电力转换装置的制造方法_2

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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,与作为通向电动发电机MGl的交流电力线(交流电力线路)的以下说明的交流汇流条802连接。上臂的IGBT328的集电极电极153经正极端子157与电容器模块500的正极侧的电容器端子506电连接,下臂的IGBT330的发射极电极经负极端子158与电容器模块500的负极侧的电容器端子504电连接。
[0044]IGBT328具备集电极电极153、信号用发射极电极155和栅极电极154。此外,IGBT330具备集电极电极163、信号用发射极电极165和栅极电极164。二极管156电连接在集电极电极153与发射极电极之间。此外,二极管166电连接在集电极电极163与发射极电极之间。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,在此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适合应用于直流电压较高的情况,MOSFET适合应用于直流电压较低的情况。
[0045]电容器模块500具备:多个正极侧的电容器端子506、多个负极侧的电容器端子504、电池正极侧端子509和电池负极侧端子508。来自电池136的高电压的直流电力经直流连接器138,被供给至电池正极侧端子509和电池负极侧端子508,从电容器模块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被供向逆变电路140、逆变电路142、和辅机用功率模块350。另一方面,从交流电力被逆变电路140和逆变电路142变换得到的直流电力,从正极侧的电容器端子506和负极侧的电容器端子504被供给至电容器模块500,从电池正极侧端子509和电池负极侧端子508经直流连接器138被供给至电池136,蓄积在电池136中。
[0046]控制电路172具备用于对IGBT328和IGBT330的开关定时(switching timing,也称为“开关时刻”)进行运算处理的微型计算机(以下记为“微机”)。作为输入至微机的输入信息,有对电动发电机MGl要求的目标转矩值、从上下臂串联电路150对电动发电机MGl供给的电流值、和电动发电机MGl的转子的磁极位置。目标转矩值是基于从未图示的上级控制装置输出的指令信号的值。电流值是基于电流传感器180的检测信号检测出的值。磁极位置是基于从电动发电机MGl上设置的解析器(resolver)等旋转磁极传感器(未图示)输出的检测信号检测出的值。本实施方式中,列举了电流传感器180检测三相的电流值的情况为例,但也可以检测两相的电流值,通过运算求出三相的电流。
[0047]图3表示作为本发明的实施方式的电力转换装置200的分解立体图。电力转换装置200具有:作为收纳后述的功率半导体模块300a?300c、功率半导体模块301a?301c和电容器模块500的壳体发挥作用并且形成流路的流路形成体12、和盖8。此外,也可以采用如下结构:在本实施方式的流路形成体12之外另外设置壳体,将该流路形成体12收纳在壳体中。
[0048]盖8收纳构成电力转换装置200的电路部件,被固定在流路形成体12。在盖8的内侧的上部,配置有安装了控制电路172的控制电路基板20。在盖8的上表面,设置有第一开口 202、第三开口 204a、第四开口 204b和第五开口 205。进而,在盖8的侧壁设置有第二开口 203。
[0049]连接器21设置在控制电路基板20并且经第一开口 202向外部突出。负极侧电力线(也称为“负极侧电力线路”)510和正极侧电力线512将直流连接器138与电容器模块500等电连接,并且经第二开口 203向外部突出。
[0050]交流侧中继导体802a?802c与功率半导体模块300a?300c连接,并且经第三开口 204a向外部突出。交流侧中继导体802d?802f与功率半导体模块301a?301c连接并且经第四开口 204b向外部突出。未图示的辅机用功率模块350的交流输出端子经第五开口 205向外部突出。
[0051]连接器21等端子的嵌合面的朝向根据车的种类为各种方向,特别是要搭载在小型车辆上的情况下,从发动机室内的大小的限制和组装性的观点出发,优选使嵌合面朝向上方。例如,在电力转换装置200配置在变速器TM的上方的情况下,通过使其向与配置变速器TM —侧相反的一侧突出,提高了作业效率。
[0052]此外,盖8是金属制,作为收纳功率半导体模块300a?300c和301a?301c、驱动电路基板22、控制电路基板20以及金属制底板11的壳体发挥作用。
[0053]此外,连接器21经第一开口 202 ( S卩,通过第一开口 202),从盖8的收纳空间向盖8的外部突出。由此,安装有连接器21的控制电路基板20被安装在金属制底板11上,所以即使从外部对连接器21施加物理的力,也能够抑制对控制电路基板20施加的负荷,因此能够期待包括持久性在内的可靠性的提高。
[0054]图4是为了有助于理解收纳在电力转换装置200的流路形成体12的内部的结构而分解的整体立体图。
[0055]流路形成体12形成与冷却介质(也称为“制冷介质”)流动的流路连接的开口部400a?400c和开口部402a?402c。开口部400a?400c被插入的功率半导体模块300a?300c堵塞,此外,开口部402d?402f被插入的功率半导体模块301a?301c堵塞。
[0056]流路形成体12,在收纳功率半导体模块300a?300c和功率半导体模块301a?301c的空间的侧部,形成用于收纳电容器模块500的收纳空间405。
[0057]由于电容器模块500与功率半导体模块300a?300c以及功率半导体模块301a?301c的距离大致固定,因此平滑电容器与功率半导体模块电路的电路常数在三相的各相易于变得均衡,成为易于降低尖峰(spike)电压的电路结构。
[0058]通过使流路形成体12的流路的主结构与流路形成体12 —体地通过铝材料的铸造制作,流路除了具有冷却效果以外还能够增强机械强度。此外通过用铸铝制造(即,通过用铝铸造制造),流路形成体12与流路成为一体结构,导热良好,冷却效率提高。其中,通过将功率半导体模块300a?300c和功率半导体模块301a?301c固定在流路中而完成流路,进行水路的漏水试验。漏水试验合格的情况下,接着能够进行安装电容器模块500、辅机用功率模块350和基板的作业。这样,构成为在电力转换装置200的底部配置流路形成体12,接着从上方起依次进行固定电容器模块500、辅机用功率模块350、基板等必要的部件的作业,提高了生产效率和可靠性。
[0059]驱动电路基板22配置在功率半导体模块300a?300c、功率半导体模块301a?301c和电容器模块500的上方。此外,在驱动电路基板22与控制电路基板20之间配置金属底板11。金属底板11发挥在驱动电路基板22和控制电路基板20搭载的电路组的电磁屏蔽的功能,并且具有使驱动电路基板22和控制电路基板20广生的热散去、进彳丁冷却的作用。
[0060]进而,起到提高控制电路基板20的机械的谐振(也称为“共振”)频率的作用。即,能够在金属底板11以短间隔配置用于固定控制电路基板20的螺钉固定部,缩短发生机械振动的情况下的支承点之间的距离,提高谐振频率。例如能够使控制电路基板20的谐振频率比从变速器传递的振动频率高,因此难以受到振动的影响,可靠性提高。
[0061]图5是用于说明流路形成体12的说明图,是从下方看图4所示的流路形成体12时的图。
[0062]在流路形成体12,在一个侧壁12a设置有入口配管13和出口配管14。冷却介质沿虚线所示的流动方向417的方向流入,并通过入口配管13在沿着流路形成体12的一方(一侧)的边形成的第一流路部19a中流动。第二流路部19b经折回流路部与第一流路部19a连接,且与第一流路部19a平行地形成。第三流路部19c经折回流路部与第二流路部19b连接,且与第二流路部19b平行地形成。第四流路部19d经折回流路部与第三流路部19c连接,且与第三流路部19c平行地形成。第五流路部19e经折回流路部与第四流路部19d连接,且与第四流路部19d平行地形成。第六流路部19f经折回流路部与第五流路部19e连接,且与第五流路部19e平行地形成。S卩,第一流路部19a至第六流路部19f形成连成为一条的弯曲的流路。
[0063]第一流路形成体441形成第一流路部19a、第二流路部19b、第三流路部19c、第四流路部19d、第五流路部19e和第六流路部19f。第一流路部19a、第二流路部19b、第三流路部19c、第四流路部19d、第五流路部19e和第六流路部19f均形成为深度方向比宽度方向大。
[0064]第七流路部19g与第六流路部19f连接,且形成在与图4所示的电容器模块500的收纳空间405相对的位置。第二流路形成体442形成该第七流路部19g。第七流路部19g形成为宽度方向比深度方向大。
[0065]第八流路部19h与第七流路部19g连接,且形成在与后述的辅机用功率模块350相对的位置。此外,第八流路部19h与出口配管14连接。第三流路形成体444形成该第八流路部19h。该第八流路部19h形成为深度方向比宽度方向大。
[0066]在流路形成体12的下表面,形成连成一个的开口部404。该开口部404被下盖420封闭。密封部件409设置在下盖420与流路形成体12之间,保持气密性。
[0067]此外,在下盖420,形成沿远离流路形成体12的方向突出的凸部406a?406f。凸部406a?406f与功率半导体模块300a?300c以及功率半导体模块301a?301c对应地设置。即,凸部406a与第一流路部19a相对地形成。凸部406b与第二流路部19b相对地形成。凸部406c与第三流路部19c相对地形成。凸部406d与第四流路部19d相对地形成。凸部406e与第五流路部19e相对地形成。凸部406f与第六流路部19f相对地形成。
[0068]第七流路部19g的深度和宽度与第六流路部19f的深度和宽度相比较大地改变。为了能够通过该较大的流路形状的变更进行冷却介质的整流和流速的管理,优选第二流路形成体442设置在第七流路部19g突出的平直翅片447。
[0069]同样,第八流路部19h的深度和宽度与第七流路部19g的深度和宽度相比较大地改变。为了能够通过该较大的流路形状的变更进行冷却介质的整流和流速的管理,优选第三流路形成体444设置在第八流路部19h突出的平直翅片448。
[0070]用图6?图10说明逆变电路140中使用的功率半导体模块300a?300c和功率半导体模块301a?301c的详细结构。上述功率半导体模块300a?300c和功率半导体模块301a?301c均为相同结构,以功率半导体模块300a的结构为代表进行说明。其中,图6?图10中信号端子325U与图2所不的栅极电极154和信号用
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