电力变换装置的制作方法

专利名称：电力变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将输入电力变换成规定的电力后输出的电力变换装置。
背景技术：
作为有关电力变换装置的背景技术，例如专利文献1所示的逆变器装置已经广为 人知。在专利文献l中公开了一种实现变换器的小型化的技术，其通过基台作媒介，按照开 关元件功率模块、平滑电容器及控制组件的顺序，将它们叠加配置在机壳内。
专利文献1中具体记载的是制动力的控制技术。
专利文献1 :JP特开2003-199363号公报 近几年来，对于控制汽车搭载的车辆驱动用电动机的驱动的电力变换装置，提出 了近一步降低成本的要求。这是为了通过电力变换装置的低成本化，实现车辆搭载的电动 驱动系统的低成本化，使车辆驱动的电动化更加普及。从而近一步减少对地球环境的影响， 近一步降低燃料消耗率。 作为实现电力变换装置的低成本化的措施之一，人们想到了将电力变换装置安装 在电动机附近，例如安装在搭载电动机的变速器的壳体中，去掉在电力变换装置和电动机 之间进行电气性连接的布线的方法。为了实现它，例如需要将构成电力变换用主回路的半 导体模块的半导体芯片小型化，从而能够在有限的车载空间中将电力变换装置安装在变速 器的壳体中。 可是，将半导体芯片小型化后，半导体芯片的发热就要增加。这样，从半导体模块
向电力变换装置的内部排放的热量增加后，电力变换装置的内部温度就要上升。因此，在将
包含半导体模块的电力变换装置构成部件配置在一个机壳内的电力变换装置中，必须考虑
给半导体模块以外的电力变换装置构成部件带来的热影响。另外，在上述背景技术中，也没
有考虑这些情况。这样，在通过半导体芯片的小型化实现电力变换装置的小型化之际，需要
减少半导体模块给半导体模块以外的电力变换装置构成部件带来的热影响。 另外，半导体芯片的发热，还起因于半导体的开关动作时的损耗。因此，进一步减
少半导体的开关动作时的损耗，抑制来自半导体芯片的发热后，能够实现半导体芯片的小
型化。为了进一步减少半导体的开关动作时的损耗，进一步减少与半导体模块电连接的电
容器和半导体模块之间的连接导体中的阻抗，至关重要。这样，在通过半导体芯片的小型化
实现电力变换装置的小型化之际，需要减少半导体模块给半导体模块以外的电力变换装置
构成部件带来的热影响。

发明内容
本发明提供能够减少半导体模块给半导体模块以外的构成部件带来的热影响的
电力变换装置。
在这里，本发明的特征在于在收纳构成电力变换用的主电路的半导体模块、与 主电路电连接的电容器、向主电路供给进行电力变换动作的驱动信号的驱动电路、向驱动 电路供给旨在供给驱动信号的控制信号的控制电路的壳体内部，构成具备制冷剂流路而且 由热传导性部件形成旨在形成腔的周壁的冷却腔，至少将半导体模块收纳在该冷却腔的内 部，至少将电容器及控制电路配置在冷却腔的外部。 采用本发明后，因为将半导体模块收纳在由热传导性部件形成周壁的冷却腔中， 所以即使来自半导体模块的散热量增加，也能够抑制将该热向冷却腔的外部散发，至少能 够抑制对于电容器及控制电路而言的热影响。这样，采用本发明后，能够减少半导体模块给 半导体模块以外的构成部件带来的热影响。


图1是表示第1实施例的电力变换装置组件的结构的剖面图。 图2是表示第1实施例的电力变换装置组件的结构的上部平面图。 图3是表示第1实施例的电力变换装置组件的结构的侧面图。 图4是表示第1实施例的电力变换装置组件的结构的侧面图。 图5是表示第1实施例的电力变换装置组件的结构的侧面图。 图6是表示第1实施例的电力变换装置组件的结构的分解立体图。 图7是表示第1实施例的电力变换装置组件的电气性的电路结构的电路图。 图8是表示采用第1实施例的电力变换装置组件的混合动力电动汽车的驱动系统
的结构的方框图。 图9是表示第2实施例的电力变换装置组件的结构的剖面图。 图10是表示第3实施例的电力变换装置组件的结构的剖面图。 图11是表示第4实施例的电力变换装置组件的结构的剖面图。 图12是表示采用第4实施例的电力变换装置组件的混合动力电动汽车的驱动系
统的结构的方框图。 图中20、30-半导体模块；50-电容器；70、71_驱动电路基板；74-控制电路基板； 110、120、160_逆变器装置。
具体实施例方式
下面，参照附图，讲述本发明的实施例。 在以下讲述的实施例中，作为本发明适用的电力变换装置，以热循环及动作环境 等特别严酷的车载用逆变器装置为例进行讲述。车载用逆变器装置，是作为控制车载电动 机的驱动的控制装置，具备车载电机系统，将由构成车载电源的车载电瓶供给的直流电力 变换成规定的交流电力，将获得的交流电力供给车载电动机，从而控制车载电动机驱动的装置。 此外，以下讲述的结构，还可以用于DC/DC换流器及直流斩波器等直流_直流电力 变换装置或交流-直流电力变换装置。另外，以下讲述的结构，还可以用于作为驱动工厂的 设备的电动机的控制装置使用的产业用电力变换装置或家庭的太阳能发电系统，以及驱动 家用电器的电动机的控制装置使用的家用电力变换装置。特别适合于低成本化及小型化的
6电力变换装置。 下面，参照图1 图8，讲述本发明的第1实施例。
首先，使用图8讲述本实施例的混合动力电动汽车。 本实施例的混合动力电动汽车(以下称作"HEV")，是一种电动车辆，具备两个驱 动系统。 一个是将内燃机——发动机104作为动力源的发动机系统。发动机系统主要作为 HEV的驱动源使用。另一个是将电动发电机130、140作为动力源的车载电力系统。车载电 力系统主要作为HEV的驱动源及的HEV电力发生源使用。 在车体(未图示)的前端部，前轮车轴102被可以旋转地支承。在前轮车轴102 的两端，设置着一对前轮101 。在车体的后端部，虽然没有绘出，但是两端设置着一对后轮的 后轮车轴被可以旋转地支承。在本实施例的HEV中，采用所谓前轮驱动方式，即将前轮101 作为被动力驱动的主动轮、将未图示的后轮作为跟着旋转的从动轮。但是也可以采用相反 的方式即后轮驱动方式。 在前轮车轴102的中央部，设置着前轮侧差动齿轮(以下称作"前轮侧DEF") 103。 前轮车轴102与前轮侧DEF103的输出侧机械性地连接。前轮侧DEF103的输入侧与变速器 105的输出轴机械性地连接。前轮侧DEF103，是差动式动力分配机构，将被变速器105变速 后传递的旋转驱动力，分配给左右的前轮车轴102。变速器105的输入侧与电动发电机130 的输出侧机械性地连接。电动发电机130的输入侧，通过动力分配机构150作媒介，与发动 机104的输出侧及电动发电机140的输出侧机械性地连接。 此夕卜，电动发电机130、140及动力分配机构150，收纳在变速器105的壳体的内部。
动力分配机构150，是由齿轮151 158构成的差动机构。在这里，齿轮153 156 是伞齿轮，齿轮151、 152、 157、 158正齿轮。电动发电机130的动力被直接传递给变速器150。 电动发电机130的轴和齿轮157同轴。这样，在不向电动发电机130供给驱动电力时，传递 给齿轮157的动力就原封不动地传递给变速器150的输入侧。发动机104动作后，齿轮151 被驱动，发动机104的动力由齿轮151传递给齿轮152，接着由齿轮152传递给齿轮154及 齿轮156，再接着由齿轮154及齿轮156传递给齿轮158，最终传递给齿轮157。电动发电 机140动作后，齿轮153被驱动，电动发电机140的旋转由齿轮153传递给齿轮154及齿轮 156，再接着由齿轮154及齿轮156传递给齿轮158，最终传递给齿轮157。
此外，作为动力分配机构150，还可以采用行星齿轮机构等其它机构。
电动发电机130，是在转子中具备励磁用的永久磁铁的同步机，向定子的电枢线圈 供给的交流电力，被逆变器装置110控制，从而控制其驱动。电动发电机140也是和电动发 电机130同样的同步机，其驱动被逆变器装置120控制。逆变器装置110U20与电瓶106 电连接，可以由电瓶106向逆变器装置110、120供给的电力，也可以由逆变器装置110、 120 向电瓶106的供给电力。 在本实施例中，具备两个电动发电单元——由电动发电机130及逆变器装置110 构成的第一电动发电单元和由电动发电机140及逆变器装置120构成的第二电动发电单 元，并按照运行状态分别使用它们。就是说在利用来自发动机104的动力驱动车辆的情况 下，辅助车辆的驱动力矩时，将第二电动发电单元作为发电单元，利用发动机104的动力使 其发电，再利用发电后获得的电力使第一电动发电单元作为电动单元动作。另外，在同样的 情况下，辅助车辆的车速时，将第一电动发电单元作为发电单元，利用发动机104的动力使其发电，再利用发电后获得的电力使第二电动发电单元作为电动单元动作。 另外，在本实施例中，利用电瓶106的电力使第一电动发电单元作为电动单元动
作后，能够只利用电动发电机130的动力驱动车辆。 进而，在本实施例中，将第一电动发电单元或第二电动发电单元作为发电单元，利 用发动机104的动力或来自车轮的动力，使其动作发电后，能够给电瓶106充电。
接着，使用图7，讲述本实施例的逆变器装置110U20的电气性的电路结构。
本实施例的逆变器装置110、 120，以合成一个的形态，作为一个逆变器装置组件构 成。在逆变器装置组件中，设置着逆变器装置110的半导体模块20、逆变器装置120的半导 体模块30、电容器50、在逆变器装置110的电路驱动基板70上安装的驱动电路92、在逆变 器装置120的电路驱动基板71上安装的驱动电路94、驱动在控制驱动基板74上安装的控 制电路和在连接器基板72上安装的连接器73及电容器50的放电电路(未图示)的驱动 电路91和电流传感器95 、96。 此外，在本实施例中，为了易于区别电源系统和信号系统，分别用实线表示电源系 统，用虚线表示信号系统。 半导体模块20、30，构成对应的逆变器装置110U20的电力变换用主电路，具备多 个开关用功率半导体元件。半导体模块20、30，接收对应的驱动电路92、94输出的驱动信号 后动作，将高压电瓶HBA等供给的直流电力变换成三相交流电力，将该电力供给对应的电 动发电机130、 140的电枢绕组。主电路是三相桥式电路，三相的串联电路在电瓶106的正 极侧和负极侧之间电气性地并联后构成。 串联电路又称作"臂"，由上臂侧开关用功率半导体元件和下臂侧开关用功率半导 体元件电气性串联后构成。在本实施例中，作为开关用功率半导体元件，使用IGBT(绝缘栅 极型双极性晶体管)21。 IGBT21具备集电极、发射极及栅极等三个电极。在IGBT21的集电 极和发射极之间，电气性地连接着二极管38。 二极管38具备阴极和阳极的2个电极，其阴 极与IGBT21的集电极电连接，其阳极与IGBT21的发射极电连接，从而使从IGBT21的发射 极朝着集电极的方向成为正向。 作为开关用功率半导体元件，还可以使用MOSFET(金属氧化物半导体型场效应晶 体管)。MOSFET具备漏极、源极及栅极等三个电极。此外，因为MOSFET在源极和漏极之间 具有从漏极朝着源极的方向成为正向的寄生二极管，所以不需要如IGBT那样另外设置二 极管。 各相的臂由IGBT21的源极和IGBT21的漏极电气性地串联而成。此外，在本实施例 中，只绘出一个各相的各上下臂的IGBT，但是也有多个IGBT21电气性地并联而成的情况。 在本实施例中，如后文所述，各相的各上下臂由三个IGBT构成。 各相的各上下臂的IGBT21的漏极与电瓶106的正极侧电连接，各相的各上下臂的 IGBT21的源极与电瓶106的负极侧电连接。各相的各臂的中点(上臂侧IGBT的源极和下 臂侧IGBT的漏极的连接部分)，与对应的电动发电机130U40的对应的相的电枢绕组电连 接。 驱动电路92、94构成对应的逆变器装置110U20的驱动部分，根据控制电路93输 出的控制信号(控制值)，产生旨在驱动IGBT21的驱动信号。在各自的电路中产生的驱动 信号，向对应的半导体模块20、30输出。驱动电路92、94是由在一个电路中集成与各相的各上下臂对应的多个电路的所谓6inl式集成电路构成的部件。作为与各相的各上下臂对 应的电路，具备接口电路、栅极电路、异常检出电路等。 控制电路93构成逆变器装置110U20的控制部，由演算旨在使多个开关用功率半 导体元件动作(接通*断开)的控制信号(控制值)的微机构成。来自上位控制装置的转 矩指令信号(转矩指令值)、来自电流传感器95、96及电动发电机130、140搭载的旋转传感 器的检知信号(传感器值)，输入控制电路93。控制电路93根据这些输入信号，演算控制 信号(控制值)，向驱动电路92、94输出。 连接器73，是为了在逆变器装置110U20的内部和外部的控制装置之间进行电连 接的部件。 电容器50，是为了抑制IGBT21的动作产生的直流电压的变动而构成平滑电路的 部件，与半导体模块20、30的直流侧电气性地并联。 驱动电路91是旨在驱动为了对电容器50蓄积的电荷进行放电而设置的放电电路 (未图示)的部件。 接着，使用图1 图6，讲述上述逆变器装置110U20的实际结构。 本实施例的逆变器装置组件，具备在下部壳体13上安装第2底座12、在第2底座
12上安装第1底座11、在第1底座11上安装上部壳体10后形成的壳体(变换器壳体)。
壳体是在整体上带着圆弧的立方体状的容器。壳体的构成部件全部由铝制的热传导性部件构成。 壳体的内部，在上下二个方向上，被板状的第l底座ll和Ji字形的第2底座12 分离成2个，形成全周(周壁、上壁、下壁)都被热传导性部件包围的两个冷却腔。在形成 两个冷却腔的交界壁的第1底座11及第2底座12中，形成旨在使制冷剂(冷却水)流动 的两个制冷剂流路28。采用以上的方法构成壳体后，两个冷却腔就被热性隔开，能够抑制一 个冷却腔对另一个冷却腔的热影响。 在壳体上部的冷却腔中，收纳壳体的纵向长、横向短的尺寸的半导体模块20、30， 从而使它们在壳体的横向上并列，而且配置在制冷剂流路28的上部。这样，半导体模块20、 30就与制冷剂流路28热性连接，IGBT21动作后产生的热被制冷剂冷却。因此，能够抑制半 导体模块20、30散发的热对下部的冷却腔的影响。 在壳体的纵向的一侧的侧端面，设置着与制冷剂流路28的一侧连通的入口配管 15和与制冷剂流路28的另一侧连通的出口配管16。制冷剂流路28的每一个都从壳体的 纵向的一侧朝着另一侧平行延伸，在壳体的纵向的另一侧的端部互相连通。就是说，U字形 地形成制冷剂流路28。 在第1底座11的每一个形成制冷剂流路28的部位上，设置着传热板23。传热板 23是沿着制冷剂流路28从壳体的纵向的一侧朝着另一侧延伸的长方形的部件，是构成制 冷剂流路28的一个面的板状部件。这样，传热板23就被流过制冷剂流路28的制冷剂直接 冷却。传热板23由铝制或铜制的热传导性部件构成，在该制冷剂流路28侧的面上，设置着 向制冷剂流路28内部突出的冷却散热片(未图示)。这样，能够增加利用制冷剂的冷却面 积，提高利用制冷剂的冷却效果。 在传热板23的各自的上面，沿着传热板23的外周缘，直立设置模块外壳24。模块 外壳24朝着壳体的纵向，将传热板23的上面上的区域分割成三个区域，形成按照各相收纳IGBT21和二极管38的收纳腔。 在模块外壳24的纵向延伸的侧壁、即位于和半导体模块20、30相对侧的侧壁上， 在每个收纳腔中对应地设置直流正极侧模块端子26及直流负极侧模块端子33。直流正极 侧模块端子26及直流负极侧模块端子33，从模块外壳24的侧壁朝着上方突出。在与直流 正极侧模块端子26及直流负极侧模块端子33的突出侧相反的一侧，到达收纳腔的内部，其 表面露出模块外壳24的表面。这样，在各收纳腔的内部，形成直流正极侧模块电极36及直 流负极侧模块电极37。 在模块外壳24的纵向延伸的侧壁、即位于和半导体模块20、30相对侧的相反侧的 侧壁上，在每个收纳腔中对应地设置交流模块端子27。交流模块端子27从模块外壳24的 侧壁朝着上方突出。在与交流模块端子27的突出侧相反的一侧，到达收纳腔的内部，其表 面露出模块外壳24的表面。这样，在各收纳腔的内部，形成交流模块电极35。
在各收纳腔的传热板23的上面，朝着壳体的纵向(长边方向)，并列设置两个绝缘 基板22。在各绝缘基板22的上面，朝着壳体的纵向，并列设置两个板状的布线部件39。在 各收纳腔的两个绝缘基板22的一侧设置的布线部件39 —侧，与直流正极侧模块电极36电 连接。在各收纳腔的两个绝缘基板22的另一侧设置的布线部件39 —侧，与直流负极侧模 块电极37电连接。在各收纳腔的两个绝缘基板22上设置的布线部件39另一侧，与交流模 块电极35电连接。这些电连接利用导电性的金属丝29进行。 在各收纳腔的两个绝缘基板22上设置的布线部件39的一侧的上面，朝着壳体的 横向(短边方向)，并列安装着三个IGBT21和二极管38，它们朝着壳体的纵向排列。这样， 分别构成各相的上下臂。IGBT21和二极管38，与和交流模块电极35电连接的布线部件39 电连接。IGBT21的栅电极，与连接器25电连接。这些电连接利用导电性的金属丝29进行。 在模块外壳24的传热板23的上面的形成三个区域的四个侧壁上，分别设置连接器25。
在模块外壳24的上部，设置板状的模块壳盖34。模块壳盖34覆盖模块外壳24的 上部开口部，构成堵住收纳腔的上壁，由和模块外壳24相同的绝缘树脂形成。在模块壳盖 34的上面，设置布线薄片31、与布线薄片31电连接的布线连接器32。布线薄片31与从在 模块壳盖34上设置的贯通孔朝上方突出的连接器25电连接。布线连接器32利用被未图 示的布线与电路驱动基板70、71的驱动电路92、94电连接。 在壳体的下部的冷却腔内，收纳电容器50、电路驱动基板70、71、控制基板74及连
接器基板72。 电容器50配置在第2底座12的中央(被Ji字形的两条腿包围的区域)的下方 侧，从而与半导体模块20、30的直流侧邻近配置。电容器50由壳体的高度方向的断面形状 为长圆形状的4个电解电容器构成。4个电解电容器，在壳体的纵向和横向上各并列配置两 个，从而使其纵向和壳体的纵向朝着相同的方向，通过保持带52作媒介，收纳在电容器外 壳51的内部。电容器外壳51是上部敞开的热传导性容器，外壳上部的凸缘部和第2底座 12的Ji字形的两条腿的下端部接触。这样，能够热性连接电容器50和制冷剂流路28，利 用制冷剂冷却电容器50。 各电解电容器，具备贯通堵塞电容器外壳53的上部的开口部的电容器盖54的正 极侧电容器端子57及负极侧电容器端子58。正极侧电容器端子57及负极侧电容器端子 58是板状的元件，面向横向地相对，从横向夹住与电容器盖54 —体形成的板状的绝缘部件55。在电容器外壳53内收纳4个电解电容器之际，使在横向上互相邻接的元件彼此的纵向 位置不同地设置电容器端子。 驱动电路基板70配置在半导体模块20侧的第2底座12的下方侧的被n字形腿 中的一条和第2底座12的凸缘部包围的区域。驱动电路基板71配置在半导体模块30侧的 第2底座12的下方侧的被Ji字形腿中的另一条和第2底座12的凸缘部包围的区域。驱 动电路基板70、71与第2底座12热性连接。这样，能够使制冷剂流路28和驱动电路基板 70、71热性连接，能够利用制冷剂冷却驱动电路基板70、71。 控制电路基板74与电容器外壳53的横向的一侧(半导体模块30侧)的侧面相 对地设置。控制电路基板74与第2底座12热性连接。这样，能够使制冷剂流路28和控制 电路基板74热性连接，能够利用制冷剂冷却控制电路基板74。 连接器基板72与电容器外壳53的横向的另一侧(半导体模块20侧)的侧面相 对地设置。连接器基板72与第2底座12热性连接。这样，能够使制冷剂流路28和连接器 基板72热性连接，能够利用制冷剂冷却连接器基板72。连接器73从壳体的纵向的另一侧 的侧端面向外部突出。 电容器50和半导体模块20、30被直流侧连接导体40电连接。直流侧连接导体40 是在第1底座11的中央部及第2底座12的中央部设置的长孔(朝壳体的纵向长的孔)，通 过贯通壳体的高度方向的贯通孔作媒介，延伸到上下的冷却腔。 直流侧连接导体40是通过绝缘薄片43作媒介，在壳体的横向上层叠朝着壳体的 纵向延伸的板状的直流正极侧汇流条45和朝着壳体的纵向延伸的板状的直流负极侧汇流 条44，与直流正极侧汇流条45 —体形成直流正极侧模块端子42和正极侧电容器端子46， 而且与直流负极侧汇流条44 一体形成直流负极侧模块端子41和正极侧电容器端子47的 层叠结构的布线部件。采用这种结构后，能够使半导体模块20、30和电容器50之间成为低 阻抗，能够抑制IGBT21进行开关动作时的损耗引起的发热。 直流正极侧模块端子42，在直流正极侧模块端子33从模块外壳24向上方突出的 位置中，从直流正极侧汇流条45的上部朝着上方延伸，面向壳体的横向地与直流正极侧模 块端子33相对，利用螺钉等固定单元，固定在直流正极侧模块端子33上，从而和直流正极 侧模块端子33电气性地连接。直流负极侧模块端子41，在直流负极侧模块端子26从模块 外壳24向上方突出的位置中，从直流负极侧汇流条44的上部朝着上方延伸，面向壳体的横 向地与直流负极侧模块端子26相对，利用螺钉等固定单元，固定在直流负极侧模块端子26 上，从而和直流负极侧模块端子26电气性地连接。 正极侧电容器端子46及正极侧电容器端子47在电容器端子突出的位置中，从直 流正极侧汇流条45及直流负极侧汇流条44的下部朝着下方延伸，面向壳体的横向地从壳 体的横向上夹住电容器端子，和同极的电容器端子相对后，利用螺钉等固定单元，固定在同 极的电容器端子上，从而和同极的电容器端子电气性地连接。采用这种布线结构后，能够使 从直流正极侧汇流条45及直流负极侧汇流条44到各电容器端子为止的布线部分的正极侧 和负极侧也互相相对，能够获得阻抗更低的布线部件，能够进一步抑制IGBT21进行开关动 作时的损耗引起的发热。 在壳体的纵向的另一侧端部，设置着直流端子80。直流端子80具备直流正极侧外 部端子82、直流负极侧外部端子81、直流正极侧连接端子86、直流负极侧连接端子85、连接直流正极侧外部端子82和直流正极侧连接端子86的直流正极侧汇流条84、连接直流负极 侧外部端子81和直流负极侧连接端子85的直流负极侧汇流条83。 直流正极侧外部端子82及直流负极侧外部端子81，与通过安装在壳体的纵向的 另一侧的侧端面设置的贯通孔17上的连接器作媒介延伸的外部电缆电连接。直流正极侧 汇流条84和直流负极侧汇流条83朝着半导体模块20、30 —侧延伸，以便面向壳体的横向 地相对。直流正极侧连接端子86与直流正极侧模块端子33、42电连接，直流负极侧连接端 子86与直流负极侧模块端子26、41电连接。 在上部外壳10的上面设置的孔18，是对直流正极侧外部端子82及直流负极侧外 部端子81和外部电缆进行连接作业时使用的孔，不进行该作业时用盖子堵上。
在壳体内部的横向的两端上，分别配置三相的交流汇流条60。交流汇流条60通过 在第1底座11及第2底座12的壳体的横向的端部上设置的上下方向(壳体的高度方向) 的贯通孔作媒介，从下部的冷却腔向上部的冷却腔延伸。在位于上部的冷却腔的交流汇流 条60的一端侧，形成交流侧模块端子61 ，面向壳体的横向，与交流侧模块端子27相对，利用 螺钉等固定单元，固定在交流侧模块端子27上，从而和交流侧模块端子27电气性地连接。 在位于下部的冷却腔的交流汇流条60的另一端侧，形成和到达电动发电机130U40的外部 电缆的外部连接端子62，被端子支架63保持。 此外，符号14是为了将逆变器装置组件的壳体固定在变速器105的壳体或发动机 104及变速器105的壳体上的安装腿，采用SUS等刚体，确保强度。另外还采用弯曲形状，使 其具有弹性，以便抑制来自变速器105及发动机104的振动。 在以上讲述的本实施例中，由于在逆变器装置组件的壳体内，形成四周被热传导 性部件包围的冷却腔，将半导体模块20、30收纳在该腔中，所以随着IGBT21的小型化，即使 IGBT21的发热增加，来自半导体模块20、30的散热增加，也能够抑制将该热向冷却腔的外 部排放，能够降低对于电容器50等逆变器装置的其它的构成部件的热影响。
[实施例2] 下面，参照图9 ，讲述本发明的第2实施例。 本实施例是第1实施例的改良例，对于相同的构成要素，赋予相同的符号，不再赘 述。 本实施例和第1实施例不同的部分，是在收纳半导体模块20、30的冷却腔的上部，
形成外周都被上部外壳10和第2上部外壳19包围的第3冷却腔，将集驱动电路基板、控制
电路基板和连接器基板于一身的基板97收纳在其中。 半导体模块20、30的布线薄板和基板97被布线部件98电连接。 电容器50的电容器外壳被省略，由第2底座12的Ji字形的腿代替。因此，第2
底座12的Ji字形的腿延伸到下部外壳13的底部为止地形成。 另外，安装腿采用中空结构，与交流外部端子62电连接的电力电缆64通过其中 后，被引导到变速器105的壳体内。这样，容易将电力电缆64引导到变速器105的壳体内， 能够使电力电缆64和电动发电机130U40连接。 在本实施例中，也和上例同样，随着IGBT21的小型化，即使IGBT21的发热增加，来 自半导体模块20、30的散热增加，也能够抑制将该热向冷却腔的外部排放，能够降低对于 电容器50等逆变器装置的其它的构成部件的热影响。
12
[实施例3] 下面，参照图IO，讲述本发明的第3实施例。 本实施例是第1实施例的改良例，对于相同的构成要素，赋予相同的符号，不再赘 述。 本实施例和第1实施例不同的部分，是在收纳半导体模块20、30的冷却腔中，一起 收纳驱动电路基板70、71和交流汇流条60、端子支架63。 另外，在收纳半导体模块20、30的冷却腔的下方，利用第2底座12形成第2冷却 腔，进而在其下方，利用第2底座12形成两个第3冷却腔。在第2冷却腔中，收纳电容器 50 ;在一个第3冷却腔中，收纳控制电路基板74 ;在另一个第3冷却腔中，收纳连接器基板 72。电容器50成为卧式，朝着壳体的横向分成两个后被收纳。这样，直流侧连接导体40也 被分为半导体模块20侧和半导体模块30侧后构成。此外，虽然直流侧连接导体40的结构 和第1实施例同样，但是各端子的弯曲方法却有一部分变化。另外，在直流侧连接导体40 中一体形成直流正极侧外部端子82和直流负极侧外部端子81。 此外，符号99是将驱动电路基板70电路驱动基板71、布线薄片31电连接的连接 器布线。 在本实施例中，也和上例同样，随着IGBT21的小型化，即使IGBT21的发热增加，来 自半导体模块20、30的散热增加，也能够抑制将该热向冷却腔的外部排放，能够降低对于 电容器50等逆变器装置的其它的构成部件的热影响。
[实施例4] 下面，参照图11及图12，讲述本发明的第4实施例。 本实施例是第1实施例的改良例，对于相同的构成要素，赋予相同的符号，不再赘 述。 本实施例和第1实施例不同的部分，是后轮201也被电动发电机160驱动。因此， 在本实施例中，具备一组逆变器装置150。电动发电机160的动力被减速器204减速后，传 递给后轮侧差动齿轮203，再由后轮侧差动齿轮203传递给后轮车轴202。就是说，在本实 施例中，构成四轮驱动式的混合汽车。逆变器装置150与电瓶106连接。将电动发电机160 作为电动机使用时，由电瓶106向逆变器装置150供给电力；将电动发电机160作为发电机 使用时，由逆变器装置150向电瓶106供给电力。 逆变器装置150的结构，在将第3实施例的逆变器装置组件作为在壳体的横向中 央切断后获得的左半侧的结构的同时，还如第2实施例的逆变器装置组件那样，在收纳半 导体模块30的冷却腔的上部形成第3冷却腔，将集驱动电路基板、控制电路基板和连接器 基板于一身的基板97收纳在其中。 另外，电力电缆64如第2实施例的逆变器装置组件那样，通过中空结构的安装腿 14，被引导到变速器105的壳体内。 另外，作为逆变器装置150的结构，可以原封不动地使用将第1 第3实施例的逆
变器装置组件作为在壳体的横向中央切断后获得的左半侧或右半侧的结构。 在本实施例中，也和上例同样，随着IGBT21的小型化，即使IGBT21的发热增加，来
自半导体模块20、30的散热增加，也能够抑制将该热向冷却腔的外部排放，能够降低对于
电容器50等逆变器装置的其它的构成部件的热影响。
权利要求
一种电力变换装置，其特征在于在壳体的内部具有半导体模块，该半导体模块构成电力变换用的主电路；电容器，该电容器与所述主电路电连接；驱动电路，该驱动电路向所述主电路供给用于使所述电力变换进行动作的驱动信号；控制电路，该控制电路向所述驱动电路供给用于进行所述驱动信号的供给的控制信号；以及冷却腔，该冷却腔具备制冷剂流路，所述冷却腔，由热传导性部件形成腔壁，在所述冷却腔的内部，至少收纳所述半导体模块，在所述冷却腔的外部，至少配置所述电容器及所述控制电路。
2. 如权利要求l所述的电力变换装置，其特征在于在所述冷却腔的下部，配置所述制 冷剂流路；所述电容器，配置在所述冷却腔的下方，并由所述制冷剂流路与所述半导体模块热性 隔开，而与所述制冷剂流路热性连接。
3. 如权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于在所述壳体的内部，所述冷却腔配置在最上部。
4. 如权利要求2或3所述的电力变换装置，其特征在于所述控制电路，在与所述制冷 剂流路热性连接的状态下，配置在所述冷却腔的上方。
5. 如权利要求2或3所述的电力变换装置，其特征在于所述控制电路，在与所述制冷 剂流路热性连接的状态下，配置在所述冷却腔的下方。
6. 如权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于所述控制电路，配置在所述电容器 的下方。
7. 如权利要求4所述的电力变换装置，其特征在于所述驱动电路，在与所述制冷剂流 路热性连接的状态下，和所述控制电路一起配置在所述冷却腔的上方。
8. 如权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于所述驱动电路，在与所述制冷剂流 路热性连接的状态下，和所述控制电路一起配置在所述冷却腔的下方。
9. 如权利要求2或3所述的电力变换装置，其特征在于所述驱动电路，在与所述制冷剂流路热性连接的状态下，收纳在所述冷却腔内。
10. —种电力变换装置，其特征在于在壳体的内部具有半导体模块，该半导体模块具备用于将输入的电力变换成规定的电力后输出的开关用 半导体元件；平滑用电容器，该平滑用电容器与所述半导体元件电连接；驱动电路，该驱动电路根据控制信号，向所述半导体元件供给用于驱动所述半导体元 件的驱动信号；以及控制电路，该控制电路向所述驱动电路供给所述控制信号， 在所述壳体的内部，形成其它腔，所述其它腔，具备制冷剂流路，而且是由热传导性部件来形成构成腔的隔壁的隔热腔， 从而抑制从腔内向腔外的散热，在所述隔热腔的内部，至少收纳所述半导体模块，在所述隔热腔的外部，至少配置所述平滑电容器及所述控制电路。
11. 如权利要求10所述的电力变换装置，其特征在于在所述隔热腔的下部，配置所述 制冷剂流路；所述电容器，配置在所述隔热腔的下方，并由所述制冷剂流路与所述半导体模块热性 隔开，而与所述制冷剂流路热性连接。
12. 如权利要求ll所述的电力变换装置，其特征在于在所述壳体的内部，所述隔热腔 配置在最上部。
13. —种电力变换装置，其特征在于在壳体的内部具有半导体模块，该半导体模块利用半导体元件的开关动作，将输入的电力变换成规定的 电力后输出；电容器，该电容器在所述半导体元件的直流侧构成平滑电路；驱动电路，该驱动电路向所述半导体元件供给用于使所述半导体元件动作的驱动信 号；以及控制电路，该控制电路向所述驱动电路供给用于生成所述驱动信号的控制信号， 所述壳体的内部，被分离成多个部分，所述壳体的被分离的内部中的一个部分，由热传导性部件包围而形成，并具备制冷剂 流路，而且至少收纳所述半导体模块，所述壳体的被分离的内部的其余部分，至少收纳所述电容器及所述控制电路。
14. 如权利要求13所述的电力变换装置，其特征在于在所述壳体的被分离的内部中 的一个部分的下部，形成所述壳体的被分离的内部中的其余部分的一个部分；在所述壳体的被分离的内部中的一个部分与所述壳体的被分离的内部中的其余部分 的一个部分之间，配置所述制冷剂流路；所述电容器，收纳于所述壳体的被分离的内部中的其余部分的一个部分中，并由所述 制冷剂流路与所述半导体模块热性隔开，而与所述制冷剂流路热性连接。
15. 如权利要求13所述的电力变换装置，其特征在于在所述壳体的内部，所述壳体的 被分离的内部中的一个部分形成在最上部。
16. 如权利要求1 、 10、 13任一项所述的电力变换装置，其特征在于 应用于将内燃机和电动机作为车辆的驱动源，使所述内燃机及所述电动机输出的动力通过变速器传递给车轴，而且在所述变速器的壳体的内部配置所述电动机的混合动力汽车 中时，隔着热传导性小于所述热传导性部件的刚体，配置在所述变速器的壳体上或所述变 速器的壳体上和所述内燃机的壳体上。
17. 如权利要求16所述的电力变换装置，其特征在于具有将所述半导体模块与所述 电动机电连接的布线部件，所述刚体为中空，所述布线部件穿过所述中空的部分，到达所述变速器的壳体的内部，与所述电动机连接。
18. —种电力变换装置，其特征在于在壳体的内部具有 半导体模块，该半导体模块构成电力变换用的主电路； 电容器，该电容器与所述主电路电连接；驱动电路，该驱动电路向所述主电路供给用于使所述电力变换进行动作的驱动信号； 控制电路，该控制电路向所述驱动电路供给用于进行所述驱动信号的供给的控制信 号；以及布线部件，该布线部件将所述电容器与所述半导体模块之间电连接， 所述半导体模块与所述电容器接近配置，所述布线部件，由隔着绝缘部件层叠了与正极侧板状布线端子一体形成的正极侧板状 布线导体和与负极侧板状布线端子一体形成的负极侧板状布线导体所构成，所述电容器，具备隔着绝缘部件层叠了正极侧板状电容器端子和负极侧板状电容器端 子的电容器端子，所述电容器和所述布线部件中，由所述正极侧板状布线端子和所述负极侧板状布线端 子夹住所述电容器端子，并使同极彼此相对，而且由该夹住的方向将所述电容器端子、所述 正极侧板状布线端子及所述负极侧板状布线端子固定而连接。
19. 如权利要求18所述的电力变换装置，其特征在于在所述壳体的内部，形成有具备 制冷剂流路的冷却腔；所述冷却腔，由热传导性部件形成用于形成腔的周壁； 所述冷却腔的内部，至少收纳所述半导体模块。
20. 如权利要求19所述的电力变换装置，其特征在于在所述冷却腔的下部，配置所述 制冷剂流路；所述电容器，配置在所述冷却腔的下方，并由所述制冷剂流路与所述半导体模块热性 隔开，而与所述制冷剂流路热性连接。
21. 如权利要求20所述的电力变换装置，其特征在于在所述壳体的内部，所述冷却腔配置在最上部。
全文摘要
电力变换装置，在收纳构成电力变换用的主电路的半导体模块(20、30)、与主电路电连接的电容器(50)、具备向主电路供给进行电力变换动作的驱动信号的驱动电路的驱动电路基板(70、71)、具备向驱动电路供给旨在供给驱动信号的控制信号的控制电路的控制电路基板(74)的壳体内部，构成具备制冷剂流路(28)而且由热传导性部件形成旨在形成腔的周壁的冷却腔，至少将半导体模块(20、30)收纳在该冷却腔的内部，至少将电容器(50)及控制电路基板(74)配置在冷却腔的外部。能够减少半导体模块给半导体模块以外的构成部件带来的热影响。
文档编号H02M7/48GK101777849SQ20101012317
公开日2010年7月14日 申请日期2007年1月17日 优先权日2006年1月17日
发明者中村卓义, 中津欣也, 斋藤隆一, 船户祐树, 须贺卓 申请人:株式会社日立制作所