專利名稱：電力轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將功率半導(dǎo)體和控制電路元件搭載在電路基板上并 模塊化的電力轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及適用于車載的電力轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
近年來，從節(jié)能和抑制大氣污染的觀點出發(fā)，包括混合動力汽車在內(nèi) 的電動汽車備受矚目。在這種情況下，行駛驅(qū)動用電動機，主要是使用感 應(yīng)電動機和同步電動機等交流電動機，因此，將電源電池提供的直流電轉(zhuǎn) 換成交流電的被稱為逆變器的電力轉(zhuǎn)換裝置就很必要。所以，首先，通過圖14，對具備這種電力轉(zhuǎn)換裝置的混合動力汽車進 行說明。上述的圖14是混合動力汽車的一例，表示發(fā)動機30產(chǎn)生的行駛驅(qū)動 力與交流發(fā)電動機35產(chǎn)生的驅(qū)動力相加情況下的混合動力汽車50，在這 種情況下，發(fā)動機30的驅(qū)動力，從變速器31經(jīng)車軸32A、32B向前輪33A、 33B傳遞，其結(jié)果，前輪33A、 33B被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，汽車行駛。這時，交流 發(fā)電動機35所產(chǎn)生的驅(qū)動力，傳遞到發(fā)動機30的曲軸，與發(fā)動機30的 驅(qū)動力相加。另外，本例雖然說明的是用發(fā)動機30驅(qū)動前輪33A、 33B的所謂前 輪驅(qū)動車輛，但也可以用發(fā)動機30驅(qū)動后輪。此外，它還可以用于像卡 車那樣的6輪以上的車輛、拖車那樣的牽引車輛。交流發(fā)電動機35，是所謂的電動機/發(fā)電機(M/G)，它與發(fā)動機30 一起被設(shè)置在發(fā)動機室內(nèi)，由發(fā)動機30的曲軸和皮帶34聯(lián)結(jié)。另外，電 力轉(zhuǎn)換裝置29，與該交流發(fā)電動機35是連接。這時，電力轉(zhuǎn)換裝置29 與例如電壓為42V的動力用電池36、和電壓為12V的通常的車載電池38 雙方連接。這里，動力用電池36，為汽車驅(qū)動用電源，車載電池38為照明和空調(diào)等輔助設(shè)備驅(qū)動用電源。所以，對于交流發(fā)電動機35，使用例如繞組勵 磁方式的3相交流旋轉(zhuǎn)電機，由此可以實現(xiàn)高于通常的車載電池電壓例如 42V電壓下的電動動作和發(fā)電動作。而且，就上述電力轉(zhuǎn)換裝置29而言，在交流發(fā)電動機35被發(fā)動機30 驅(qū)動而發(fā)電時，作為轉(zhuǎn)換器(正向轉(zhuǎn)換裝置)動作；在交流發(fā)電動機35 作為電動機工作時，作為逆變器(逆向轉(zhuǎn)換裝置)動作。而且，首先，在 作為轉(zhuǎn)換器動作時，進行如下動作向動力用電池36提供電壓為42V的 直流電，向車載電池38提供電壓為12V的直流電，對各電池進行充電， 其次，在作為逆變器動作時，進行如下動作將動力用電池36提供的電 壓為42V的直流電轉(zhuǎn)換成規(guī)定電壓和規(guī)定頻率的交流電，將其供給交流發(fā) 電動機35。這里，圖15表示一例電力轉(zhuǎn)換裝置29的電路構(gòu)成，該電力轉(zhuǎn)換裝置 29，具備通過主電路配線31與動力用電池36或車載電池38連接的功率 模塊290。該功率模塊290，具備半導(dǎo)體開關(guān)元件，具有如下的逆變器功 能通過未圖示的控制電路所提供的柵極驅(qū)動信號操作開關(guān)，將動力用電 池36或車載電池38提供的直流電轉(zhuǎn)換成可變頻的3相交流電力，通過 UVW相的輸出配線32向交流發(fā)電動機35供給。此外，上述電力轉(zhuǎn)換裝置29在使交流發(fā)電動機35發(fā)電時，還作為轉(zhuǎn) 換器動作將發(fā)電動機產(chǎn)生的3相交流電轉(zhuǎn)換成直流電。還具有對動力用 電池36或車載電池38充電的功能。這時，在功率模塊290的直流側(cè)連接有電解電容20，它的作用是抑 制功率模塊290的半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)動作導(dǎo)致的直流電壓的變動。這時的電力轉(zhuǎn)換裝置29的動作，根據(jù)車輛的狀態(tài)和駕駛員的操作狀 況來，由未圖示的計算機控制裝置執(zhí)行。而且，其結(jié)果，混合動力汽車50， 不僅總能實現(xiàn)確切的行駛狀態(tài)，還能具有空轉(zhuǎn)停止功能和制動再生功能， 在耗油量上也會得到改善。本例雖然是使用皮帶34使交流發(fā)電動機35與發(fā)動機30聯(lián)結(jié)，但也 可以使用鏈子等其它聯(lián)結(jié)裝置。此外，交流發(fā)電動機35，既可以設(shè)置在發(fā) 動機30與變速器31之間，也可以設(shè)置在變速器31中。這里，可以列舉例如專利文獻l，作為對這種混合動力汽車進行公開的公知文獻，可以列舉例如專利文獻2和專利文獻3，作為對電力轉(zhuǎn)換裝 置進行公開的公知文獻。[專利文獻l]特開2002-136171號公報[專利文獻2]美國專利第5,543,659號說明書[專利文獻3]特開2006-165409號公報如上所述，電力轉(zhuǎn)換裝置是例如混合動力汽車等中重要的構(gòu)成要素， 在這種情況下，亦如上所述，電力轉(zhuǎn)換裝置不僅是用于向行駛驅(qū)動用電動 機供電，而且還必須向空調(diào)等其它電器裝置供電。另外，近年呈現(xiàn)出一種 趨勢對汽車的性能和乘坐性的要求越來越高，所以可以說，在車載用的 情況下，電力轉(zhuǎn)換裝置所要承擔(dān)的電力量會不斷增大。這時，由于汽車整體的小型化和輕量化的趨勢，電力轉(zhuǎn)換裝置的小型 化和輕量化就成為一個大命題。這里，無庸贅言，小型化和輕量化是一個 普遍命題，不論何種機器，但對車載用機器來說，尤為重要。原因是一般 來說，電力轉(zhuǎn)換裝置在車載用情況下與產(chǎn)業(yè)用等情況下相比，規(guī)格上要求 在溫度變化較大的環(huán)境中使用，并且對小型化的要求更苛刻。所以，即便 在高溫環(huán)境下，也要保持較高的可靠性，同時還要求大容量且盡可能地小 型輕量。此外，對于汽車而言，在發(fā)動機控制和車輛行駛控制等上使用了很多 電子機器(微型控制器)是通常的慣例，由于這些電子機器一般禁不起電 噪聲，而且還會同電力轉(zhuǎn)換裝置一起被裝備在車輛內(nèi)比較狹窄的空間，所 以，電力轉(zhuǎn)換裝置在車載用的情況下，要充分考慮抑制噪聲，力求不成為 噪聲發(fā)生源。發(fā)明內(nèi)容所以，本發(fā)明的目的在于，提供一種滿足車載規(guī)格的電力轉(zhuǎn)換裝置。上述目的會通過以下方式實現(xiàn) 一種電力轉(zhuǎn)換裝置，具有搭載有多 個開關(guān)元件的大致為方形的功率模塊；搭載有所述開關(guān)元件的驅(qū)動電路的大致為方形的控制電路基板；搭載有所述功率模塊的熱交換器；和平滑用 電容器，其中，所述功率模塊具有用來連接所述平滑用電容器的、正負成對的直流端子；用來輸出輸入多相交流電流的多個交流端子；和用來向所述開關(guān)元件提供控制信號的多個控制端子，所述直流端子和所述交流端子，在所述功率模塊的位于4邊的側(cè)邊部中的一側(cè)邊部，被配置成一列，所述控制端 子處于與配置有所述直流端子和所述交流端子的側(cè)邊部相反的一側(cè)，被配 置在與該側(cè)邊部相對的側(cè)邊部，所述控制電路基板，在其端緣部中的一端 緣部具有柵極信號輸出端子，具備該柵極信號輸出端子的端緣部，與配置 有所述功率模塊的所述控制端子的側(cè)邊部相接，而被排列配置在所述功率 模塊的側(cè)邊。這時，首先，可以使上述功率模塊與上述控制電路基板不重疊配置。 其次，可以使上述交流端子配置在上述成正負對的直流端子之間。此外，這時，可以使上述功率模塊的控制端子與上述控制電路基板的 柵極信號輸出端子用接合引線連接?？梢允股鲜龆鄠€開關(guān)元件排成一列配 置。另外，這時，可以通過粘結(jié)劑使上述控制電路基板固定在上述熱交換 器上。上述成正負對的直流端子與上述交流端子的至少一部分可以具有疊 層構(gòu)造。同樣，這時，上述接合引線，也包含該接合引線形成的連接部在內(nèi)， 被以絕緣材料為原料的樹脂密封?？梢允股鲜鲩_關(guān)元件分在多相交流的每 個相上，構(gòu)成單位功率模塊。而且，進一步這時，上述單位功率模塊具有電源類布線連接部和信 號類布線連接部，可以使這些電源類布線連接部和信號類布線連接部在絕 緣金屬基板上分離?？梢允股鲜銎交秒娙萜髋渲迷谏鲜龉β誓K的側(cè)邊 或上邊。根據(jù)本發(fā)明，由于不需要電連接引腳，所以能夠降低成本；由于不要基板背面的焊接，所以能夠獲得較高的可靠性。此外，根據(jù)本發(fā)明，電容器更換會變得容易，所以憑這一點，也可以 提高可靠性和較低勞動成本。


圖1是表示本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的一個實施方式的立體圖。圖2是表示本發(fā)明一實施方式下的功率模塊的電路圖。圖3是表示本發(fā)明一實施方式下的單位功率模塊的平面圖。圖4是表示本發(fā)明一實施方式下的單位功率模塊的截面圖。圖5是表示本發(fā)明一實施方式下的功率模塊的平面圖。圖6是表示本發(fā)明一實施方式下的功率模塊的截面圖。圖7是表示本發(fā)明一實施方式下的功率模塊的端子部的立體圖。圖8是表示本發(fā)明一實施方式下的柵極驅(qū)動電力基板的說明圖。圖9是表示一例本發(fā)明一實施方式下的電容器的安裝狀態(tài)的說明圖。圖10是表示另一例本發(fā)明一實施方式下的電容器的安裝狀態(tài)的說明圖。圖11是表示一例應(yīng)用本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的一個實施方式的汽車 說明圖。圖12是表示另一例應(yīng)用本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的一個實施方式的汽 車說明圖。圖13是表示又一例應(yīng)用本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的一個實施方式的汽 車說明圖。圖14是表示一例混合動力汽車的說明圖。 圖15是一例電力轉(zhuǎn)換裝置中的電路圖。圖中l(wèi)一絕緣金屬基板，la—絕緣板，lb、 lc一金屬層lb、 lc， 2 — 半導(dǎo)體開關(guān)元件(IGBT)， 2UU—U相上臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件，2UD—U 相下臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件，2VU—V相上臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件，2VD—V 相下臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件，2WU—W相上臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件，2WD— W相下臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件，3—FWD (續(xù)流二極管)，3UU—U相上臂 的FWD， 3UD—U相下臂的FWD， 3VU—V相上臂的FWD， 3VD—V相 下臂的FWD， 3WU—W相上臂的FWD， 3WD—W相下臂的FWD， 4一 金屬板(用于單位功率模塊的對基臺和散熱器的固定)，5 —引線接合，6 一安裝孔，21 —直流正極端子，22—直流負極端子，23 —交流端子，23U 一直流U相端子，23V—直流V相端子，23W—直流W相端子，24—樹 脂殼部，25 —樹脂(密封用樹脂)，26—柵極信號輸出端子(控制電路基 板500的端子)，27—柵極驅(qū)動電路，28 —電動機控制電路，100 —單位功率模塊，200—電力轉(zhuǎn)換裝置，300—功率模塊，400—功率模塊箱，500— 控制電路基板，600—電容器，700—熱交換器。
具體實施方式
下面，根據(jù)圖示的實施方式，對本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置進行詳細說明。這里，圖l表示本發(fā)明的一實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置200，圖中，300 是功率模塊(powermodule) ， 400是功率模塊箱，500是包含柵極驅(qū)動電 路的控制電路基板，600是電容器，700是熱交換器。另外，首先，功率模塊300被收納在用例如PPS (聚苯硫醚)等高性 能樹脂制成的功率模塊箱400中，然后，熱交換器700以良好的熱結(jié)合狀 態(tài)，安裝在其底部的散熱面上。這時，該功率模塊300如圖所示，由3個 單位功率模塊100 (IOOU、 IOOV、 100W)構(gòu)成。這里，此時的符號U、 V、 W代表3相交流的各相。接著，包含柵極驅(qū)動電路的控制電路基板500，以相對功率模塊300 橫向排列的狀態(tài)，其一個端邊緣部與熱交換器700熱結(jié)合，與功率模塊300 一起安裝在該熱交換器700上。這時的熱交換器700如圖所示，是具有多 枚散熱片的所謂空冷式熱交換器。根據(jù)需要，也可以選擇借助風(fēng)扇例如電 風(fēng)扇的風(fēng)冷方式或水冷方式，在這種情況下，功率模塊300和控制電路基 板500可以得到進一步冷卻。另一方面，電容器600是所謂的平滑電容器，與功率模塊300的直流 側(cè)連接，起到穩(wěn)定直流電壓的作用。另外，由于本圖是僅僅表現(xiàn)具備電容 器600、以及它是與功率模塊300的直流側(cè)連接，所以，對于該電容器600 的具體安裝位置，如后所述，有時會與圖示不同。接下來，圖2是功率模塊300的電路圖，在本實施方式的情況下，半 導(dǎo)體開關(guān)元件2是使用IGBT (Insulated Gate Bipolar Transister)，這時， 為了得到必要的電力容量，使用了2個并聯(lián)連接的元件。此外，由于本實 施方式是用于3相交流的情況，所以，在U相、V相、W相的各相上臂 和下臂上分別設(shè)有開關(guān)元件。因此，2UU是U相的上臂開關(guān)元件，2UD 是下臂的開關(guān)元件，以下，V相的上臂設(shè)置開關(guān)元件2VU，同下臂設(shè)置開 關(guān)元件2VD， W相的上臂設(shè)置開關(guān)元件2WU，同下臂設(shè)置開關(guān)元件2WD。另外，各開關(guān)元件上，分別并聯(lián)連接有也是并聯(lián)連接的2個FWD(續(xù) 流二極管Free Wheel Diode) 3，這時，各相的上臂和下臂，分別記為 FWD3UU、 3UD、 3VU、 3VD、 3衡、3WD。另外，這時，也可以取代開關(guān)元件2和FWD3，作為功率半導(dǎo)體元件 使用元件構(gòu)造上包含二極管的MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)。這里，首先，上臂的開關(guān)元件2UU、 2VU、 2WU的集電極，都被連 接在直流正極端子21上，發(fā)射極分別與下臂的開關(guān)元件2UD、 2VD、 2WD 的集電極連接。其次，下臂的開關(guān)元件2UD、 2VD、 2WD的發(fā)射極，都 被連接在直流負極端子22上。因此，各相的上臂和下臂的連接點，即上臂的開關(guān)元件的發(fā)射極與下 臂開關(guān)元件的集電極的連接點，如圖所示，為各相的中性點。所以，U相 臂的中性點與交流U相端子23U連接，V相臂的中性點與交流V相端子 23V連接，而且，W相臂的中性點與交流W相端子23W連接。上述的功率模塊300的動作如下這時，首先，直流正極端子21與 直流負極端子22，被未圖示的電池施加直流電壓。由于這時連接了電容器 600，所以通過其平滑作用使直流電壓穩(wěn)定。另一方面，對于各開關(guān)元件2，從未圖示的驅(qū)動電路所輸出的驅(qū)動信 號，被施加在各開關(guān)元件2的控制端子13UU、 13UD、 13VU、 13VD、 13WU、 13WD上，由此，各開關(guān)元件2受到ON/OFF控制。對于這種情況下的控 制，頗具代表性的是例如PWM (Pulse Width Modulation)控制。通過它， 規(guī)定頻率、規(guī)定電壓的3相交流電被提供給交流端子23 (交流U相端子 23U、交流V相端子23V、交流W相端子23W)上。這時，如上所述，各開關(guān)元件和FWD，構(gòu)成為以各相臂為單位獨立 的單位功率模塊100。下面，通過圖3和圖4，對單位功率模塊100進行詳細說明。這里， 圖4是在圖3的平面圖中，從箭頭A處觀察到的截面圖。另外，這里，為了便于說明，以U相的單位功率模塊100U作為單位 功率模塊100的代表進行了說明，但至于其它相，無庸贅言也是相同的。首先，單位功率模塊100U作為電路基板，使用在絕緣板la的一方和另一方兩面都具有金屬層lb、 1C的所謂絕緣金屬基板1。這時，絕緣板la使用的是氧化鋁(A1203)、氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(A1N)等絕緣 復(fù)合材料，對于金屬層lb、 lc，主要材料使用銅，對其實施表面鍍敷處理， 以應(yīng)對焊接，通過金屬層lc和焊料層Sb，被與金屬板4焊接起來。這時 的金屬板4不僅為單位功率模塊的基臺，還作為對散熱器進行固定的部件 發(fā)揮作用。因此，對于該金屬板4，使用銅或CIC、 Al-SiC合金等金屬， 在邊角上形成安裝孔6，用螺絲等固定在熱交換器700上，可以實現(xiàn)散熱 冷卻。這時，為了提高熱傳導(dǎo)性， 一般來說在其間介入散熱膏。其次，在絕緣金屬基板1的金屬層lb上形成導(dǎo)體圖形，然后，在該 圖形的規(guī)定位置上焊接并安裝開關(guān)元件2 (2UU、 2UD)和FWD3 (3UU、 3UD)。另外，如上所述，這時，每個臂上都分別使用了半導(dǎo)體元件和二 極管各2個。而且，這時，形成在金屬層lb上的導(dǎo)體圖形如圖3所示， 分為3個系統(tǒng)形成部分圖形P21和部分圖形P22，還有部分圖形P23。 由此，如圖3所示，上側(cè)可以配置電源類的布線圖形，下側(cè)可以配置信號 類的連接圖形和端子(各開關(guān)元件2的控制端子13UU、 13UD、 13VU、 13VD、 13WU、 13WD)，其結(jié)果，根據(jù)本實施方式，電源類的布線連接 部與信號類的布線連接部，在絕緣金屬基板1上形成分離的狀態(tài)。這里，部分圖形P21在圖2中，與直流正極端子21連接，同樣，存 在有兩處的部分圖形P22與圖2的直流負極端子22連接。另一方面，部 分圖形P23與交流端子23的任意一個相連，在這里，是與交流U相端子 23U相連。另外，首先，如圖4所示，上臂的開關(guān)元件2UU的集電極端 子側(cè)，通過焊料層Sa與部分圖形P21焊接，其發(fā)射極端子側(cè)通過引線接 合5，以FWD3UU的陽極端子側(cè)為中繼，與部分圖形P23連接，這時， FWD3UU也在其陰極端子側(cè)與部分圖形P21焊接。其次，下臂的開關(guān)元 件2UD，在集電極端子側(cè)通過焊料層Sa (圖4)，與部分圖形P23焊接， 在其發(fā)射極端子側(cè)通過引線接合5，以FWD3UD的陽極端子側(cè)為中繼， 與部分圖形P22連接，這時，F(xiàn)WD3UD也在其陰極端子側(cè)與部分圖形P21 焊接。下面，通過圖5和圖6，對圖1的功率模塊300進行詳細說明。另外， 圖6是從箭頭B方向觀察圖8的得到的截面圖。如上所述，功率模塊300是3個相的單位功率模塊100被收納在功率 模塊箱400中得到的，因此，如圖5所示，該功率模塊箱400，以平面形 狀為大致方形(這里的情況是長方形)的框狀樹脂殼部24為主體，在其 中收納3相的3個單位功率模塊100。另外，這時，使用上述的PPS等樹 脂，還使直流正極端子21和直流負極端子22，還有交流端子23 (交流U 相端子23U、交流V相端子23V、交流W相端子23W)，在該樹脂殼部 24的處于4邊的側(cè)邊部的一個側(cè)邊部(圖中為上方的側(cè)邊部)，以一體化 的形態(tài)澆鑄成型。而且，功率模塊300的部分圖形P21和部分圖形P22，還有部分圖形 P23，通過引線接合5，分別與樹脂殼部24的直流正極端子21、直流負極 端子22、三相的交流端子23連接，這時，這些直流正極端子21和直流負 極端子22，還有交流端子23，尤其是如圖6所示的那樣，會被制成挾有 各種絕緣材料的疊層構(gòu)造，形成可以減少布線阻抗的構(gòu)成。這時的直流正 極端子21和直流負極端子22，還有交流端子23，使用例如銅等板材，如 圖7所示，被作為端子部分為一體的匯流排(busbar)成形。但是，上述 構(gòu)成是一個例子，根據(jù)功能性的不同，也可以變更。另一方面，各功率模塊300的控制端子13 (13UU、 13UD、 13VU、 13VD、 13WU、 13WD)，通過引線接合5，與柵極驅(qū)動電路基板500的 柵極信號輸出端子26電連接。因此，對于作為樹脂殼部24的側(cè)邊部，且 為與上述側(cè)邊部相反一側(cè)的側(cè)邊部(圖中為下方的側(cè)邊部)來說，下側(cè)、 即圖6中與熱交換器700連接的部分，比其它側(cè)邊部成形得更短，柵極驅(qū) 動電路基板500端緣部、且為具有柵極信號輸出端子26的一方的端緣部， 被在此插入，以與設(shè)有各功率模塊300的控制端子13的端緣部相接的形 態(tài)，保持包含該柵極驅(qū)動電路的控制電路基板500。此后，為了保護搭載在功率模塊300上的元件和引線接合5本身、以 及功率模塊300與引線接合5的電連接部，樹脂殼部24內(nèi)部，被填充以 絕緣材料為原料的樹脂25以用來密封，這時的樹脂一般使用硅膠。這時，樹脂殼部24和包含柵極驅(qū)動電路的控制電路基板500，都具備 螺絲孔。而且，可以用它來與熱交換器700進行螺絲固定，還可以安裝在 未圖示的機器框體上。這時，也可以使用粘結(jié)劑，將包含柵極驅(qū)動電路的控制電路基板500與熱交換器700粘結(jié)起來。這里，例如在上述專利文獻2中公開了如下內(nèi)容為了對柵極基板進 行連接，要將電連接引腳從樹脂殼中突出出來。但是，本實施方式中，像 圖5和圖6說明的那樣，通過引線接合使開關(guān)元件的控制端子和柵極基板 連接。因此，根據(jù)本實施方式，由于不需要電連接引腳，所以，可以消除焊 接電連接引腳而帶來的麻煩，有利于減少工時和降低成本。而且，由于不 用在基板背面進行焊接，所以可以解決在基板背面焊接時可靠性低下的問 題。另外，已經(jīng)證實通過取消上述的電連接引腳，可以縮小10%的尺寸。下面，利用圖8，對包含柵極驅(qū)動電路的控制電路基板500進行說明。 首先，搭載在該控制電路基板500上的電路一般有2種柵極驅(qū)動電路和 電動機控制電路。在這種情況下，柵極驅(qū)動電路一般是強電類，與其相對， 電動機控制電路是弱電類(信號類)電路，所以，與其說柵極驅(qū)動電路抗 噪聲，還不如說它就是噪聲源，而控制電路是禁不住噪聲的。因此，本實 施方式如圖8所示，在柵極驅(qū)動電路基板500的端緣部，在與功率模塊300 的設(shè)有控制端子13的端緣部相接的一方的端緣部側(cè)，搭載柵極驅(qū)動電路 27，在相反側(cè)的端緣部，搭載電動機控制電路28。因此，根據(jù)本實施方式，柵極驅(qū)動電路27與電動機控制電路28在控 制電路基板500上被明確分離，而且，柵極驅(qū)動電路27是位于距離功率 模塊300較近的一方，電動機控制電路28是位于較遠的一方。所以，盡 管它們搭載在同一基板上，整體上卻可以具有較高的EMC (Electro-Magnetic Compatibility:電磁兼容性、電磁環(huán)境兼容性)。此外， 這時，控制電路基板500的搭載柵極驅(qū)動電路27的一側(cè)，像己經(jīng)說明的 那樣，直接與熱交換器700相接。所以，根據(jù)本實施方式，發(fā)熱較多的強電側(cè)電路能夠被重點散熱。下面，說明本實施方式下電容器600的處理。這里，首先，圖9是在功率模塊300的設(shè)有直流正極端子21和直流 負極端子22、還有交流端子23—方的端緣部，與該功率模塊300大致平 行地設(shè)置電容器600情況下的一個實施方式，這時，電容器600的正極端 子210和負極端子220，用螺絲等與功率模塊300的直流正極端子21和直流負極端子22相連。這里，電容器600的正極端子210和負極端子220設(shè)有6個，分別與 功率模塊300的直流正極端子21和直流負極端子22的U相和V相還有 W相對應(yīng)，它們各自在電容器600中，同相之間彼此并聯(lián)，因此，根據(jù)本 實施方式，借助于在電容器600端子部分上的匯流排的一體化成形，電容 器600端子部分上的阻抗得到充分抑制，其結(jié)果，電容器600的平滑功能 提高，對減少噪聲十分有效。這里，例如在上述專利文獻3中公開了如下內(nèi)容要將電容器配置在 功率模塊箱的正下方。但是，對于本實施方式來說，由于將電容器600配 置在功率模塊箱400的外側(cè)，所以，在電容器600老化時等，可以比較容 易地處理所需要的電容器更換，對提高可靠性和降低作業(yè)成本都很有好 處。另外，對于電容器600，可以使用膜電容和電解電容的任意一種。下面，圖10是將電容器600配置在功率模塊300之上時的一個實施 方式。這時，電容器600的正極端子210和負極端子220，雖然也是用螺 絲等與功率模塊300的直流正極端子21和直流負極端子22相連，但在這 種情況下，只要改變正極端子210和負極端子220的彎曲方式就可以簡單 應(yīng)對，因此，根據(jù)本發(fā)明，對應(yīng)于電力轉(zhuǎn)換裝置200所要求的形狀，電容 器600的位置容易變更，其結(jié)果，可以提供能對應(yīng)各種形狀的電力轉(zhuǎn)換裝 置200。這里，對上述實施方式帶來的效果進行如下列舉- 絕緣基板上的電源部圖形與信號部圖形的分離 根據(jù)上述內(nèi)容，將所有的電源端子配置在某一側(cè)(電源部側(cè))，在一方配置控制基板。
根據(jù)上述2點，實現(xiàn)小型化和消除電源部匯流排的復(fù)雜化。
通過簡化電源部匯流排的煩雜設(shè)置，實現(xiàn)低阻抗、EMC、噪聲對策。 取消電源部與控制電路基板的柵極之間的柵極引腳連接。
取消功率模塊與控制電路基板的2層構(gòu)造，實現(xiàn)薄型化。 通過一層構(gòu)造，取消柵極引腳連接，實行容易的引線接合。 使用一層構(gòu)造，將柵極驅(qū)動電路部的高溫部件設(shè)置在基片上，實現(xiàn)冷卻功能。 取消電容器的匯流排下垂，配置在電源匯流排上或橫向配置。
根據(jù)上述內(nèi)容，電容器老化時，可以更換。 通過更換電容器的形狀 配置，可以對應(yīng)各種逆變器形狀。
由于取消了疊層構(gòu)造，所有部件從上部均可視。
由于取消了疊層構(gòu)造，部件減少。
水冷 空冷都可對應(yīng)。對于本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置，像已在圖14中說明的那樣，例如適用 于混合動力汽車。因此，下面，就針對將本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置200搭載 到車輛情況下的實施方式進行說明。首先，圖11是將電力轉(zhuǎn)換裝置200 搭載在單箱型混合動力汽車50的車室39內(nèi)的地板下面的情況的一個實施 方式，這時，電力轉(zhuǎn)換裝置200上被維護用的地板蓋40保護。其次，圖12是將電力轉(zhuǎn)換裝置200搭載在Sedan型混合動力汽車50 的后備箱41內(nèi)的地板下面的情況的一個實施方式，這時，電力轉(zhuǎn)換裝置 200上也被維護用的地板蓋40保護。此外，圖13是將電力轉(zhuǎn)換裝置200配置在后座42靠背內(nèi)的情況的一 個實施方式，這時，它也具備維護用的地板蓋40，可以達到保護的作用。 所以，根據(jù)這些實
權(quán)利要求
1.一種電力轉(zhuǎn)換裝置，具有搭載有多個開關(guān)元件的大致為方形的功率模塊；搭載有所述開關(guān)元件的驅(qū)動電路的大致為方形的控制電路基板；搭載有所述功率模塊的熱交換器；和平滑用電容器，其特征在于，所述功率模塊具有用來連接所述平滑用電容器的、正負成對的直流端子；用來輸出輸入多相交流電流的多個交流端子；和用來向所述開關(guān)元件提供控制信號的多個控制端子，所述直流端子和所述交流端子，在所述功率模塊的位于4邊的側(cè)邊部中的一側(cè)邊部，被配置成一列，所述控制端子處于與配置有所述直流端子和所述交流端子的側(cè)邊部相反的一側(cè)，被配置在與該側(cè)邊部相對的側(cè)邊部，所述控制電路基板，在其端緣部中的一端緣部具有柵極信號輸出端子，配備該柵極信號輸出端子的端緣部，與配置有所述功率模塊的所述控制端子的側(cè)邊部相接，而被排列配置在所述功率模塊的側(cè)邊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述功率模塊與所述控制電路基板，被以不相重疊的方式配置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述交流端子，被配置在所述正負成對的直流端子之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述功率模塊的控制端子與所述控制電路基板的柵極信號輸出端子，用接合引線連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述多個開關(guān)元件被排成一列配置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述控制電路基板通過粘結(jié)劑被固定在所述熱交換器上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述正負成對的直流端子與所述交流端子的至少一部分，具有疊層構(gòu)造。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述接合引線，包含由該接合引線形成的連接部在內(nèi)，被以絕緣材料 為原料的樹脂密封。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述開關(guān)元件被分到多相交流的每個相上，作為單位功率模塊構(gòu)成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述單位功率模塊具有電源類的布線連接部和信號類的布線連接部，這些電源類的布線連接部和信號類的布線連接部在絕緣金屬基板上被分離。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述平滑用電容器，被配置在所述功率模塊的側(cè)邊或上邊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種滿足車載規(guī)格的電力轉(zhuǎn)換裝置。將具備3個單位功率模塊100的功率模塊300、和包含柵極驅(qū)動電路的控制電路基板500，以該控制電路基板500排列在功率模塊300側(cè)邊的狀態(tài)，安裝在熱交換器700上，這時，將用來連接平滑用電容器600的形成為正負對的直流端子和用來輸出輸入多相交流電流的多個交流端子，在功率模塊300的功率模塊箱400上一體澆鑄成形，將用來向搭載在單位功率模塊100的開關(guān)元件提供控制信號的多個控制端子，設(shè)置在與位于圖中右側(cè)的設(shè)有直流端子和交流端子一方相反的一方，將單位功率模塊100的開關(guān)元件的控制端子和控制電路基板500的柵極信號輸出端子進行引線接合，將平滑用電容器600配置在功率模塊300的側(cè)邊或上邊。
文檔編號H02M1/00GK101330248SQ200810128860
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者瀨戶貞至, 藤野伸一 申請人:株式會社日立制作所