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(也称为“变换”)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(也称为“电力变换装置”)，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，电力转换装置具备接受直流电力并产生交流电力的逆变电路和用于控制逆变电路的控制电路。近年来，要求电力转换装置的小型化。特别是在混合动力车和电动车的领域中，要求搭载在车室外的特别是发动机室的尽可能小的空间中，为了进一步提高对车辆的搭载性能，要求进一步小型化。
[0003]此外，有用作驱动源的电动机的运转时间和运转条件(高输出转矩条件)扩大的倾向，也同时要求提高电力转换装置的可靠性。
[0004]日本特开2008-29094号公报中公开了为了使电力转换装置小型化，而缩短驱动电路基板的配线距离的一例。
[0005]但是，要求电力转换装置的进一步小型化和可靠性的提高。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献1:日本特开2008-29094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的小型化和可靠性。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]为了解决上述课题，本发明的电力转换装置具备:功率半导体模块，其具有将直流电流转换(也称为“变换”)为交流电流的功率半导体元件；驱动电路基板，其搭载有驱动所述功率半导体元件的驱动电路；交流侧中继导体，其传递所述交流电流；和交流连接器，所述功率半导体模块具有:与所述交流侧中继导体连接的交流侧端子；和与所述驱动电路基板连接的所述控制侧端子，所述交流连接器隔着所述驱动电路基板配置在与所述功率半导体模块相反的一侧，所述驱动电路基板具有:从低电压向高电压进行变压并将变压得到的电压供给至所述驱动电路的变压器；和将该变压器与所述驱动电路连接的配线，所述驱动电路基板形成有隔着所述驱动电路配置在与所述变压器相反的一侧的贯通孔，所述交流侧中继导体通过所述贯通孔与所述所述交流侧连接器连接。
[0012]由此，驱动电路基板的电路配线变得容易，能够实现驱动电路基板的电路的集成化，能够期待电力转换装置的小型化。变压器的弱电类电路难以受到交流侧中继导体中流动的交流电压的电压变动的影响，能够提高电力转换装置的可靠性。
[0013]发明的效果
[0014]根据本发明，能够使电力转换装置进一步小型化，提高可靠性。
【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(也称为“构成部件”)的立体图。
[0019]图5是为了说明流路形成体12，从底侧观看图4所示的流路形成体12时的图。
[0020]图6 (a)是表示功率半导体模块300a的外观的立体图。图6 (b)是功率半导体模块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看时的截面图。此外，图7(c)表示翅片305被加压、薄壁部304A变形前的截面图。
[0022]图8是表不从图7所不的状态进一步除去模块壳体304后的功率半导体模块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看时的截面图。
[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后的功率半导体模块300a的立体图。
[0024]图10是用于说明模块一次密封体302的组装工序的图。
[0025]图11(a)是表示电容器模块500的外观的立体图。图11(b)是用于说明电容器模块500的内部结构的分解立体图。
[0026]图12是在图3的A-A面切时的电力转换装置200的截面图。
[0027]图13是除去盖8和控制电路基板20，将驱动电路基板22和金属底板11分解后的立体图。
[0028]图14是在图13的面B切时的截面立体图。
[0029]图15是在图5所示的流路形成体12的面C切时的截面图。
[0030]图16是除去盖8、控制电路基板20、金属底板11和驱动电路基板22后的电力转换装置200的俯视图(即，上表面图)。
[0031]图17是驱动电路基板22的仰视图(也称为“下表面图”或“底面图”)。
【具体实施方式】
[0032]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进行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，也能够应用于仅利用电动机进行行驶的所谓电动车，此外还能够作为用于对一般工业机械所使用的电动机进行驱动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电动车时，在小型化的观点或可靠性的观点以及其他许多观点上能够获得优良的效果。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进行说明。
[0033]图1是表示混合动力车(以下记为“HEV”)的控制框图的图。发动机EGN、电动发电机MG1、和电动发电机MG2产生车辆行驶用转矩。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。
[0034]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被传递至电动发电机MG1，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，通过变速器(transmiss1n，也称为“传动装置”)TM和差动齿轮DEF被传递至车轮。另一方面，再生制动的运转时，旋转转矩从车轮被传递至电动发电机MG1，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地被电力转换装置200转换为直流电力，对高电压用的电池136充电，充电的电力重新被用作行驶能量。此外，在高电压用的电池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，对电池136充电。机械能从发动机EGN对电动发电机MG2的传递由动力分配机构TSM进行。
[0035]接着对电力转换装置200进行说明。逆变电路140和逆变电路142，经电池136以及直流连接器138电连接，在电池136与逆变电路140或142相互之间进行电力的授受(即，传递)。在使电动发电机MGl作为电动机工作的情况下，逆变电路140基于经直流连接器138从电池136供给的直流电力产生交流电力，经交流连接器188对电动发电机MGl供给。由电动发电机MGl和逆变电路140构成的结构作为第一电动发电单元工作。同样，在使电动发电机MG2作为电动机工作的情况下，逆变电路142基于经直流连接器138从电池136供给的直流电力产生交流电力，经交流端子159对电动发电机MG2供给。由电动发电机MG2和逆变电路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存在如下运转情况:按照运转状态使双方作为电动机或发电机运转的情况、或者使一方作为电动机而另一方作为发电机运转的情况。此外，也能够使一方不运转而是停止。
[0036]此外，本实施方式中，通过用电池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而进行发电，能够进行电池136的充电。
[0037]电池136进而也被用作用于驱动辅机(也称为“辅助机器”)用电动机195的电源。辅机用电动机例如是驱动空气调节器的压缩机的电动机、或驱动冷却用的油压泵的电动机。从电池136对辅机用功率模块350供给直流电力，在辅机用功率模块350中产生交流电力，并经交流端子120被供给至辅机用电动机195。辅机用功率模块350具有与逆变电路140、142基本同样的电路结构和功能，控制对辅机用电动机195供给的交流的相位、频率和电力。辅机用电动机195的容量比电动发电机MGl、MG2的容量小，因此辅机用功率模块350的最大转换电力比逆变电路140、142小，但是如上所述，辅机用功率模块350的基本结构和基本动作与逆变电路140、142大致相同。此外，电力转换装置200具备用于使对逆变电路140、逆变电路142和逆变电路350B供给的直流电力平滑化的电容器模块500。
[0038]电力转换装置200具备用于从上级的控制装置接受指令或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、电动发电机MG2和辅机用电动机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、辅机用功率模块350的驱动电路350A供给上述控制脉冲。辅机(也称为“辅助设备”)用功率模块350也可以具有专用的控制电路，在此情况下，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，供向辅机用功率模块350的驱动电路350A。
[0039]驱动电路174基于上述控制脉冲产生用于控制逆变电路140、逆变电路142的驱动脉冲。此外，驱动电路350A产生用于驱动辅机用功率模块350的逆变电路350B的控制脉冲。
[0040]接着，用图2说明逆变电路140、逆变电路142的电路的结构。图1所示的辅机用功率模块350的逆变电路350B的电路结构也基本与逆变电路140的电路结构类似，因此在图2中省略逆变电路350B的具体的电路结构的说明，以逆变电路140为代表例进行说明。但是，因为辅机用功率模块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机用功率模块350中。
[0041]进而，逆变电路140和逆变电路142的电路结构和动作也非常类似，因此以逆变电路140为代表进行说明。
[0042]另外，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。逆变电路140与由要输出的交流电力的U相、V相、W相构成的三相对应地设置有:由作为上臂工作的IGBT328和二极管156、以及作为下臂工作的IGBT330和二极管166构成的上下臂的串联电路 150。
[0043]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。