wird. Daher kann ein Vereinigungsschritt der Lamellenbasis 800 ein Vereinigungsprozess mit niedrigem Druck oder ohne Druck anstelle eines Druckvereinigungsprozesses sein. In dieser Weise können Kosten für Herstellungseinrichtungen verringert werden.
  • Eine Vereinigungsoberfläche der Lamellenbasis 800 kann mit Nickel plattiert werden.
  • Außerdem kann die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 oder die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 vorher mit der Lamellenbasis 800 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt werden.
  • Wie in 5(b) und 7(b) dargestellt, wird als nächstes der nicht abgedichtete Modulstrukturkörper 304, der zwischen dem Paar von oberen und unteren Lamellenbasen 800 vorgesehen ist, mit dem Harz 850 abgedichtet. Das Abdichten mit dem Harz 850 wird beispielsweise mittels Harzformen wie z. B. Spritzpressen durchgeführt. Vor dem Harzformen kann der nicht abgedichtete Modulstrukturkörper 304 mit einem dünnen Harzfilm bedeckt werden.
  • 8(a) ist eine Querschnittsansicht eines Schritts zum Durchführen von Harzformen durch Installieren des nicht abgedichteten Modulstrukturkörpers in einer Form.
  • Wie in 8(a) dargestellt, wird der nicht abgedichtete Modulstrukturkörper 304 in einem Hohlraum einer Form 852, die so konfiguriert ist, dass sie eine untere Form 852a und eine obere Form 852b umfasst, in einem Zustand installiert, in dem die Lamellenbasen 800 mit der oberen und der unteren Oberfläche des nicht abgedichteten Modulstrukturkörpers 304 vereinigt sind. Eine Nut 802 ist an einer äußeren Umfangskante jeder Lamellenbasis 800 ausgebildet und ein äußerer Umfangsabschnitt 806, der ein Abschnitt auf der äußeren Umfangsseite der Nut 802 ist, wird mit einem Stufenabschnitt 855a der unteren Form 852a oder einem Stufenabschnitt 855b der oberen Form 852b in Kontakt gebracht.
  • 8(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs Vlllb in 8(a). In 8(b) ist jedoch die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 in der Darstellung weggelassen.
  • Die Länge zwischen den unteren Oberflächen der äußeren Umfangsabschnitte 806 der oberen und der unteren Lamellenbasis 800 ist länger als die Länge zwischen dem Stufenabschnitt 855a der unteren Form 852a und dem Stufenabschnitt 855b der oberen Form 852b. Außerdem ist die Länge von der inneren Oberfläche des unteren Abschnitts der unteren Form 852a zur oberen Oberfläche des Stufenabschnitts 855a länger als die Länge von der unteren Oberfläche der Lamellenbasis 800 zur unteren Oberfläche des äußeren Umfangsabschnitts 806 der Lamellenbasis 800. Wenn die Form 852 geklemmt wird, wird daher der äußere Umfangsabschnitt 806 gegen die obere Oberfläche des Stufenabschnitts 855a gepresst und die Lamellenbasis 800 wird in der Nut 802 gebogen. In dieser Weise tritt ein Harzmaterial 850S, das in den Umfang des nicht abgedichteten Modulstrukturkörpers 304 eingespritzt wird, der zwischen dem Paar von Lamellenbasen 800 angeordnet ist, nicht zur Seite der Lamellenbasis 800 von einem Kontaktabschnitt zwischen dem äußeren Umfangsabschnitt 806 und dem Stufenabschnitt 855a der Lamellenbasis 800 aus.
  • Wenn der nicht abgedichtete Modulstrukturkörper 304, mit dem das Paar von Lamellenbasen 800 vereinigt ist, durch die Form 852 stark geklemmt wird, wird eine übermäßige Belastung in den aktiven Elementen 155 und 157 erzeugt. Die Nut 802 ist jedoch in der Lamellenbasis 800 vorgesehen und die Lamellenbasis 800 ist so konfiguriert, dass sie in der Nut 802 mit kleiner Last gebogen wird. Daher kann die Belastung, die auf die aktiven Elemente 155 und 157 wirkt, abgebaut werden.
  • Außerdem ist ein Federmechanismus 854 innerhalb der Form 852 vorgesehen. Der Federmechanismus 854 weist eine Funktion zum Verhindern eines Abschälens auf, das auf die aktiven Elemente 155 und 157 über die ersten bis vierten Leiter 410 bis 413 oder die Kollektor-Seiten- und Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatinen 422 und 423 wirkt. Das heißt, da das Harzmaterial 850S den Umfang des nicht abgedichteten Modulstrukturkörpers 304 füllt, der im Hohlraum der Form 852 installiert ist, wirkt ein Druck auf die obere und die untere Lamellenbasis 800, so dass ein Raum zwischen den Lamellenbasen 800 verbreitert wird. Daher wirkt eine Abschälkraft auf die aktiven Elemente 155 und 157 über die ersten bis vierten Leiter 410 bis 413 oder die Kollektor-Seiten- und Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatinen 423 und 422. Eine Presskraft, die auf den nicht abgedichteten Modulstrukturkörper 304 durch den Federmechanismus 854 aufgebracht wird, wird als stärker festgelegt als eine Presskraft, die auf den nicht abgedichteten Modulstrukturkörper 304 durch eine Formklemmkraft der oberen und der unteren Form 852a und 852b aufgebracht wird. In dieser Weise kann die Abschälkraft, die auf die aktiven Elemente 155 und 157 wirkt, aufgehoben werden.
  • Die aktiven Elemente 155 und 157 sind stark gegen die Presskraft, sind jedoch schwach gegen die Abschälkraft, wodurch ein Bruch oder ein Ausfall verursacht wird. Die auf den nicht abgedichteten Modulstrukturkörper 304 durch den Federmechanismus 854 aufgebrachte Presskraft wird so festgelegt, dass sie stärker ist als die Abschälkraft, die durch den Druck des Harzmaterials 850S erzeugt wird. In dieser Weise ist es möglich, den Bruch oder den Ausfall der aktiven Elemente 155 und 157 während des Harzformens zu verhindern.
  • Obwohl nicht dargestellt, werden die ersten bis vierten Leiter 410 bis 413, der Leistungsanschluss und der Signalanschluss bis zu einem Harzformschritt in einem Zustand gekapselt, in dem die ersten bis vierten Leiter 410 bis 413, der Leistungsanschluss und der Signalanschluss durch einen Verbindungsstab verbunden werden. Nach dem Harzformen wird der Verbindungsstab geschnitten und der Leistungsanschluss und der Signalanschluss werden zur vorbestimmten Form bearbeitet. In dieser Weise kann das in 1 dargestellte Leistungsmodul 300 erhalten werden.
  • 9(a) ist eine Draufsicht, die einen Stromfluss im Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Wie in 3 dargestellt, weist das Leistungsmodul 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine 2-in-1-Struktur auf, in der die Schaltung des oberen Zweigs und die Schaltung des unteren Zweigs miteinander integriert sind.
  • In 9(a) sind die Lamellenbasis 800, das Harz 850 und die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 nicht dargestellt. Der zweite Leiter 411 und der vierte Leiter 413, die die Emitter-Seiten-Leiter sind, sind in einer halbtransparenten Weise dargestellt und eine äußere Form des Harzes 850 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Außerdem ist der Stromfluss durch die aktiven Elemente 155 und 157 durch einen Pfeil dargestellt. Bei Strömen ist ein Strom, der auf der Kollektor-Seite fließt, durch eine durchgezogene Linie dargestellt, und ein Strom, der auf der Emitter-Seite fließt, ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
  • Der Strom tritt intensiv in den positiven Elektrodenseitenanschluss 315B, der der Leistungsanschluss ist, der mit der positiven Elektrode des Kondensatormoduls 500 verbunden ist (siehe 13), von der Kondensatorseite ein.
  • Der Strom, der vom positiven Elektrodenseitenanschluss 315B eintritt, wird aufgeteilt und tritt in jede Kollektor-Elektrode der mehreren aktiven Elemente 155 durch den dritten Leiter 412 ein, der der Kollektor-Seiten-Leiter der Schaltung des oberen Zweigs ist. Der Strom, der in die Kollektor-Elektrode jedes aktiven Elements 155 eintritt, wird aus der Emitter-Elektrode jedes aktiven Elements 155 ausgegeben, fließt zum Zwischenelektrodenabschnitt 414 durch den zweiten Leiter 411, der der Emitter-Seiten-Leiter der Schaltung des oberen Zweigs ist, und konzentriert sich am Zwischenelektrodenabschnitt 414.
  • Der Strom, der sich am Zwischenelektrodenabschnitt 414 konzentriert, fließt zum ersten Leiter 410, der der Kollektor-Seiten-Leiter der Schaltung des unteren Zweigs ist. Der Strom wird vom ersten Leiter 410 in zwei Strompfade aufgeteilt. Einer ist ein Strompfad, durch den der Strom zur Wechselstromseitenelektrode 406 fließt, die der Leistungsanschluss ist, und der andere ist ein Strompfad, der in mehrere aktive Elemente 157 aufgeteilt wird. Die Wechselstromseitenelektrode 406 ist ein Bereich innerhalb des Harzes 850, der mit dem Wechselstromseitenanschluss 320B verbunden ist. Der Wechselstrom wird zu den Motorgeneratoren 192 und 194 (siehe 13) durch die Wechselstromseitenelektrode 406 und den Wechselstromseitenanschluss 320B zugeführt.
  • Der Strom, der sich am Zwischenelektrodenabschnitt 414 konzentriert, wird aufgeteilt und tritt in jede Kollektor-Elektrode der mehreren aktiven Elemente 157, die die Schaltung des unteren Zweigs konfigurieren, vom Zwischenelektrodenabschnitt 414 durch den ersten Leiter 410 ein. Der Strom, der in die Kollektor-Elektrode jedes aktiven Elements 157 eintritt, wird aus der Emitter-Elektrode jedes aktiven Elements 157 ausgegeben und konzentriert sich wieder am negativen Elektrodenseitenanschluss 319B, der der Leistungsanschluss ist, durch den vierten Leiter 413 und die Zwischenelektrode 414A, die die Emitter-Seiten-Leiter der Schaltung des unteren Zweigs sind.
  • Das heißt, der Strom, der von der Seite des Kondensatormoduls 500 zum Leistungsmodul 300 fließt, fließt intensiv zum Zwischenelektrodenabschnitt 414 und zum positiven Elektrodenseitenanschluss 315B, negativen Elektrodenseitenanschluss 319B und Wechselstromseitenanschluss 320B, die die Leistungsanschlüsse sind. Daher besteht aus den mehreren aktiven Elementen 155 der Schaltung des oberen Zweigs und den mehreren aktiven Elementen 157 der Schaltung des unteren Zweigs eine Tendenz, dass sich der Strom an den aktiven Elementen 155 und 157 nahe dem positiven Elektrodenseitenanschluss 315B, dem negativen Elektrodenseitenanschluss 319B, dem Wechselstromseitenanschluss 320B und dem Zwischenelektrodenabschnitt 414 konzentriert. Andererseits besteht eine Tendenz, dass sich der Strom weniger wahrscheinlich an den aktiven Elementen 155 und 157 abgesehen von den Anschlüssen konzentriert.
  • 9(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IXb-IXb in 9(a).
  • Der vierte Leiter 413 ist mit der Seite der oberen Oberfläche des aktiven Elements 157 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt und die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 ist mit der oberen Oberfläche des vierten Leiters 413 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. Die Lamellenbasis 800 ist mit der oberen Oberfläche der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. Die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 weist eine Struktur auf, in der die Verdrahtung 454 auf jeder der oberen und der unteren Oberfläche der Isolationsplatte 453 ausgebildet ist. Der vierte Leiter 413 ist mit der Verdrahtung 454 auf der Seite der unteren Oberfläche der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 vereinigt und die Lamellenbasis 800 ist mit der Verdrahtung 454 auf der Seite der oberen Oberfläche der Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 vereinigt.
  • Der erste Leiter 410 ist mit der Seite der unteren Oberfläche des aktiven Elements 157 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt und die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 ist mit der unteren Oberfläche des ersten Leiters 410 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. Die Lamellenbasis 800 ist mit der unteren Oberfläche der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt. Die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 weist eine Struktur auf, in der die Verdrahtung 452 auf jeder der oberen und der unteren Oberfläche der Isolationsplatte 451 ausgebildet ist. Der erste Leiter 410 ist mit der Verdrahtung 452 auf der Seite der oberen Oberfläche der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 vereinigt und die Lamellenbasis 800 ist mit der Verdrahtung 452 auf der Seite der unteren Oberfläche der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 vereinigt.
  • Die Verdrahtung 452 auf der Seite der oberen Oberfläche der Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 umfasst die Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a (siehe 6(b)). Die Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a ist mit der unteren Oberfläche des ersten Leiters 410 über das Metallvereinigungselement 51 vereinigt und ist mit dem ersten Leiter 410 elektrisch verbunden. In der Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a ist ein Abschnitt, der eine Seitenkante 410a des ersten Leiters 410 schneidet, ein Erfassungsverbindungsabschnitt 415. Obwohl die vorstehend beschriebene Konfiguration eine Struktur eines Kollektor-Erfassungsbereichs auf der Seite des unteren Zweigs darstellt, ist eine Struktur eines Kollektor-Erfassungsbereichs auf der Seite des oberen Zweigs dieselbe.
  • Der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 auf der Seite des unteren Zweigs ist in einem Endabschnitt auf einer Seite in der Y-Richtung entgegengesetzt zu einem Endabschnitt angeordnet, an dem der Wechselstromseitenanschluss 320B in der Seitenkante 410a des ersten Leiters 410 angeordnet ist. Außerdem ist der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 auf der Seite des oberen Zweigs in einem Endabschnitt auf einer Seite in der Y-Richtung entgegengesetzt zu einem Endabschnitt angeordnet, an dem der positive Elektrodenseitenanschluss 315B in einer Seitenkante 412a (siehe 9(a)) des dritten Leiters 412 angeordnet ist. Der Wechselstromseitenanschluss 320B und der positive Elektrodenseitenanschluss 315B sind auf einer diagonalen Linie des Leistungsmoduls 300 angeordnet.
  • Im Allgemeinen wird, wenn eine Änderung im Strom besteht, eine Spannung durch Eigeninduktivität L, einen Strom I und eine Zeit t beeinflusst, wodurch eine induzierte elektromotorische Kraft V von -L(dl/dt) erzeugt wird. Die induzierte elektromotorische Kraft wird zu einer durch die Kollektor-Erfassung zu detektierenden Spannung addiert. Folglich wird die Genauigkeit beim Detektieren der Spannung verschlechtert. Eine Stelle, an der der Strom intensiv fließt, weist eine große Stromänderung aufgrund des Schaltens auf. Folglich nimmt die induzierte elektromotorische Kraft V zu. Das heißt, der Erfassungsverbindungsabschnitt 415, der die Spannung durch die Kollektor-Erfassung detektiert, ist von einem Stromkonzentrationsabschnitt getrennt. In dieser Weise besteht ein vorteilhafter Effekt darin, dass die Genauigkeit beim Detektieren der Spannung verbessert wird. Das Leistungsmodul 300 mit der 2-in-1-Struktur, in der die Schaltung des oberen Zweigs und die Schaltung des unteren Zweigs eingegliedert sind, weist den Zwischenelektrodenabschnitt 414 auf. Der Zwischenelektrodenabschnitt 414 ist nicht in einer 1-in-1-Struktur zu finden, in der die Schaltung des oberen Zweigs und die Schaltung des unteren Zweigs nicht miteinander integriert sind. Der Zwischenelektrodenabschnitt 414 ist der Stromkonzentrationsabschnitt. Folglich ist der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Kollektor-Erfassung an einer Stelle vorgesehen, die von irgendeinem des Zwischenelektrodenabschnitts 414, des positiven Elektrodenseitenanschluss 315B, des negativen Elektrodenseitenanschlusses 319B und des Wechselstromseitenanschlusses 320B entfernt ist. In dieser Weise kann die Spannung genauer detektiert werden.
  • Wie in 9(b) dargestellt, ist der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 auf der unteren Oberfläche auf einer Seite entgegengesetzt (-Z-Richtung) in der Dickenrichtung zur oberen Oberfläche des ersten Leiters 410 angeordnet, mit dem das aktive Element 157 vereinigt ist. Wie in 4 und 5 dargestellt, ist außerdem der Wechselstromseitenanschluss 320B dünner als der erste Leiter 410. Die untere Oberfläche des Wechselstromseitenanschlusses 320B ist auf der Seite der oberen Oberfläche, mit der das aktive Element 157 vereinigt ist, im Vergleich zur unteren Oberfläche des ersten Leiters 410 angeordnet. Das heißt, in der Dickenrichtung weist der erste Leiter 410 einen Elementseitenbereichsabschnitt, der auf der Seite der aktiven Elemente 155 und 157 vorgesehen ist, und einen Verdrahtungsseitenbereichsabschnitt, der auf einer Seite in der Dickenrichtung entgegengesetzt zur Seite der aktiven Elemente 155 und 157 vorgesehen ist, auf. Der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 ist mit dem Verdrahtungsseitenbereichsabschnitt über das Metallvereinigungselement 51 verbunden, und der Wechselstromseitenanschluss 320B ist mit dem Elementseitenbereichsabschnitt verbunden. Der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 ist in einer Position angeordnet, die in der Dickenrichtung des ersten Leiters 410 von der oberen Oberfläche entfernt ist, mit der die aktiven Elemente 155 und 157 des ersten Leiters 410, wo sich der Strom konzentriert, vereinigt sind. Daher kann die Kollektor-Erfassung die Spannung genauer detektieren.
  • 10 ist eine Draufsicht, die eine Anordnungsbeziehung zwischen dem Leistungsanschluss und dem Erfassungsverbindungsabschnitt im Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • In 10 sind die Lamellenbasis 800, das Harz 850 und die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 nicht dargestellt. Der zweite Leiter 411 und der vierte Leiter 413, die die Emitter-Seiten-Leiter sind, sind in einer halbtransparenten Weise dargestellt und die äußere Form des Harzes 850 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Außerdem sind ein erstes Liniensegment 417, das den positiven Elektrodenseitenanschluss 315B und den Wechselstromseitenanschluss 320B miteinander verbindet, ein zweites Liniensegment 418, das den negativen Elektrodenseitenanschluss 319B und den Wechselstromseitenanschluss 320B miteinander verbindet, und ein drittes Liniensegment 419, das den Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Schaltung des unteren Zweigs und den Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Schaltung des oberen Zweigs miteinander verbindet, dargestellt.
  • Wie in 10 dargestellt, schneidet das erste Liniensegment 417, das den positiven Elektrodenseitenanschluss 315B und den Wechselstromseitenanschluss 320B miteinander verbindet, das dritte Liniensegment 419, das den Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Schaltung des unteren Zweigs und den Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Schaltung des oberen Zweites miteinander verbindet. Außerdem schneidet das zweite Liniensegment 418, das den negativen Elektrodenseitenanschluss 319B und den Wechselstromseitenanschluss 320B miteinander verbindet, das dritte Liniensegment 419, das den Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Schaltung des unteren Zweigs und den Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Schaltung des oberen Zweigs miteinander verbindet.
  • Die Leistungsanschlüsse wie z. B. der positive Elektrodenseitenanschluss 315B, der negative Elektrodenseitenanschluss 319B und der Wechselstromseitenanschluss 320B sind dicker und breiter als die Signalanschlüsse. Folglich ist das Gewicht der Leistungsanschlüsse schwer. Das erste Liniensegment 417 und das dritte Liniensegment 419 schneiden einander und das zweite Liniensegment 418 und das dritte Liniensegment 419 schneiden einander. In dieser Weise sind die schweren Anschlüsse auf der diagonalen Linie angeordnet.
  • Gemäß dieser Struktur wird, wenn die Lamellenbasis 800 mittels Löten verbunden wird, ein Gewichtsungleichgewicht, das durch die Leistungsanschlüsse verursacht wird, die sich auf einer Seite des nicht abgedichteten Modulstrukturkörpers 304 versammeln, verhindert. In dieser Weise besteht insofern ein vorteilhafter Effekt, als die Lamellenbasis 800 vereinigt werden kann, so dass sie eine gleichmäßige Dicke aufweist. Außerdem werden die Lamellenbasen 800 so vereinigt, dass sie die gleichmäßige Dicke aufweisen. Folglich können Biegewinkel in der Nut 802 der Lamellenbasis 800 in einem Zustand im Wesentlichen gleichmäßig sein, in dem sie im Hohlraum der Form 852 während des Spritzpressens installiert werden. Daher besteht insofern ein vorteilhafter Effekt, als der Austritt des Harzmaterials 850S zur Seite der Lamellenbasis 800 zuverlässig verhindert werden kann. Ferner wird eine Struktur, in der das dritte Liniensegment 419 das erste Liniensegment 417 und das zweite Liniensegment 418 schneidet, übernommen. In dieser Weise besteht insofern ein vorteilhafter Effekt, als der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 in einer Position angeordnet ist, die nicht nur von den Leistungsanschlüssen wie z. B. dem positiven Elektrodenseitenanschluss 315B, dem negativen Elektrodenseitenanschluss 319B und dem Wechselstromseitenanschluss 320B, sondern auch von dem Zwischenelektrodenabschnitt 414, der der Stromkonzentrationsabschnitt ist, entfernt ist.
  • 11(a) ist eine Draufsicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem Anordnungsbereich des aktiven Elements und des Erfassungsverbindungsabschnitts und der Wechselstromseitenelektrode im Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. 11(b) ist eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung. 11(b) ist dieselbe wie 2, ist jedoch erneut dargestellt, um das Verständnis eines Vergleichs mit 11(a) zu erleichtern.
  • In 11(a) sind die Lamellenbasis 800, das Harz 850 und die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 nicht dargestellt. Der zweite Leiter 411 und der vierte Leiter 413, die Emitter-Seiten-Leiter sind, sind in einer halbtransparenten Weise dargestellt und die äußere Form des Harzes 850 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
  • Die mehreren (vier sind in der Ausführungsform dargestellt) aktiven Elemente 157, die mit der oberen Oberfläche des ersten Leiters 410 vereinigt sind, die die Schaltung des unteren Zweigs konfigurieren, sind in einem vorbestimmten Intervall entlang einer Seitenkante 410a des ersten Leiters 410 angeordnet. Ein Bereich vom aktiven Element 157, das am nächsten zum Erfassungsverbindungsabschnitt 415 liegt, der auf einer Endseite in der Y-Richtung der Seitenkante 410a des ersten Leiters 410 angeordnet ist, zum aktiven Element 157, das am nächsten zum Wechselstromseitenanschluss 320B liegt, der auf der anderen Endseite in der Y-Richtung der Seitenkante 410a des ersten Leiters 410 angeordnet ist, ist ein Elementanordnungsbereich 416. In 11(a) ist der Elementanordnungsbereich 416 schraffiert.
  • Der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Schaltung des unteren Zweigs ist außerhalb des aktiven Elements 157 angeordnet, das im Elementanordnungsbereich 416 vom Wechselstromseitenanschluss 320B gesehen am weitesten entfernt ist.
  • In dieser Weise ist der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Schaltung des unteren Zweigs außerhalb des aktiven Elements 157 angeordnet, das im Elementanordnungsbereich 416 vom Wechselstromseitenanschluss 320B gesehen am weitesten entfernt ist. Mit anderen Worten, der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Kollektor-Erfassung ist in einer Position vorgesehen, die vom Wechselstromseitenanschluss 320B entfernt ist, wo sich der Strom konzentriert. Folglich kann die Kollektor-Erfassung die Spannung genauer detektieren.
  • 12 ist eine Draufsicht eines Leistungsmoduls gemäß einem Vergleichsbeispiel, das als Vergleich mit dem Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, das in 10 dargestellt ist.
  • In 12 sind die Lamellenbasis 800, das Harz 850 und die Emitter-Seiten-Verdrahtungsplatine 422 nicht dargestellt. Der zweite Leiter 411 und der vierte Leiter 413, die die Emitter-Seiten-Leiter sind, sind in einer halbtransparenten Weise dargestellt und die äußere Form des Harzes 850 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Außerdem sind das erste Liniensegment 417, das den positiven Elektrodenseitenanschluss 315B und den Wechselstromseitenanschluss 320B miteinander verbindet, das zweite Liniensegment 418, das den negativen Elektrodenseitenanschluss 319B und den Wechselstromseitenanschluss 320B miteinander verbindet, und das dritte Liniensegment 419, das den Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Schaltung des unteren Zweigs und den Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Kollektor-Erfassung der Schaltung des oberen Zweigs miteinander verbindet, dargestellt.
  • Wie in 12 dargestellt, wird ein Leistungsmodul 300R mit einer Struktur, in der das dritte Liniensegment 419 das erste Liniensegment 417 und das zweite Liniensegment 418 nicht schneidet, als Vergleichsbeispiel hergestellt. Das heißt, im Leistungsmodul 300R gemäß dem Vergleichsbeispiel ist der Wechselstromseitenanschluss 320B nicht auf der diagonalen Linie der Seite angeordnet, die dem positiven Elektrodenseitenanschluss 315B oder dem negativen Elektrodenseitenanschluss 319B zugewandt ist, und ist auf im Wesentlichen derselben Endabschnittsseite der zugewandten Seite angeordnet. Außerdem sind die Erfassungsverbindungsabschnitte 415 des oberen Zweigs und des unteren Zweigs in einem Endabschnitt auf einer Seite entgegengesetzt zur Leistungsanschlussseite der zugewandten Seite angeordnet.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind die Leistungsanschlüsse wie z. B. der positive Elektrodenseitenanschluss 315B, der negative Elektrodenseitenanschluss 319B und der Wechselstromseitenanschluss 320B dicker und breiter als die Signalanschlüsse. Folglich ist das Gewicht der Leistungsanschlüsse schwer. Die schweren Leistungsanschlüsse sind auf der im Wesentlichen gleichen Endabschnittsseite der zugewandten Seite angeordnet. Wenn die Lamellenbasis 800 mittels Löten verbunden wird, sammeln sich daher die Leistungsanschlüsse auf einer Seite, wodurch sich ein Gewichtsungleichgewicht ergibt, und die Lamellenbasis 800 weist eine ungleichmäßige Vereinigungsdicke auf. Außerdem wird eine Struktur, in der das dritte Liniensegment 419 weder das erste Liniensegment 417 noch das zweite Liniensegment 418 schneidet, übernommen. Wie in 12 dargestellt, wird folglich eine Struktur übernommen, so dass der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 der Kollektor-Erfassung der Schaltung des unteren Zweigs nahe dem Zwischenelektrodenabschnitt 414 liegt, der der Stromkonzentrationsabschnitt ist. Daher überlappt eine große induzierte elektromotorische Kraft mit der Spannung, die durch die Kollektor-Erfassung detektiert wird, und die Genauigkeit der Kollektor-Erfassung beim Detektieren der Spannung wird verschlechtert.
  • 13 ist ein Schaltplan einer Leistungsumsetzungsvorrichtung unter Verwendung eines Leistungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Eine Leistungsumsetzungsvorrichtung 200 umfasst Wechselrichterschaltungseinheiten 140 und 142, eine Hilfsmaschinenwechselrichterschaltungseinheit 43 und ein Kondensatormodul 500. Die Wechselrichterschaltungseinheiten 140 und 142 umfassen mehrere der Leistungsmodule 300, die miteinander verbunden sind, um eine Dreiphasen-Brückenschaltung zu konfigurieren. Wenn die Stromkapazität groß ist, werden die Leistungsmodule 300 weiter parallel geschaltet und die Parallelschaltung wird entsprechend jeder Phase der Dreiphasen-Wechselrichterschaltung durchgeführt. In dieser Weise ist es möglich, mit einer Erhöhung der Stromkapazität zurechtzukommen. Außerdem sind die aktiven Elemente 155 und 157 und die Dioden 156 und 158, die die Leistungshalbleiterelemente sind, die in das Leistungsmodul 300 eingegliedert sind, parallel geschaltet. In dieser Weise ist es auch möglich, mit der Erhöhung der Stromkapazität zurechtzukommen.
  • Die Wechselrichterschaltungseinheit 140 und die Wechselrichterschaltungseinheit 142 weisen dieselbe Basisschaltungskonfiguration auf und weisen grundsätzlich dasselbe Steuerverfahren oder denselben Betrieb auf. Ein schematischer Schaltungsbetrieb der Wechselrichterschaltungseinheit 140 ist gut bekannt und folglich wird hier auf die ausführliche Beschreibung davon verzichtet.
  • Wie vorstehend beschrieben, umfasst die Schaltung des oberen Zweigs das aktive Element 155 des oberen Zweigs und die Diode 156 des oberen Zweigs als Schaltleistungshalbleiterelemente. Die Schaltung des unteren Zweigs umfasst das aktive Element 157 des unteren Zweigs und die Diode 158 des unteren Zweigs als Schaltleistungshalbleiterelemente. Die aktiven Elemente 155 und 157 führen eine Schaltoperation durch Empfangen eines Ansteuersignals, das von einer oder der anderen der zwei Treiberschaltungen ausgegeben wird, die die Treiberschaltung 174 konfigurieren, durch und setzen Gleichstromleistung, die von einer Batterie 136 zugeführt wird, in Dreiphasen-Wechselstromleistung um.
  • Wie vorstehend beschrieben, umfassen das aktive Element 155 des oberen Zweigs und das aktive Element 157 des unteren Zweigs eine Kollektor-Elektrode, eine Emitter-Elektrode und eine Gate-Elektrode. Die Diode 156 des oberen Zweigs und die Diode 158 des unteren Zweigs umfassen zwei Elektroden wie z. B. eine Kathodenelektrode und eine Anodenelektrode. Wie in 3 dargestellt, ist die Kathodenelektrode der Dioden 156 und 158 mit der Kollektor-Elektrode der IGBTs 155 und 157 elektrisch verbunden und die Anodenelektrode ist mit der Emitter-Elektrode der aktiven Elemente 155 und 157 jeweils elektrisch verbunden. In dieser Weise fließt der Strom in einer Durchlassrichtung von der Emitter-Elektrode zur Kollektor-Elektrode des aktiven Elements 155 des oberen Zweigs und des aktiven Elements 157 des unteren Zweigs.
  • Ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) kann als aktives Element verwendet werden. In diesem Fall sind die Diode 156 des oberen Zweigs und die Diode 158 des unteren Zweigs unnötig.
  • Der positive Elektrodenseitenanschluss 315B und der negative Elektrodenseitenanschluss 319B der jeweiligen Reihenschaltungen des oberen und des unteren Zweigs sind jeweils mit Kondensatorverbindungsgleichstromanschlüssen des Kondensatormoduls 500 verbunden. Die Wechselstromleistung wird in jedem Verbindungsabschnitt zwischen der Schaltung des oberen Zweigs und der Schaltung des unteren Zweigs erzeugt und der Verbindungsabschnitt zwischen der Schaltung des oberen Zweiges und der Schaltung des unteren Zweiges der jeweiligen Reihenschaltungen des oberen und des unteren Zweigs ist mit dem Wechselstromseitenanschluss 320B der jeweiligen Leistungsmodule 300 verbunden. Die Wechselstromseitenanschlüsse 320B der jeweiligen Leistungsmodule 300 mit jeder Phase sind jeweils mit Wechselstromausgangsanschlüssen der Leistungsumsetzungsvorrichtung 200 verbunden und die erzeugte Wechselstromleistung wird zu einer Statorwicklung des Motorgenerators 192 oder 194 zugeführt.
  • Eine Steuerschaltung 172 erzeugt ein Zeitsteuersignal zum Steuern des Schaltzeitpunkts des aktiven Elements 155 des oberen Zweigs und des aktiven Elements 157 des unteren Zweigs auf der Basis von Eingangsinformationen von einer Fahrzeugseitensteuervorrichtung oder einem Sensor (beispielsweise dem Stromsensor 180). Die Treiberschaltung 174 erzeugt ein Ansteuersignal zum Durchführen einer Schaltoperation am aktiven Element 155 des oberen Zweigs und am aktiven Element 157 des unteren Zweigs auf der Basis des Zeitsteuersignals, das von der Steuerschaltung 172 ausgegeben wird.
  • Die Bezugszeichen 181, 182 und 188 stellen Vereinigungselemente dar.
  • Die Reihenschaltungen des oberen und des unteren Zweigs umfassen einen Temperatursensor (nicht dargestellt) und Temperaturinformationen der Reihenschaltungen des oberen und des unteren Zweigs werden in einen Mikrocomputer eingegeben. Außerdem werden Spannungsinformationen über die positive Gleichstromelektrodenseite der Reihenschaltungen des oberen und des unteren Zweigs in den Mikrocomputer eingegeben. Der Mikrocomputer führt eine Übertemperaturdetektion und Überspannungsdetektion auf der Basis der Informationen durch. Wenn eine Übertemperatur oder eine Überspannung detektiert wird, stoppt der Mikrocomputer eine Schaltoperation aller aktiver Elemente 155 des oberen Zweigs und aller aktiver Elemente 157 des unteren Zweigs, um die Reihenschaltungen des oberen und des unteren Zweigs vor der Übertemperatur oder der Überspannung zu schützen.
  • 14 ist eine externe perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der in 13 dargestellten Leistungsumsetzungsvorrichtung darstellt. 14 ist eine externe perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der in 13 dargestellten Leistungsumsetzungsvorrichtung darstellt. 15 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XV-XV der in 14 dargestellten Leistungsumsetzungsvorrichtung. Außerdem stellt 16 ein mit Kühlströmungspfad versehenes Leistungsmodul dar, das in 15 dargestellt ist. 16(a) ist eine perspektivische Ansicht von oben gesehen. 16(b) ist eine perspektivische Ansicht von unten gesehen. 17 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII von 16(a).
  • Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 200 ist so konfiguriert, dass sie einen unteren Kasten 11 und einen oberen Kasten 10 umfasst, und umfasst ein Gehäuse 12, das in einer im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedform ausgebildet ist. Das Gehäuse 12 nimmt intern das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900 und das Kondensatormodul 500 auf, die in 15 dargestellt sind. Das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900 weist einen Kühlströmungspfad auf. Ein Kühlwassereinströmungsrohr 13 und ein Kühlwasserausströmungsrohr 14, die mit dem Kühlströmungspfad in Verbindung stehen, stehen von einer Seitenoberfläche des Gehäuses 12 vor. Wie in 15 dargestellt, ist der untere Kasten 11 auf der Oberseite (Z-Richtung) offen und der obere Kasten 10 ist am unteren Kasten 11 durch Schließen einer Öffnung des unteren Kastens 11 befestigt. Der obere Kasten 10 und der untere Kasten 11 bestehen aus Aluminiumlegierung und sind in einem abgedichteten Zustand von der Außenseite aneinander fixiert. Der obere Kasten 10 und der untere Kasten 11 können miteinander integriert sein. Das Gehäuse 12 weist eine einfache rechteckige Parallelepipedform auf. Folglich kann das Gehäuse 12 leicht an einem Fahrzeug befestigt werden und kann leicht hergestellt werden.
  • Ein Vereinigungselement 17 ist an einer Seitenoberfläche des Gehäuses 12 in einer Längsrichtung befestigt und ein Wechselstromanschluss 18 ist mit dem Vereinigungselement 17 verbunden. Außerdem ist ein Vereinigungselement 21 auf einer Oberfläche vorgesehen, von der das Kühlwassereinströmungsrohr 13 und das Kühlwasserausströmungsrohr 14 herausgeführt sind.
  • Wie in 15 dargestellt, ist das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900 innerhalb des Gehäuses 12 aufgenommen. Die Steuerschaltung 172 und die Treiberschaltung 174 sind über dem mit Kühlströmungspfad versehenen Leistungsmodul 900 (Z-Richtung) angeordnet und das Kondensatormodul 500 ist unter dem mit Kühlströmungspfad versehenen Leistungsmodul 900 (-Z-Richtung) aufgenommen. Wie in 16 dargestellt, weist das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900 eine 6-in-1-Struktur mit drei Leistungsmodulen 300 mit der 2-in-1-Struktur auf. Das heißt, das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900 umfasst eine der Wechselrichterschaltungseinheiten 140 und 142, die in 13 dargestellt sind. In 16(b) ist, um die Anordnung des Leistungsmoduls 300 darzustellen, die Lamellenbasis 800 durch ein transparentes einen Strömungspfad bildendes Element 604 hindurch dargestellt.
  • Der Wechselstromseitenanschluss 320B des Leistungsmoduls 300 durchdringt den Stromsensor 180 und ist mit einer Stromschiene 361 vereinigt. Außerdem sind der positive Elektrodenseitenanschluss 315B und der negative Elektrodenseitenanschluss 319B, die Gleichstromanschlüsse des Leistungsmoduls 300 sind, jeweils mit den positiven und negativen Elektrodenanschlüssen 362A und 362B des Kondensatormoduls 500 vereinigt.
  • Im Leistungsmodul 300, das in 15 dargestellt ist, ist der Wechselstromseitenanschluss 320B nicht gebogen und erstreckt sich gerade. Außerdem weisen der positive Elektrodenseitenanschluss 315B und der negative Elektrodenseitenanschluss 319B eine kurze Form auf, die auf einer Stammseite geschnitten ist.
  • Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 200 wird wie folgt hergestellt.
  • Das Kondensatormodul 500 wird im unteren Kasten 11 aufgenommen. Das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900, das im Voraus vorbereitet wird, wird im Kondensatormodul 500 aufgenommen. Die Steuerschaltung 172 und die Treiberschaltung 174 werden am mit Kühlströmungspfad versehenen Leistungsmodul 900 aufgenommen. Wenn das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900 aufgenommen wird, wird der Wechselstromseitenanschluss 320B jedes Leistungsmoduls 300 mit der Stromschiene 361 vereinigt. Der positive Elektrodenseitenanschluss 315B und der negative Elektrodenseitenanschluss 319B werden jeweils mit den positiven und negativen Elektrodenanschlüssen 362A und 362B des Kondensatormoduls 500 vereinigt. Wenn die Steuerschaltung 172 und die Treiberschaltung 174 aufgenommen werden, wird der Signalanschluss jedes Leistungsmoduls 300 mit jedem Verbindungsanschluss (nicht dargestellt) der Steuerschaltung 172 und der Treiberschaltung 174 verbunden. Die Leistungsumsetzungsvorrichtung 200, die in 14 dargestellt ist, wird wie folgt erhalten. Das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900, das Kondensatormodul 500, die Steuerschaltung 172 und die Treiberschaltung 174 werden im unteren Kasten 11 aufgenommen und werden danach mit dem oberen Kasten 10 abgedichtet.
  • Wie in 16(a), 16(b) und 17 dargestellt, weist das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900 eine längliche rechteckige Parallelepipedform auf. Das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900 weist eine Strömungspfadabdeckung 601, die aus einer Eisen- oder Aluminiumlegierung ausgebildet ist, und ein Strömungspfadgehäuse 602 auf.
  • Wie in 17 dargestellt, weist das Strömungspfadgehäuse 602 ein Zwischenströmungspfadelement 603 und das einen Strömungspfad bildende Element 604 auf. Wie in 16(b) dargestellt, nimmt das Zwischenströmungspfadelement 603 intern drei Leistungsmodule 300 auf, die in der Längsrichtung angeordnet sind. Das Zwischenströmungspfadelement 603 weist eine obere Platte 611 und eine untere Platte 612 auf, die jeweils eine Öffnung aufweisen, in die das Leistungsmodul 300 eingesetzt ist. Jedes Leistungsmodul 300 wird in die Öffnung der oberen Platte 611 und der unteren Platte 612 eingesetzt und wird so angeordnet, dass das Harz 850 innerhalb des Aufnahmeraums 621 aufgenommen wird, der zwischen der oberen Platte 611 und der unteren Platte 612 vorgesehen ist. In diesem Zustand werden die oberen und unteren Lamellenbasen 800 jedes Leistungsmoduls 300 jeweils mit Vereinigungsabschnitten 622 der oberen Platte 611 und der unteren Platte 612 vereinigt. Die Lamellenbasis 800 und die obere Platte 611 oder die untere Platte 612 können durch eine Metallvereinigung unter Verwendung eines Schweißelements oder eines Metallschmelzelements vereinigt werden.
  • Das einen Strömungspfad bildende Element 604 weist einen Strömungspfad auf, der mit dem Kühlwassereinströmungsrohr 13 und dem Kühlwasserausströmungsrohr 14 in Verbindung steht. Im Zwischenströmungspfadelement 603 ist ein Verbindungsabschnitt 623, der die obere Platte 611 und die untere Platte 612 miteinander verbindet, außerhalb des Aufnahmeraums 621 vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt 623 weist ein Durchgangsloch 624 auf, das in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung durchdringt. Das Kühlwasser, das vom Kühlwassereinströmungsrohr 13 strömt, strömt in das Zwischenströmungspfadelement 603 von einem Strömungspfad und kühlt die Lamellenbasis 800 auf der Unterseite. Das Kühlwasser strömt in die Oberseite vom Durchgangsloch 624 und kühlt die Lamellenbasis 800 auf der Oberseite. Nach dem Kühlen der Lamellenbasis 800 strömt das Kühlwasser aus dem Kühlwasserausströmungsrohr 14 über den anderen Strömungspfad des einen Strömungspfad bildenden Elements 604.
  • In dieser Weise ist das mit Kühlströmungspfad versehene Leistungsmodul 900 mit der 6-in-1-Struktur unter Verwendung von drei Leistungsmodulen 300 mit der 2-in-1-Struktur ausgebildet. Jedes Leistungsmodul 300 bewirkt, dass die Kollektor-Erfassung die Spannung genau detektiert, und weist die mehreren aktiven Elemente 155 und 157 auf, die zwischen den Leitern vorgesehen sind. Daher ist es möglich, die Leistungsumsetzungsvorrichtung zu erhalten, die zum Zuführen einer großen Leistung in der Lage ist.
  • Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die folgenden vorteilhaften Effekte erreicht.
    • (1) Das Leistungsmodul 300 umfasst den Leistungsmodulhauptkörper 301 mit dem ersten Leiter 410, mit dem die mehreren aktiven Elemente 157, die eine der Schaltungen des oberen und des unteren Zweigs konfigurieren, verbunden sind, und den zweiten Leiter 411, mit dem die mehreren aktiven Elemente 155, die den anderen des oberen und des unteren Zweigs konfigurieren, verbunden sind. Außerdem weist das Leistungsmodul 300 den Wechselstromseitenanschluss 320B, der von einer Seite 301a des Leistungsmodulhauptkörpers 301 vorsteht, den positiven Elektrodenseitenanschluss 315B und den negativen Elektrodenseitenanschluss 319B, die von der anderen Seite 301b des Leistungsmodulhauptkörpers 301 vorstehen, den Zwischenelektrodenabschnitt 414, der den ersten Leiter 410 und den zweiten Leiter 411 miteinander verbindet, und die Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a, in der die Kollektor-Elektrode des aktiven Elements 157 und der erste Leiter 410 über den Erfassungsverbindungsabschnitt 415 miteinander verbunden sind, auf. Der Zwischenelektrodenabschnitt 414 ist nahe dem aktiven Element 157, das am nächsten zum Wechselstromseitenanschluss 320B liegt, aus den mehreren aktiven Elementen 157 angeordnet. Der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 ist nahe dem aktiven Element 157, das am weitesten vom Wechselstromseitenanschluss 320B entfernt ist, aus den mehreren aktiven Elementen 157 angeordnet. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 vom Stromkonzentrationsabschnitt getrennt. Daher kann die Spannung genauer detektiert werden. Außerdem sind die mehreren aktiven Elemente 157 jeweils mit dem ersten Leiter 410 und dem zweiten Leiter 411 verbunden. Daher kann eine große Ausgabe erhalten werden.
    • (2) Das Leistungsmodul 300 umfasst ferner den dritten Leiter 412, der dem zweiten Leiter 411 zugewandt ist, wobei das aktive Element 155 dazwischen eingeklemmt ist, den vierten Leiter 413, der dem ersten Leiter 410 zugewandt ist, wobei das aktive Element 157 dazwischen eingeklemmt ist, und die Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a, in der die Kollektor-Elektrode des aktiven Elements 155 und der dritte Leiter 412 über den Erfassungsverbindungsabschnitt 415 miteinander verbunden sind. Der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 ist nahe dem aktiven Element 155, das am weitesten vom positiven Elektrodenseitenanschluss 315B und negativen Elektrodenseitenanschluss 319B entfernt ist, aus den mehreren aktiven Elementen 155 angeordnet. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 vom Stromkonzentrationsabschnitt getrennt. Daher kann die Spannung genauer detektiert werden.
    • (3) Die mehreren aktiven Elemente 157 weisen die Elementanordnungsbereiche 416 auf, die entlang der Seitenkante 410a in einem Intervall voneinander von der Seite des Erfassungsverbindungsabschnitts 415 in Richtung des Wechselstromseitenanschlusses 320B angeordnet sind. Der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 ist außerhalb des aktiven Elements 155, das am weitesten im Elementanordnungsbereich 416 entfernt ist, vom Wechselstromseitenanschluss 320B gesehen angeordnet. In dieser Weise sind der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 und der Wechselstromseitenanschluss 320B so angeordnet, dass sie um mindestens die Länge des Elementanordnungsbereichs 416 voneinander getrennt sind, und sind vom Stromkonzentrationsabschnitt entfernt. Daher kann die Spannung genauer detektiert werden.
    • (4) Der erste Leiter 410 weist den Elementseitenbereichsabschnitt, der auf der Seite der mehreren aktiven Elemente 157 in der Dickenrichtung vorgesehen ist, und den Verdrahtungsseitenbereichsabschnitt, der auf der Seite entgegengesetzt zur Seite des aktiven Elements 157 in der Dickenrichtung vorgesehen ist, auf. Der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 ist mit dem Verdrahtungsseitenbereichsabschnitt über das Metallvereinigungselement 51 verbunden und der Wechselstromseitenanschluss 320B ist mit dem Elementseitenbereichsabschnitt verbunden. Der Erfassungsverbindungsabschnitt 415 ist in der Position angeordnet, die in der Dickenrichtung des ersten Leiters 410 von der oberen Oberfläche entfernt ist, mit der das aktive Element 155 des ersten Leiters 410, wo sich der Strom konzentriert, vereinigt ist. Daher kann die Kollektor-Erfassung die Spannung genauer detektieren.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde der Leistungsmodulhauptkörper 301 als Beispiel beschrieben, das eine Struktur mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form in einer Draufsicht übernimmt. Der Leistungsmodulhauptkörper 301 kann jedoch zu einer polygonalen Form zusätzlich zu einer dreieckigen Form in einer Draufsicht ausgebildet werden.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurden die Leistungsmodule 300 und 900 mit der 2-in-1-Struktur und der 6-in-1-Struktur, in der die Schaltung des oberen Zweigs und die untere Schaltung miteinander integriert sind, als Beispiele beschrieben. Die Leistungsmodule 300 und 900 sind jedoch auf andere Strukturen wie z. B. eine 3-in-1-Struktur und eine 4-in-1-Struktur anwendbar. Die 3-in-1-Struktur weist beispielsweise eine Struktur, in der drei Schaltungen des oberen Zweigs gekapselt sind, oder eine Struktur, in der drei Schaltungen des unteren Zweigs gekapselt sind, auf. Eine Baugruppe des oberen Zweigs, in der drei Schaltungen des oberen Zweigs gekapselt sind, kann mit einer Baugruppe des unteren Zweigs kombiniert werden, in der drei Schaltungen des unteren Zweigs gekapselt sind. In dieser Weise kann ein Leistungsmodul mit einer 6-in-1-Struktur ausgebildet werden.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde eine Struktur, in der die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 mit der Verdrahtung 452 mit der Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a auf den ersten Leiter 410 und den dritten Leiter 412 gestapelt ist, als Beispiel beschrieben. Die Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a kann jedoch mit dem ersten Leiter 410 integriert werden. Alternativ kann anstelle der Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a ein Zuleitungselement für die Kollektor-Erfassung übernommen werden. In dieser Struktur kann die andere Verdrahtung 452 als die Kollektor-Erfassungsverdrahtung 452a als Zuleitungselement übernommen werden. In dieser Weise ist es möglich, eine Konfiguration zu übernehmen, in der die Kollektor-Seiten-Verdrahtungsplatine 423 unnötig ist.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde eine Struktur, in der die Lamellenbasis 800 die ringförmige Nut 802 aufweist, als Beispiel beschrieben. Eine Struktur, in der die Lamellenbasis 800 nicht die ringförmige Nut 802 aufweist, kann jedoch übernommen werden. Außerdem kann eine Kühlstruktur in einem Fall zum Aufnehmen des Leistungsmoduls ohne Vorsehen der Lamellenbasis 800 ausgebildet werden.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde eine Struktur, in der der Leiter und die Verdrahtung der Verdrahtungsplatine und die Verdrahtung der Verdrahtungsplatine und die Lamellenplatte über das Metallvereinigungselement miteinander vereinigt sind, als Beispiel beschrieben. Anstelle der Vereinigung über das Metallvereinigungselement können jedoch andere Vereinigungsverfahren wie z. B. ein leitfähiger Klebstoff, Schweißen und Schmelzvereinigung, die durch lonenstrahlbestrahlung durchgeführt wird, verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und alternativen Techniken begrenzt. Andere Aspekte, die innerhalb des Schutzbereichs der technischen Idee der vorliegenden Erfindung denkbar sind, sind auch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten.
  • Bezugszeichenliste
  • 155
    aktives Element (erstes aktives Element)
    156
    Diode
    157
    aktives Element (zweites aktives Element)
    158
    Diode
    200
    Leistungsumsetzungsvorrichtung
    300
    Leistungsmodul
    301
    Leistungsmodulhauptkörper
    301a
    eine Seite
    301b
    andere Seite
    304
    nicht abgedichteter Modulstrukturkörper
    315B
    positiver Elektrodenseitenanschluss
    319B
    negativer Elektrodenseitenanschluss
    320B
    Wechselstromseitenanschluss
    325
    Kollektor-Erfassungssignalanschluss
    406
    Wechselstromseitenelektrode
    410
    erster Leiter
    411
    zweiter Leiter
    412
    dritter Leiter
    413
    vierter Leiter
    414
    Zwischenelektrodenabschnitt
    415
    Erfassungsverbindungsabschnitt
    416
    Elementanordnungsbereich
    417
    erstes Liniensegment
    418
    zweites Liniensegment
    419
    drittes Liniensegment
    451
    Isolationsplatte
    452
    Verdrahtung
    452a
    Kollektor-Erfassungsverdrahtung
    800
    Lamellenbasis
    850
    Harz
    900
    mit Kühlströmungspfad versehenes Leistungsmodul
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2007073743 A [0003]

Claims (7)

  1. Leistungsmodul mit einem Modulhauptkörper mit einer polygonalen Form in der Draufsicht, wobei das Leistungsmodul Folgendes umfasst: mehrere erste aktive Elemente, die eine von Schaltungen des oberen und des unteren Zweigs konfigurieren; mehrere zweite aktive Elemente, die die andere der Schaltungen des oberen und des untern Zweigs konfigurieren; einen ersten Leiter, mit dem eine Kollektor-Elektrode von jedem der mehreren ersten aktiven Elemente verbunden ist; einen zweiten Leiter, mit dem eine Emitter-Elektrode der mehreren zweiten aktiven Elemente verbunden ist; einen Wechselstromseitenanschluss, der von einer Seite des Modulhauptkörpers vorsteht; einen positiven Elektrodenseitenanschluss und einen negativen Elektrodenseitenanschluss, die von der anderen Seite vorstehen, die von der einen Seite des Modulhauptkörpers verschieden ist; einen Zwischenelektrodenabschnitt, der den ersten Leiter und den zweiten Leiter miteinander verbindet; und eine erste Kollektor-Erfassungsverdrahtung, in der die Kollektor-Elektrode des ersten aktiven Elements und der erste Leiter über einen ersten Erfassungsverbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, wobei der Zwischenelektrodenabschnitt nahe dem ersten aktiven Element, das am nächsten zum Wechselstromseitenanschluss liegt, aus den mehreren ersten aktiven Elementen angeordnet ist, und der erste Erfassungsverbindungsabschnitt nahe dem ersten aktiven Element, das am weitesten vom Wechselstromseitenanschluss entfernt ist, aus den mehreren ersten aktiven Elementen angeordnet ist.
  2. Leistungsmodul nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen dritten Leiter, der dem zweiten Leiter zugewandt ist, wobei das zweite aktive Element dazwischen eingeklemmt ist; einen vierten Leiter, der dem ersten Leiter zugewandt ist, wobei das erste aktive Element dazwischen eingeklemmt ist; und eine zweite Kollektor-Erfassungsverdrahtung, in der die Kollektor-Elektrode des zweiten aktiven Elements und der dritte Leiter über einen zweiten Erfassungsverbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, wobei der zweite Erfassungsverbindungsabschnitt nahe dem zweiten aktiven Element, das am weitesten vom positiven Elektrodenseitenanschluss und negativen Elektrodenseitenanschluss entfernt ist, aus den mehreren zweiten aktiven Elementen angeordnet ist.
  3. Leistungsmodul nach Anspruch 2, wobei der Modulhauptkörper eine rechteckige Form aufweist, und wobei, wenn eine gerade Linie, die den positiven Elektrodenseitenanschluss und den Wechselstromseitenanschluss miteinander verbindet, als erstes Liniensegment definiert ist, eine gerade Linie, die den negativen Elektrodenseitenanschluss und den Wechselstromseitenanschluss miteinander verbindet, als zweites Liniensegment definiert ist, und eine gerade Linie, die den ersten Erfassungsverbindungsabschnitt und den zweiten Erfassungsverbindungsabschnitt miteinander verbindet, als drittes Liniensegment definiert ist, der Wechselstromanschluss, der erste Erfassungsverbindungsabschnitt und der zweite Erfassungsverbindungsabschnitt so angeordnet sind, dass das dritte Liniensegment das erste Liniensegment und das zweite Liniensegment schneidet.
  4. Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei die mehreren ersten aktiven Elemente Elementanordnungsbereiche aufweisen, die entlang der einen Seite in einem Intervall voneinander von der Seite des ersten Erfassungsverbindungsabschnitts in Richtung des Wechselstromseitenanschlusses angeordnet sind, und wobei der erste Erfassungsverbindungsabschnitt außerhalb des aktiven Elements, das am weitesten im Elementanordnungsbereich entfernt ist, vom Wechselstromseitenanschluss gesehen angeordnet ist.
  5. Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei der erste Leiter einen Elementseitenbereichsabschnitt, der auf einer Seite der mehreren ersten aktiven Elemente in einer Dickenrichtung vorgesehen ist, und einen Verdrahtungsseitenbereichsabschnitt, der auf einer Seite entgegengesetzt zur Seite des ersten aktiven Elements in der Dickenrichtung vorgesehen ist, aufweist, und wobei der erste Erfassungsverbindungsabschnitt mit dem Verdrahtungsseitenbereichsabschnitt über ein Metallvereinigungselement verbunden ist und der Wechselstromseitenanschluss mit dem Elementseitenbereichsabschnitt verbunden ist.
  6. Leistungsmodul nach Anspruch 5, wobei der Wechselstromseitenanschluss integral mit dem Elementseitenbereich des ersten Leiters ausgebildet ist.
  7. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Erfassungsverbindungsabschnitt in einer Kollektor-Erfassungsverdrahtung vorgesehen ist, die auf einer Oberfläche einer Isolationsplatte ausgebildet ist.
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