电力转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及为了将直流电力转换为交流电力或将交流电力转换为直流电力而使用的电力转换装置，特别是混合动力车和电动车中使用的电力转换装置。
【背景技术】
[0002]一般而言，电力转换装置包括从直流电源接收直流电力的平滑用的电容器组件、从电容器组件接收直流电力并产生交流电力的逆变器电路和用于控制逆变器电路的控制电路。近年来，要求电力转换装置的高输出功率化。特别是在混合动力车和电动车领域中，有使用电动机作为驱动源的运转时间和运转条件(高输出转矩条件)扩大的倾向，有从直流电源对电力转换装置供给的直流电力增大的倾向。从直流电源供给的直流电力越是增大，该电容器组件中设置的电容器单元和汇流条的发热量越增大。
[0003]为了提高电容器组件的冷却性能，日本特开2009-219270号公报中公开了以用流路包围电容器组件的侧面的方式形成的电力转换装置的一例。
[0004]但是，要求进一步提高电容器组件的冷却性能。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2009-219270号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]本发明的课题是提高电力转换装置中使用的电容器组件的冷却性能。
[0010]用于解决课题的技术方案
[0011]为了解决上述课题，本发明的电力转换装置包括使功率半导体组件和电容器组件冷却的流路形成体，该流路形成体在使电容器组件冷却的第二流路部的上方形成收纳电容器组件的收纳空间，使功率半导体组件冷却的第一流路部在与形成收纳空间的侧壁相对的位置形成。
[0012]由此，电容器组件被电容器组件的底面和侧面冷却，电容器组件的冷却性能提高。
[0013]发明效果
[0014]根据本发明，能够提高电容器组件的冷却性能。
【附图说明】
[0015]图1是表示混合动力车的系统的系统图。
[0016]图2是表示图1所示的电路的结构的电路图。
[0017]图3是用于说明电力转换装置的结构的分解立体图。
[0018]图4是为了说明电力转换装置的整体结构而将其分解为构成要素的立体图。
[0019]图5是为了说明流路形成体12，从底侧观察图4所示的流路形成体12的图。
[0020]图6(a)是表示功率半导体组件300a的外观的立体图。图6(b)是功率半导体组件300a的截面图。
[0021]图7 (a)是立体图，图7(b)是与图6(b)同样地在截面D切断并从方向E观察时的截面图。此外，图7(c)表示翅片305被加压且薄壁部304A变形前的截面图。
[0022]图8是表示从图7所示的状态进一步除去组件壳体304后的功率半导体组件300a的图。图8 (a)是立体图，图8(b)是与图6(b)、图7(b)同样地在截面D切断并从方向E观察时的截面图。
[0023]图9是从图8所示的状态进一步除去第一密封树脂348和配线绝缘部608后的功率半导体组件300a的立体图。
[0024]图10是用于说明组件一次密封体302的组装工序的图。
[0025]图11(a)是表示电容器组件500的外观的立体图。图11(b)是用于说明电容器组件500的内部结构的分解立体图。
[0026]图12是在图3的A-A面切断的电力转换装置200的截面图。
[0027]图13是除去盖8和控制电路基板20，使驱动电路基板22与金属基体板11分解的立体图。
[0028]图14是图13的在面B切断的截面立体图。
[0029]图15是图5所示的流路形成体12的在面C切断的截面图。
[0030]图16是除去盖8、控制电路基板20、金属基体板11和驱动电路基板22后的电力转换装置200的顶面图。
【具体实施方式】
[0031]接着用【附图说明】本发明的实施方式。图1是将本发明的电力转换装置应用于使用发动机和电动机双方行驶的所谓混合动力车的系统图。本发明的电力转换装置不仅能够应用于混合动力车辆，也能够应用于仅通过电动机行驶的所谓纯电动车，此外还能够作为用于驱动一般工业机械所使用的电动机的电力转换装置使用。但是，如以上或以下所说明，本发明的电力转换装置特别在应用于上述混合动力车和上述纯电动车时，在小型化的观点和可靠性的观点和其他许多观点上可以获得优良的效果。应用于混合动力车的电力转换装置与应用于纯电动车的电力转换装置结构大致相同，以应用于混合动力车的电力转换装置作为代表例说明。
[0032]图1是表示混合动力车(以下记为“HEV”)的控制模块的图。发动机EGN和电动发电机MG1、电动发电机MG2产生车辆的行驶用转矩。此外，电动发电机MGl和电动发电机MG2不仅产生旋转转矩，还具有将从外部对电动发电机MGl或电动发电机MG2施加的机械能转换为电力的功能。电动发电机MGl或MG2例如是同步电动机或感应电动机，如上所述，根据运转方法既作为电动机也作为发电机工作。
[0033]发动机EGN的输出侧和电动发电机MG2的输出转矩通过动力分配机构TSM向电动发电机MGl传递，来自动力分配机构TSM的旋转转矩或电动发电机MGl产生的旋转转矩通过变速机TM和差动齿轮DEF向车轮传递。另一方面，再生制动的运转时，旋转转矩从车轮向电动发电机MGl传递，基于供给来的旋转转矩产生交流电力。产生的交流电力如后所述被电力转换装置200转换为直流电力，对高电压用的蓄电池136充电，充电的电力重新被用作行驶能。此外，高电压用的蓄电池136蓄积的电力变少的情况下，能够用电动发电机MG2将发动机EGN产生的旋转能转换为交流电力，接着用电力转换装置200将交流电力转换为直流电力而对蓄电池136充电。从发动机EGN对电动发电机MG2的机械能的传递由动力分配机构TSM进行。
[0034]接着对电力转换装置200进行说明。逆变器电路140和逆变器电路142与蓄电池136经由直流连接器138电连接，在蓄电池136与逆变器电路140或142相互之间进行电力的传递。使电动发电机MGl作为电动机工作的情况下，逆变器电路140基于经由直流连接器138从蓄电池136供给来的直流电力产生交流电力，经由交流连接器188对电动发电机MGl供给。由电动发电机MGl和逆变器电路140构成的结构作为第一电动发电单元工作。同样使电动发电机MG2作为电动机工作的情况下，逆变器电路142基于经由直流连接器138从蓄电池136供给来的直流电力产生交流电力，经由交流端子159对电动发电机MG2供给。由电动发电机MG2和逆变器电路142构成的结构作为第二电动发电单元工作。第一电动发电单元和第二电动发电单元与运转状态相应地具有使双方作为电动机或发电机运转的情况、或者对其分情况使用地运转的情况。此外，也能够使一方不运转而是停止。
[0035]此外，本实施方式中，通过用蓄电池136的电力使第一电动发电单元作为电动单元工作，能够仅用电动发电机MGl的动力进行车辆的驱动。进而，本实施方式中，通过用发动机EGN的动力或来自车轮的动力使第一电动发电单元或第二电动发电单元作为发电单元工作发电，能够进行蓄电池136的充电。
[0036]蓄电池136进而也被用作用于驱动辅助设备用电动机195的电源。辅助设备用电动机例如是驱动空气调节器的压缩机的电动机或驱动冷却用的液压泵的电动机。从蓄电池136对辅助设备用功率组件350供给直流电力，在辅助设备用功率组件350中产生交流电力，并经由交流端子120对辅助设备用电动机195供给。辅助设备用功率组件350具有与逆变器电路140和142基本同样的电路结构和功能，控制对辅助设备用电动机195供给的交流的相位和频率、电力。辅助设备用电动机195的容量比电动发电机MGl、MG2的容量小，因此辅助设备用功率组件350的最大转换电力比逆变器电路140和142小，但是如上所述，辅助设备用功率组件350的基本结构和基本动作与逆变器电路140和142大致相同。此外，电力转换装置200包括用于使对逆变器电路140和逆变器电路142、逆变器电路350B供给的直流电力平滑化的电容器组件500。
[0037]电力转换装置200包括用于从上级的控制装置接收指令和对上级的控制装置发送表示状态的数据的通信用的连接器21。基于来自连接器21的指令，在控制电路172中运算电动发电机MGl和电动发电机MG2、辅助设备用电动机195的控制量，进而运算是作为电动机运转还是作为发电机运转，并基于运算结果产生控制脉冲，对驱动电路174和辅助设备用功率组件350的驱动电路350A供给上述控制脉冲。辅助设备用功率组件350也可以具有专用的控制电路，该情况下上述专用的控制电路基于来自连接器21的指令产生控制脉冲，对辅助设备用功率组件350的驱动电路350A供给。
[0038]驱动电路174基于上述控制脉冲产生用于控制逆变器电路140和逆变器电路142的驱动脉冲。此外，驱动电路350A产生用于驱动辅助设备用功率组件350的逆变器电路350B的控制脉冲。
[0039]接着，用图2说明逆变器电路140和逆变器电路142的电路的结构。图1所示的辅助设备用功率组件350的逆变器电路350B的电路结构也基本与逆变器电路140的电路结构类似，因此在图2中省略逆变器电路350B的具体的电路结构的说明，以逆变器电路140为代表例说明。但是，因为辅助设备用功率组件350的输出电力小，所以使以下说明的构成各相的上臂和下臂的半导体芯片和连接该芯片的电路集中配置在辅助设备用功率组件350中。
[0040]进而，逆变器电路140和逆变器电路142的电路结构和动作也非常类似，因此以逆变器电路140为代表说明。
[0041]其中，以下使用绝缘栅型双极晶体管作为半导体元件，以下简称为IGBT。逆变器电路140与要输出的交流电力的U相、V相、W相构成的三相对应地包括由作为上臂工作的IGBT328和二极管156 ;和作为下臂工作的IGBT330和二极管166构成的上下臂的串联电路150。
[0042]这三相在本实施方式中与电动发电机MGl的电枢绕组的三相的各相绕组对应。三相的各自的上下臂的串联电路150从作为上述串联电路的中点部分的中间电极168输出交流电流，该交流电流通过交流端子159或交流连接器188与作为到电动发电机MGl的交流电力线的以下说明的交流汇流条802连接。
[0043]上臂的IGBT328的集电极电极153经由正极端子157与电容器组件500的正极侧的电容器端子506电连接，下臂的IGBT330的发射极电极经由负极端子158与电容器组件500的负极侧的电容器端子504电连接。
[0044]IGBT328包括集电极电极153、信号用发射极电极155和栅极电极154。此外，IGBT330包括集电极电极163、信号用发射极电极165和栅极电极164。二极管156在集电极电极153与发射极电极之间电连接。此外，二极管166在集电极电极163与发射极电极之间电连接。也可以使用金属氧化物半导体型场效应晶体管(以下简称为MOSFET)作为开关用功率半导体元件。该情况下不需要二极管156和二极管166。作为开关用功率半导体元件，IGBT适合直流电压相对较高的情况，MOSFET适合直流电压相对较低的情况。
[0045]电容器组件500包括多个正极侧的电容器端子506、多个负极侧的电容器端子504、蓄电池正极侧端子509和蓄电池负极侧端子508。来自蓄电池136的高电压的直流电力经由直流连接器138对蓄电池正极侧端子509和蓄电池负极侧端子508供给，并从电容器组件500的多个正极侧的电容器端子506和多个负极侧的电容器端子504对逆变器电路140和逆变器电路142、辅助设备用功率组件350供给。另一方面，从交流电力被逆变器电路140和逆变器电路142转换的直流电力，从正极侧的电容器端子506和负极侧的电容器端子504对电容器组件500供给，并从蓄电池正极侧端子509和蓄电池负极侧端子508经由直流连接器138对蓄电池136供给，在蓄电池136中蓄积。
[0046]控制电路172包括用于对IGBT328和IGBT330的开关时刻进行运算处理的微型计算机(以下记为“微机”)。对微机的输入信息，有对电动发