專利名稱：電機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制交流電機(jī)的電機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
作為電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等的動(dòng)力使用的大功率的電機(jī)，以高 電壓驅(qū)動(dòng)。此外，搭載在這樣的汽車上的電源是直流電池，因此通過(guò)使
用IGBT (insulated gate bipolar transistor:絕緣柵雙極型晶體管)等 開(kāi)關(guān)元件的逆變電路變換為三相交流。驅(qū)動(dòng)逆變電路的信號(hào)，例如驅(qū)動(dòng) IGBT的柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的高電壓電路絕緣，在以遠(yuǎn)小于高
IGBT的柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。因此，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)控制裝置中，設(shè)置 有基于驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)逆變電路的IGBT用的IGBT驅(qū)動(dòng)電路。即，如圖 6所示，電機(jī)控制裝置包括在低電壓電路內(nèi)動(dòng)作的電機(jī)控制電路300; 在高電壓電路內(nèi)動(dòng)作，基于電機(jī)控制電路300生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng) IGBT的IGBT驅(qū)動(dòng)電路200;和由多個(gè)IGBT構(gòu)成的逆變電路100。
生成三相交流的逆變電路100由6個(gè)IGBT構(gòu)成。各個(gè)IGBT獨(dú)立 動(dòng)作，因此用于驅(qū)動(dòng)各IGBT的柵極的柵極驅(qū)動(dòng)電路在IGBT驅(qū)動(dòng)電路 200中相互獨(dú)立地設(shè)置。此外，各IGBT為高電壓，因此驅(qū)動(dòng)IGBT的 各柵極驅(qū)動(dòng)電路需要以具有適當(dāng)?shù)慕^緣距離的方式配置。
在下述的專利文獻(xiàn)l中，公開(kāi)了設(shè)置有驅(qū)動(dòng)多個(gè)IGBT的多個(gè)柵極 驅(qū)動(dòng)電路的電壓控制裝置的技術(shù)。根據(jù)專利文獻(xiàn)l,控制電路和柵極驅(qū) 動(dòng)電路至少隔著與變壓器的輸入腳到輸出腳的距離相當(dāng)?shù)慕^緣距離而 配置。此外，各柵極驅(qū)動(dòng)電路也隔開(kāi)規(guī)定的絕緣距離而配置。
專利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)2006-280148號(hào)公報(bào)(13、 15段，圖l等)
發(fā)明內(nèi)容
專利文獻(xiàn)l公開(kāi)的電壓控制裝置是具有三個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電路的裝置，但在生成三相交流的逆變電路中需要設(shè)置6個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電路。如果簡(jiǎn)單 地排列2個(gè)專利文獻(xiàn)1的電壓控制裝置，則不能夠安裝部件的絕緣區(qū)域 變大，使基板面積無(wú)謂地增大。
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而提出，其目的在于提供一種能夠確保低電壓 電路和高電壓電路的絕緣，并且能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的交流電機(jī)控制裝置。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的電機(jī)控制裝置具有
驅(qū)動(dòng)電路，其針對(duì)向交流電機(jī)供給電流的逆變電路的各臂分別設(shè) 置、驅(qū)動(dòng)各臂所具有的開(kāi)關(guān)元件；以及
電源控制電路，其進(jìn)行用于向上述驅(qū)動(dòng)電路供給電力的電力供給電 路的控制，
該電機(jī)控制裝置的特征結(jié)構(gòu)是，還包括
低電壓電路區(qū)域，其具有上述電源控制電路；
高電壓電路區(qū)域，其包括一個(gè)上述驅(qū)動(dòng)電路，夾著上述低電壓電路 區(qū)域在兩側(cè)并排配置，并且在其與上述低電壓電路區(qū)域之間設(shè)置規(guī)定的 絕緣多巨離而配置；以及
變壓器，其作為上述電力供給電路，使上述低電壓電路區(qū)域和各高 電壓電路區(qū)域分別以絕緣狀態(tài)耦合。
根據(jù)該特征結(jié)構(gòu)，夾著具有電源控制電路的低電壓電路區(qū)域，驅(qū)動(dòng) 電路在低電壓電路區(qū)域的兩側(cè)并排配置。通過(guò)使低電壓電路區(qū)域與各高 電壓電路區(qū)域分別以絕緣狀態(tài)耦合的變壓器向驅(qū)動(dòng)電路供給電力。供給 至驅(qū)動(dòng)電路的電力是高電壓，但該高電壓出現(xiàn)在各變壓器的高電壓電路 區(qū)域側(cè)，因此在基板內(nèi)高電壓的配線不會(huì)引繞很長(zhǎng)距離。從而，能夠使 為了確保絕緣距離而不能夠安裝部件的絕緣區(qū)域的面積變窄，能夠有效 利用基板。與各驅(qū)動(dòng)電路連接的各變壓器能夠由在低電壓電路區(qū)域構(gòu)成 的共用的電源控制電路控制。沒(méi)有必要對(duì)各變壓器個(gè)別設(shè)置電源控制電 路，能夠簡(jiǎn)化電源控制電路。從而，能夠抑制基板面積，能夠使電機(jī)控 制裝置小型化。此外，通過(guò)將作為發(fā)熱部件的變壓器相對(duì)于各驅(qū)動(dòng)電路 分散設(shè)置，難以產(chǎn)生發(fā)熱的集中，容易應(yīng)對(duì)散熱。
5本發(fā)明的電機(jī)控制裝置的特征在于，進(jìn)一步，上述驅(qū)動(dòng)電路配置為 在其與相鄰的上述驅(qū)動(dòng)電路之間設(shè)置有規(guī)定的絕緣距離。
逆變器電路的各臂所具有的開(kāi)關(guān)元件被驅(qū)動(dòng)為以各臂不同的定時(shí) 進(jìn)行開(kāi)關(guān)。驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)控制開(kāi)關(guān)元件的柵極端子或基極端子與源極端 子或發(fā)射極端子的兩個(gè)端子間的電位差，而驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件。逆變電路的 直流電源電壓非常高，因此，用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件的兩端子間的電位差也 是比低電壓電路區(qū)域的電源電壓高的電壓。此外，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件成為導(dǎo)通 狀態(tài)時(shí)，根據(jù)與開(kāi)關(guān)元件連接的直流電源電壓，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓也發(fā)生 變化。因?yàn)槿缟纤鰪泥徑拥尿?qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的定時(shí)不同，所 以驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓的變化也不同，在從鄰接的驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào) 間產(chǎn)生很大的電位差。從而，需要確保相鄰的驅(qū)動(dòng)電路間的絕緣，優(yōu)選 像本結(jié)構(gòu)這樣相鄰的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置規(guī)定的絕緣距離而配置。
此外，本發(fā)明的電機(jī)控制裝置的上述驅(qū)動(dòng)電路的特征在于，驅(qū)動(dòng)與 上述逆變電路的直流電源的正極側(cè)連接的上段側(cè)臂的上述開(kāi)關(guān)元件的 上段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路并排配置于上述低電壓電路區(qū)域的一側(cè)，驅(qū)動(dòng)與上述逆
驅(qū)動(dòng)電路并排配置于上述低電壓電路區(qū)域的另 一側(cè)。
在逆變電路中，上段側(cè)臂的開(kāi)關(guān)元件與直流電源的正極側(cè)連接，下 段側(cè)臂的開(kāi)關(guān)元件與直流電源的負(fù)極側(cè)連接。因此，上段側(cè)臂的開(kāi)關(guān)元 件和下段側(cè)臂的開(kāi)關(guān)元件分別并排配置的方式使得與正極側(cè)電源和負(fù) 極側(cè)電源的連接變得容易。從而，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路也是上段側(cè) 驅(qū)動(dòng)電路和下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路各自并排配置的方式更能夠進(jìn)行高效的配 線。其結(jié)果是，能夠使電機(jī)控制裝置小型化。
此外，本發(fā)明的電機(jī)控制裝置的特征在于，設(shè)置在相鄰的上述上段 側(cè)驅(qū)動(dòng)電路間的絕緣距離設(shè)定為比設(shè)置在相鄰的上述下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路 間的絕緣距離長(zhǎng)。
與逆變器電路的直流電源電壓的正極側(cè)連接的上段側(cè)臂的開(kāi)關(guān)元 件，在成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，發(fā)射極端子或源極端子的電位上升至大致正極 側(cè)電位。下段側(cè)臂的開(kāi)關(guān)元件與電壓低的負(fù)極側(cè)(一般是地)連接，因 此在為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，發(fā)射極端子或源極端子也是負(fù)極側(cè)電位。 一般來(lái)說(shuō)，極端子的兩個(gè)端子間的電位差來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件。從而，與上段側(cè)臂的開(kāi) 關(guān)元件連接的上段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的電位，在開(kāi)關(guān)元件成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)上升 至逆變電路的正極側(cè)的電源電壓附近。根據(jù)本結(jié)構(gòu)，使設(shè)置于相鄰的上 段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路之間的絕緣距離長(zhǎng)于設(shè)置于相鄰的下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路間的 絕緣距離，從而能夠在上段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路間確保充分的絕緣距離。另一方 面，下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路能夠是流過(guò)逆變電路的大電流不會(huì)流入的程度的最 小限度的絕緣距離，能夠?qū)⒒迕娣e抑制得較小。
此外，本發(fā)明的電機(jī)控制裝置，進(jìn)一步優(yōu)選，基于檢測(cè)至少一個(gè)上 述開(kāi)關(guān)元件的溫度的溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)該開(kāi)關(guān)元件的溫度的 溫度檢測(cè)電路，與上述下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路一同設(shè)置于上述高電壓電路區(qū) 域。
絕緣距離短的下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的高電壓電路區(qū)域，相比于上段側(cè)驅(qū) 動(dòng)電路的高電壓電路區(qū)域，能夠安裝更多的部件。從而，當(dāng)在下段側(cè)驅(qū) 動(dòng)電路的高電壓電路區(qū)域設(shè)置溫度檢測(cè)電路時(shí)，能夠以高安裝效率構(gòu)成 基板。其結(jié)果是，能夠使電機(jī)控制裝置小型化。
本發(fā)明的電機(jī)控制裝置的特征在于，進(jìn)一步具有將上述溫度檢測(cè)電 路的檢測(cè)結(jié)果從上述高電壓電路區(qū)域向上述低電壓電路區(qū)域無(wú)線傳送 的信號(hào)傳送用絕緣部件，
該信號(hào)傳送用絕緣部件沿著上述低電壓電路區(qū)域和上述高電壓電 路區(qū)域相對(duì)的邊界線，與設(shè)置有上述溫度檢測(cè)電路的上述高電壓電路區(qū) 域的上述變壓器并排配置。
如上所述，在低電壓電路區(qū)域的兩側(cè)，高電壓電路區(qū)域并排配置，
在低電壓電路區(qū)域的兩側(cè)形成絕緣區(qū)域。即，絕緣區(qū)域沿著低電壓電路 區(qū)域與高電壓電路區(qū)域相對(duì)的邊界線形成，沿著該邊界線配置變壓器和
信號(hào)傳送用絕緣部件。連接高電壓電路區(qū)域和低電壓電路區(qū)域的絕緣部 件在已設(shè)置的絕緣區(qū)域中與變壓器一同排成一列配置。從而，能夠提供
的基板的面積，能夠提供小型化的交流電機(jī)控制裝置。此處，本發(fā)明的電機(jī)控制裝置，優(yōu)選進(jìn)一步具有用于固定基板的固 定部件所貫通的貫通孔，上述貫通孔在上述低電壓電路區(qū)域內(nèi)靠近上述 上段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路側(cè)而i殳置。
高電壓電路區(qū)域排列在低電壓電路區(qū)域的兩側(cè)，因此低電壓電路區(qū) 域配置在基板的中央部。 一般地說(shuō)，基板為大致長(zhǎng)方形的形狀，在其四 角設(shè)置用于固定基板的螺栓等固定部件所貫通的貫通孔。根據(jù)本特征結(jié) 構(gòu)，進(jìn)一步在配置于基板的中央部的低電壓電路區(qū)域也設(shè)置貫通孔。在 高電壓電路區(qū)域、變壓器等中流過(guò)大電流，因此基板容易變熱，存在由 于過(guò)熱基板產(chǎn)生翹曲等變形的可能性。但是，如本特征結(jié)構(gòu)這樣，在基 板的中央部也設(shè)置貫通孔，由此能夠抑制翹曲，可靠地固定基板。此夕卜， 作為固定部件多使用金屬制的螺栓，通過(guò)在低電壓電路區(qū)域設(shè)置固定部 件所貫通的貫通孔，能夠以短絕緣距離確保絕緣性，能夠確保在車載用 途中所要求的高耐振動(dòng)性。從而，能夠抑制由于設(shè)置貫通孔而引起的基 板面積的增加。進(jìn)一步，貫通孔設(shè)置為靠近夾著低電壓電路區(qū)域并排配 置于兩側(cè)的高電壓電路區(qū)域內(nèi)的上段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路側(cè)，因此，電源控制電 路能夠配置在合適的位置而不妨礙在低電壓電路區(qū)域的部件安裝。
此外，如上所述，可以使絕緣距離較短的下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的高電壓 電路區(qū)域，相比于上段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的高電壓電路區(qū)域能夠安裝更多的部 件。例如，能夠?qū)囟葯z測(cè)電路等附加電路與下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路一同安裝 于高電壓電路區(qū)域。如果高電壓電路區(qū)域的附加電路的輸出向低電壓電 路區(qū)域傳送，則能夠在控制電路中進(jìn)行利用附加電路的處理結(jié)果的控 制。因此，存在在下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路與低電壓電路區(qū)域之間安裝傳送部件 的情況。當(dāng)貫通孔靠近上段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路而設(shè)置時(shí)，能夠在下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電 路與低電壓電路區(qū)域間確保設(shè)置這樣的傳送部件時(shí)的空間。其結(jié)果是， 不會(huì)由于設(shè)置附加電路而增大基板的面積，是優(yōu)選的。
此外，本發(fā)明的電機(jī)控制裝置的特征在于，設(shè)置有信號(hào)傳送用絕緣 部件，該信號(hào)傳送用絕緣部件將由比上述逆變電路的電源電壓低的電源 電壓生成的、驅(qū)動(dòng)上述各臂所具有的上述開(kāi)關(guān)元件的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從上 述低電壓電路區(qū)域向上述高電壓電路區(qū)域分別無(wú)線傳送，
各信號(hào)傳送用絕緣部件沿著上述低電壓電路區(qū)域和上述高電壓電 路區(qū)域相對(duì)的邊界線與上述各變壓器并排配置。低電壓電路區(qū)域和高電壓電路區(qū)域隔著規(guī)定的絕緣距離而分離，在 其間形成絕緣區(qū)域。如上所述，高電壓電路區(qū)域夾著低電壓電路區(qū)域， 在低電壓電路區(qū)域的兩側(cè)并排配置。從而，絕緣區(qū)域夾著低電壓電路區(qū) 域形成在低電壓電路區(qū)域的兩側(cè)。即，絕緣區(qū)域沿著低電壓電路區(qū)域與 高電壓電路區(qū)域相對(duì)的邊界線形成，沿著該邊界線配置有變壓器和信號(hào) 傳送用絕緣部件。使低電壓電路區(qū)域與高電壓電路區(qū)域以絕緣狀態(tài)耦合 的絕緣部件排成一列而配置，因此，設(shè)置需要的最低限度的絕緣區(qū)域即 可。其結(jié)果是，能夠提供確保低電壓電路區(qū)域與高電壓電路區(qū)域的絕緣， 并且能夠小型化的交流電機(jī)控制裝置。
此外，在如上所述設(shè)置有傳送溫度檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)傳送 用絕緣部件的情況下，傳送驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)傳送用絕緣部件、傳送溫度 檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)傳送用絕緣部件、和變壓器，能夠沿著已設(shè) 置的絕緣區(qū)域上的上述邊界線排成一列。其結(jié)果是，能夠不增大基板的 面積，使電機(jī)控制裝置小型化。
此外，本發(fā)明的電機(jī)控制裝置的特征在于，設(shè)置有信號(hào)傳送用絕緣 部件，該信號(hào)傳送用絕緣部件將從上述逆變電路向各驅(qū)動(dòng)電路的反饋信 號(hào)，從上述高電壓電路區(qū)域向上述低電壓電路區(qū)域無(wú)線傳送，
該信號(hào)傳送用絕緣部件沿著上述低電壓電路區(qū)域和上述高電壓電 路區(qū)域相對(duì)的邊界線，與上述各變壓器并排配置。
如上所述，高電壓電路區(qū)域在低電壓電路區(qū)域的兩側(cè)排列配置，絕 緣區(qū)域形成在低電壓電路區(qū)域的兩側(cè)。即，絕緣區(qū)域沿著低電壓電路區(qū) 域與高電壓電路區(qū)域相對(duì)的邊界線形成，沿著該邊界線配置變壓器和信 號(hào)傳送用絕緣部件。連接高電壓電路區(qū)域與低電壓電路區(qū)域的絕緣部 件，在已設(shè)置的絕緣區(qū)域與變壓器一同排成一列而配置。從而，能夠提 供不需要擴(kuò)展用于將反饋信號(hào)向低電壓電路區(qū)域傳送的基板的面積，能 夠使交流電機(jī)控制裝置小型化。
此外，在設(shè)置有上述的傳送驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)傳送用絕緣部件、傳送 溫度檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)傳送用絕緣部件的情況下，能夠?qū)⑦@些 信號(hào)傳送用絕緣部件、傳送該反饋信號(hào)的信號(hào)傳送用絕緣部件、以及變 壓器沿著已設(shè)置的絕緣區(qū)域上的上述邊界線排成一列。其結(jié)果是，能夠不增大基板的面積，使電機(jī)控制裝置小型化。
此外，本發(fā)明的電機(jī)控制裝置的特征在于，進(jìn)一步，上述電源控制 電路配置在多個(gè)上述變壓器間的大致中心部。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使連接電源控制電路與各變壓器的配線內(nèi)的最大 配線長(zhǎng)度變短，此外，能夠抑制總配線長(zhǎng)度。當(dāng)配線變長(zhǎng)時(shí)，容易產(chǎn)生 噪聲，但因?yàn)槟軌驅(qū)⒆畲笈渚€長(zhǎng)度抑制得較短，所以能夠抑制噪聲的產(chǎn) 生。此外，當(dāng)配線的量變多時(shí)容易產(chǎn)生噪聲，但通過(guò)抑制總配線長(zhǎng)度， 能夠抑制噪聲的產(chǎn)生。進(jìn)一步，因?yàn)槟軌蚴箯碾娫纯刂齐娐废蚋髯儔浩?的配線長(zhǎng)度均勻化，所以能夠使各變壓器的次級(jí)側(cè)電壓的電源特性均勻 化，能夠使驅(qū)動(dòng)電路和逆變電路的動(dòng)作穩(wěn)定化。
此外，本發(fā)明的電機(jī)控制裝置的特征在于，具有用于固定基板的固 定部件所貫通的貫通孔，該貫通孔在上述低電壓電路區(qū)域內(nèi)，設(shè)置為靠 近夾著上述低電壓電路區(qū)域而在兩側(cè)并排配置的上述高電壓電路區(qū)域 中的任一側(cè)。
高電壓電路區(qū)域在低電壓電路區(qū)域的兩側(cè)排列，因此，低電壓電路 區(qū)域配置在基板的中央部。
一般基板為大致長(zhǎng)方形的形狀，在其四角設(shè)
置用于固定基板的螺栓等固定部件所貫通的貫通孔。根據(jù)本特征結(jié)構(gòu)， 進(jìn)一步在配置在基板的中央部的低電壓電路區(qū)域中也設(shè)置貫通孔。高電 壓電路區(qū)域、變壓器等流過(guò)大電流，因此基板容易變熱，存在由于過(guò)熱 基板產(chǎn)生翹曲等變形的可能性。但是，如本特征結(jié)構(gòu)這樣，在基板的中 央部也設(shè)置貫通孔，由此能夠抑制翹曲，可靠地固定基板。此外，作為 固定部件多使用金屬制的螺栓，通過(guò)在低電壓電路區(qū)域設(shè)置固定部件所 貫通的貫通孔，能夠以短絕緣距離確保絕緣性，能夠確保在車載用途中 所要求的高耐振動(dòng)性。從而，能夠抑制由于設(shè)置貫通孔而引起的基板面 積的增大。進(jìn)一步，貫通孔設(shè)置為靠近夾著低電壓電路區(qū)域在兩側(cè)并排 配置的高電壓電路區(qū)域的任一側(cè)，因此，電源控制電路等能夠配置在合 適的位置而不妨礙在低電壓電路區(qū)域的部件安裝。
圖l是示意性表示本發(fā)明的電機(jī)的控制電路的電路結(jié)構(gòu)的框10圖2是示意性表示IGBT控制基板中的無(wú)線耦合的形式的框圖3是示意性表示電力供給電路的結(jié)構(gòu)的框圖4是表示IGBT控制基板的電路配置例的配置圖5是表示向IGBT控制基板安裝部件的配置例的配置圖；以及
圖6是示意性表示一般的電機(jī)控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式
以下，以控制電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力用電機(jī)的電機(jī)控制裝 置為例，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，參照?qǐng)D1~圖3,說(shuō)明電機(jī)控 制裝置的電路結(jié)構(gòu)。圖l是示意性表示本發(fā)明的電機(jī)的控制電路的電路 結(jié)構(gòu)的框圖。如圖l所示，控制三相交流電機(jī)9(以下適當(dāng)稱作"電機(jī)") 的電機(jī)控制裝置具有IGBT模塊1、 IGBT控制基板2、電機(jī)控制基板3。
在IGBT模塊1中，使用IGBT作為開(kāi)關(guān)元件，構(gòu)成將直流變換為 三相交流的逆變電路。如圖l所示，逆變電路具有6個(gè)IGBT10 (11~ 16)，和與各IGBT10并聯(lián)連接的續(xù)流二極管10a。另外，開(kāi)關(guān)元件并不 限于IGBT，能夠使用雙極型、電場(chǎng)效應(yīng)型、MOS型等各種構(gòu)造的功率 晶體管構(gòu)成逆變電路。在本實(shí)施方式中，逆變電路例如具有在金屬基體 上隔著陶瓷系的絕緣基板載置IGBTIO、續(xù)流二極管10a而被一體化的 模塊構(gòu)造。在逆變電路中，也構(gòu)成有用于檢測(cè)IGBT10的過(guò)電流、過(guò)熱 的傳感器電路10b (參照?qǐng)D2)，并進(jìn)行一體化而構(gòu)成IGBT模塊1。另 外，也可以通過(guò)在通常的基板上安裝IGBTIO、續(xù)流二極管10a而構(gòu)成 逆變電路。
在圖1中，逆變電路的各臂由一個(gè)IGBT10構(gòu)成。但是，由于IGBT 的電流容量等的限制，也存在并聯(lián)多個(gè)IGBT而構(gòu)成一個(gè)臂的情況。特 別是在模塊構(gòu)造的逆變電路的情況下，也存在通過(guò)將棵芯片隔著陶瓷系 的絕緣基板載置在金屬基體上而構(gòu)成電路的情況，經(jīng)常是并聯(lián)多個(gè) IGBT的棵芯片，構(gòu)成一個(gè)臂。因此，所謂的一個(gè)臂的IGBT (開(kāi)關(guān)元 件)，并不一定表示圖1所示的單一的IGBT，也可能表示在一個(gè)臂中并 聯(lián)連接的全部IGBT。此外，在一個(gè)臂由并聯(lián)連接的兩個(gè)IGBT構(gòu)成的
ii情況下，可以由一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制兩個(gè)IGBT，也可以由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào) 控制各個(gè)IGBT。從作為高壓電源的高壓電池55向IGBT模塊1施加正極側(cè)電壓PV、 負(fù)極側(cè)電壓NV (—般是地)的直流電壓，被變換為三相交流U、 V、 W。在電機(jī)9為電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力用電機(jī)時(shí)，向IGBT模 塊l輸入數(shù)百伏的直流電壓。如圖1所示，從IGBT模塊1輸出U相、 V相、W相的三相的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流。這些電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)線纜向電機(jī) 9輸出，并與電機(jī)9的U相、V相、W相的定子線圏相連接。電機(jī)控制基板3上構(gòu)成有以遠(yuǎn)小于逆變電路的電源電壓的低電壓動(dòng) 作的電機(jī)控制電路30。從作為低壓電源的低壓電池75向電機(jī)控制基板 3供給例如12伏左右的直流電壓。另外，低壓電源并不限于低壓電池 75，也可以由對(duì)高壓電池55的電壓進(jìn)行降壓的DC-DC變換器構(gòu)成。在電機(jī)控制基板3上構(gòu)成有電機(jī)控制電路30，該電機(jī)控制電路30 根據(jù)從控制車輛的運(yùn)行的未圖示的ECU ( electronic control unit,電子 控制單元)等經(jīng)由CAN (controller area network,控制器局域網(wǎng)絡(luò)) 等的通信取得的指令(外部指令)控制電機(jī)9。電機(jī)控制電路30為了控 制電機(jī)9，生成驅(qū)動(dòng)逆變電路的各臂的IGBT10的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在本實(shí)施 方式中，開(kāi)關(guān)元件是IGBT， IGBT的控制端子是柵極端子，因此，將 驅(qū)動(dòng)信號(hào)稱為柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此外，電機(jī)控制電路30接收來(lái)自檢測(cè)電 機(jī)9的舉動(dòng)的電流傳感器91、旋轉(zhuǎn)傳感器92的檢測(cè)信號(hào)，實(shí)施根據(jù)電 機(jī)9的動(dòng)作狀態(tài)的反饋控制。圖1中的電流傳感器91設(shè)置在IGBT模塊1與電機(jī)9之間，但也 可以內(nèi)置在IGBT模塊1中。此外，圖1中僅測(cè)定U相、V相這兩相的 電流。U相、V相、W相這三相電流為平衡狀態(tài)，瞬時(shí)的總和為零，因 此，能夠通過(guò)測(cè)定2相的電流來(lái)運(yùn)算求取剩余1相的電流。旋轉(zhuǎn)傳感器 92例如使用分解器(resolver )。電機(jī)控制電路30以微型計(jì)算機(jī)、DSP ( digital signal processor,數(shù) 字信號(hào)處理器)等為核心部件而構(gòu)成。此外，微型計(jì)算機(jī)、DSP等的動(dòng) 作電壓一般為3.3伏、5伏，因此在電機(jī)控制電路30中，還構(gòu)成有利用 從低壓電池75供給的12伏的電源電壓生成動(dòng)作電壓的調(diào)節(jié)電路。電壓的直流電源的電力供應(yīng)給柵極驅(qū)動(dòng)電路的電力供給電路。電力供給 電路由作為絕緣部件IS的變壓器L構(gòu)成(參照?qǐng)D2 )。作為絕緣部件IS， 將電機(jī)控制電路30生成的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送至柵極驅(qū)動(dòng)電路的光電耦 合器P也安裝于IGBT控制基板2 (參照?qǐng)D2)，詳細(xì)內(nèi)容在后面敘述。 此外，在IGBT控制基板2上也構(gòu)成有用于控制作為電力供給電路的變 壓器L的電源控制電路27。如果參照?qǐng)D1的上述內(nèi)容所示，構(gòu)成于IGBT模塊1的逆變電路是 在高電壓下動(dòng)作的高電壓電路50，構(gòu)成于電機(jī)控制基板3的電機(jī)控制電 路30是在低電壓下動(dòng)作的低電壓電路70。于是，IGBT控制基板2具 有與IGBT模塊1連接的高電壓電路50和與電機(jī)控制基板3連接的低 電壓電路70這兩者。高電壓電路50和低電壓電路70在IGBT控制基 板2上離開(kāi)規(guī)定的絕緣距離而配置，該詳細(xì)內(nèi)容在后面敘述。高電壓電 路50和低電壓電路70通過(guò)上述的絕緣部件IS以無(wú)線方式耦合。圖2是示意性表示IGBT控制基板2中的無(wú)線耦合的形式的框圖。 此處，表示與逆變電路的一個(gè)臂的電路組10A對(duì)應(yīng)的無(wú)線耦合形式。另 外，在圖2中，舉例表示一個(gè)臂具有一個(gè)電路組10A而構(gòu)成的情況，如 上所述，也有一個(gè)臂包括多個(gè)IGBTIO，具有多個(gè)電路組10A而構(gòu)成的 情況。在屬于低電壓電路70的電機(jī)控制電路30生成的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，與 安裝于IGBT控制基板2的作為絕緣部件IS的光電耦合器P的輸入端 子連接。光電耦合器P的輸出端子與在屬于高電壓電路50的IGBT控 制基板2的高電壓電路區(qū)域5中安裝的柵極驅(qū)動(dòng)電路20的驅(qū)動(dòng)器20a 連接。關(guān)于IGBT控制基板2的高電壓電路區(qū)域5，在后面敘述。光電 耦合器P在輸入側(cè)設(shè)置有發(fā)光二極管，在輸出側(cè)設(shè)置有光電二極管或光 電晶體管，是利用從輸入側(cè)向輸出側(cè)的光無(wú)線傳送信號(hào)的公知的絕緣部 件。利用光電耦合器P，在保持低電壓電路70與高電壓電路50的絕緣 的狀態(tài)下，從電機(jī)控制電路30向柵極驅(qū)動(dòng)電路20傳送柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 然后，利用柵極驅(qū)動(dòng)電路20的驅(qū)動(dòng)器20a，對(duì)屬于高電壓電路50的IGBT模塊1的IGBT10進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。附隨上述IGBT10而設(shè)置有用于檢測(cè)過(guò)電流、過(guò)熱的傳感器電路 10b。如圖2所示，在本例中，傳感器電路10b具有溫度傳感器10c和 過(guò)電流檢測(cè)器10d。溫度傳感器10c是熱敏電阻、二極管，根據(jù)溫度而 變化的端子間電壓被柵極驅(qū)動(dòng)電路20的診斷電路20b檢測(cè)。過(guò)電流檢 測(cè)器10d例如檢測(cè)出與流過(guò)IGBT10的大電流成比例、并且該比值為 1/1000000-1/100000左右的微小電流，從而能夠檢測(cè)出流過(guò)IGBT10的 大電流超過(guò)規(guī)定值的情況，其檢測(cè)結(jié)果被診斷電路20b接收。診斷電路20b在溫度傳感器10c的端子間電壓低于規(guī)定的值的情況 下，判定為過(guò)熱狀態(tài)。此外，在從過(guò)電流檢測(cè)器10d接收為異常的檢測(cè) 結(jié)果時(shí)，判定為由短路等引起的過(guò)電流產(chǎn)生狀態(tài)。并且，診斷電路20b 當(dāng)判定為過(guò)熱狀態(tài)和過(guò)電流產(chǎn)生狀態(tài)中的至少一個(gè)時(shí)，輸出診斷信號(hào)。 根據(jù)診斷信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器20a無(wú)論從電機(jī)控制電路30通過(guò)光電耦合器P 接收的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)如何，都控制IGBT10為關(guān)斷狀態(tài)。診斷信號(hào)也被傳送至電機(jī)控制電路30。診斷電路20b是構(gòu)成于 IGBT控制基板2的高電壓電路區(qū)域5的高電壓電路50。于是，診斷信 號(hào)通過(guò)作為絕緣部件IS的光電耦合器P無(wú)線地向電機(jī)控制電路30傳 送。并不向電機(jī)控制電路30傳送過(guò)熱、過(guò)電流等異常的原因，但是至 少能夠通知異常狀態(tài)的發(fā)生。于是，電機(jī)控制電路30進(jìn)行電機(jī)9的停 止處理等異常應(yīng)對(duì)處理。如上所述，溫度傳感器10c的端子間電壓能夠由診斷電路20b進(jìn)行 測(cè)定，在診斷電路20b中，或者在診斷電路20b的附近，能夠設(shè)置檢測(cè) 溫度的溫度檢測(cè)電路20c。圖2中舉例表示在診斷電路20b的附近設(shè)置 有溫度檢測(cè)電路20c的情況。溫度檢測(cè)電路20c沒(méi)有必要隨著與逆變電 路的全部臂對(duì)應(yīng)的柵極驅(qū)動(dòng)電路20而設(shè)置，因此在圖2中以虛線表示。 溫度檢測(cè)電路20c設(shè)置于IGBT控制基板2的高電壓電路區(qū)域5，因此 與診斷信號(hào)同樣地通過(guò)作為絕緣部件IS的光電耦合器P無(wú)線地向電機(jī) 控制電路30傳送。、如上所述，，I:BT控制基,2上設(shè)，有將在電機(jī)控制電路30生14是示意性表示電力供給電路的結(jié)構(gòu)的框圖。以下，參照?qǐng)D1 圖3，說(shuō)明 電力供給電路。電力供給電路由作為絕緣部件IS的變壓器L構(gòu)成。初級(jí)電壓VI在 作為低電壓電路70的電機(jī)控制電路30 (電機(jī)控制基板3)的定電壓電 路中穩(wěn)定為一定的電壓，并被供向變壓器L。如上所述，對(duì)電機(jī)控制基 板3例如供給12伏的電源電壓，但電池75的電壓由于負(fù)載而變動(dòng)。于 是，利用作為定電壓電路的升壓調(diào)節(jié)器、降壓調(diào)節(jié)器等，例如升壓為15 ~ 18伏左右，或降壓至8~10伏左右，定電壓的初級(jí)電壓Vl被供給至變 壓器L。在本實(shí)施方式中，與逆變電路的六個(gè)臂分別相對(duì)應(yīng)，設(shè)置有變壓器 Ll ~ L6這6個(gè)變壓器L。從各變壓器Ll ~ L6分別輸出二次電壓V21 ~ V26。各變壓器Ll ~L6為相同結(jié)構(gòu)，輸出電壓大致相同的二次電壓V2。 圖3中的二極管D1 D2是整流用二極管，電容器C1 C6是平滑用電 容器，電容器C7是用于初級(jí)電壓穩(wěn)定化的電容器。在IGBT控制基板2上構(gòu)成有屬于低電壓電路70的電源控制電路 27，控制作為電力供給電路的變壓器L。電源控制電路27具有控制施 加于初級(jí)側(cè)線圏的電壓的晶體管27b和27c，和控制晶體管27b和27c 的控制電路27a。本實(shí)施方式的電源控制電路27釆用推挽(push pull) 型的結(jié)構(gòu)。變壓器L與逆變電路的六個(gè)臂相對(duì)應(yīng)地設(shè)置有6個(gè)，電源控 制電路27—并控制全部的變壓器L1 L6。此外，如上所述，供向變壓 器L的初級(jí)電壓VI已穩(wěn)定化，因此能夠根據(jù)變壓器L的變壓比決定二 次電壓V2而不將二次電壓V2反饋至初級(jí)側(cè)。變壓器L是使初級(jí)側(cè)線圏與次級(jí)側(cè)線圏之間電磁耦合后傳送信號(hào)、 能量的公知的絕緣部件。于是，能夠保持低電壓電路70與高電壓電路 50的絕緣，并向柵極驅(qū)動(dòng)電路20等供給電源電壓。如上所述，IGBT控制基板2具有高電壓電路50和低電壓電路70 這兩個(gè)電路，通過(guò)絕緣部件IS無(wú)線地使兩電路耦合，從而保持絕緣。 以下，參照?qǐng)D4和圖5，說(shuō)明IGBT控制基板2的具體的布局。圖4是 表示IGBT控制基板2的電路配置例的配置圖，圖5是表示具體的部件 向IGBT控制基板2安裝的配置例的配置圖。15如圖4和圖5所示，在IGBT控制基板2上，形成有將頭部設(shè)置于 圖示左側(cè)的大致T字形狀的低電壓電路區(qū)域7。在T字形狀的頭部，圖 示左上方的低電壓電路區(qū)域7中，設(shè)置有連接器48。該連接器48與上 述電機(jī)控制基板3通過(guò)未圖示的線束連接。與逆變電路的各臂對(duì)應(yīng)的柵 極驅(qū)動(dòng)信號(hào)從電機(jī)控制電路30通過(guò)連接器48向IGBT控制基板2的低 電壓電路區(qū)域7傳送。此外，使電源控制電路27動(dòng)作的電源電壓、變 壓器L的初級(jí)側(cè)電壓VI也通過(guò)連接器48從電機(jī)控制基板3被傳送。 如圖5所示，在連接器48的圖示下方，構(gòu)成有低電壓電路28，構(gòu)成通 過(guò)連接器48被輸入輸出的信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路、接收電路。此外，也可以 在該低電壓電路28中生成變壓器L的初級(jí)電壓。
在IGBT控制基板2上還形成有高電壓電路區(qū)域5。高電壓電路區(qū) 域5與逆變電路的各臂相對(duì)應(yīng)，形成有6個(gè)。上述的各高電壓電路區(qū)域 5至少具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)各臂所具有的IGBT10的柵極驅(qū)動(dòng)電路20。如圖2 所示，在本例中，柵極驅(qū)動(dòng)電路20與一個(gè)臂的一個(gè)電路組10A通過(guò)5 根信號(hào)線連接。IGBT模塊1具有相當(dāng)于這些信號(hào)線的端子連接用的插 腳。將該插腳焊接于圖4和圖5所示的IGBT控制基板2的通孔4，從 而連接?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)電路20與電路組IOA。另外，在本實(shí)施方式中，逆變 電路的一個(gè)臂構(gòu)成為并聯(lián)連接2個(gè)IGBT10。即，在一個(gè)臂上具有2個(gè) 電路組10A， 一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電路20與2個(gè)電路組IOA連接。因此，在 一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電路20中設(shè)置有10個(gè)通孔4。
高電壓電路區(qū)域5夾著相當(dāng)于T字形狀的主干部的低電壓電路區(qū)域 7，在其兩側(cè)并排配置有多個(gè)(在本例中為各3個(gè))。此時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)電 路20配置為在其與低電壓電路區(qū)域7之間設(shè)置有規(guī)定的絕緣距離dl。 此外，柵極驅(qū)動(dòng)電路20配置為在其與相鄰的柵極驅(qū)動(dòng)電路20之間設(shè)置 有規(guī)定的絕緣距離d2或d3。通過(guò)在柵極驅(qū)動(dòng)電路20與低電壓電路區(qū) 域7之間設(shè)置規(guī)定的絕緣距離dl，沿著低電壓電路區(qū)域7形成絕緣區(qū) 域6。此外，進(jìn)一步，通過(guò)在相鄰的柵極驅(qū)動(dòng)電路20之間設(shè)置規(guī)定的絕 緣距離d2、 d3，能夠以T字形狀的低電壓電路區(qū)域7的主干部側(cè)為基 部，在低電壓電路區(qū)域7的兩側(cè)形成梳狀的絕緣區(qū)域6。
跨越沿著T字形狀的低電壓電路區(qū)域7的主干部形成的絕緣區(qū)域6， 設(shè)置有作為電力供給電路的變壓器L1~L6，低電壓電路區(qū)域7與各高電壓電路區(qū)域5分別以絕緣的狀態(tài)耦合。即，向各變壓器L1 L6的低 電壓電路區(qū)域7施加初級(jí)側(cè)電壓VI，向各變壓器Ll ~ L6的高電壓電路 區(qū)域5輸出次級(jí)側(cè)電壓V2。高電壓的次級(jí)側(cè)電壓V2僅出現(xiàn)于與各變壓 器L1 L6對(duì)應(yīng)的高電壓電路區(qū)域5的柵極驅(qū)動(dòng)電路21~26側(cè)，因此 高電壓的配線不會(huì)在IGBT控制基板2內(nèi)引繞較長(zhǎng)距離。從而，不需要 擴(kuò)大為了確保絕緣距離而不能夠安裝部件的絕緣區(qū)域6的面積，能夠有 效利用基板。
各變壓器L1 L6被構(gòu)成于低電壓電路區(qū)域7的共用的電源控制電 路27控制。由此，能夠抑制IGBT控制基板2的面積，能夠使電機(jī)控 制裝置小型化。進(jìn)一步，如圖4和圖5所示，電源控制電路27配置在 多個(gè)變壓器L1 L6間的大致中心部。從而，能夠使連接電源控制電路 27與各變壓器Ll ~ L6的配線內(nèi)的最大配線長(zhǎng)度例如向變壓器L4、 L3 的配線長(zhǎng)度變短。當(dāng)配線變長(zhǎng)時(shí)容易產(chǎn)生噪聲，但因?yàn)槟軌驅(qū)⒆畲笈渚€ 長(zhǎng)度抑制為較短，所以能夠抑制噪聲的產(chǎn)生。此外，當(dāng)然，也能夠抑制 將向變壓器L1 L6的配線長(zhǎng)度相加而得到的總配線長(zhǎng)度。當(dāng)配線量變 多時(shí)容易產(chǎn)生噪聲，但通過(guò)抑制總配線長(zhǎng)度，能夠抑制噪聲的產(chǎn)生。進(jìn) 一步，因?yàn)槭箯碾娫纯刂齐娐?7向各變壓器L1~L6的配線長(zhǎng)度均勻 化，所以能夠使各變壓器L1 L6的次級(jí)側(cè)電壓V2 (V21 V26)的電 源特性均勻化，能夠使柵極驅(qū)動(dòng)電路20和逆變電路的動(dòng)作穩(wěn)定化。
此外，跨越沿著T字形狀的低電壓電路區(qū)域7的主干部形成的絕緣 區(qū)域6，設(shè)置有作為傳送信號(hào)用的絕緣部件的光電耦合器P(Pll、 P21、 P31、 P41、 P51、 P61)。這些光電耦合器P沿著低電壓電路區(qū)域7與高 電壓電路區(qū)域5相對(duì)的邊界線與各變壓器L1 L6并排配置。連接低電 壓電路區(qū)域7與高電壓電路區(qū)域5的絕緣部件IS排成一列而配置，因 此，在IGBT控制基板2上設(shè)置必需的最低限度的絕緣區(qū)域6即可。
利用這些光電耦合器P,電機(jī)控制電路30生成的與各臂對(duì)應(yīng)的柵極 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在低電壓電路區(qū)域7與各高電壓電路區(qū)域5 (柵極驅(qū)動(dòng)電路 21-26)之間以絕緣狀態(tài)耦合。即，以低于逆變電路的電源電壓的電源 電壓生成的各柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從低電壓電路區(qū)域7向高電壓電路區(qū)域5 的各柵極驅(qū)動(dòng)電路21 26分別進(jìn)行無(wú)線傳送。并且，各柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)從 各柵極驅(qū)動(dòng)電路21~26被傳送至各IGBTIO，控制各IGBTIO。進(jìn)一步，跨越沿著T字形狀的低電壓電路區(qū)域7的主干部形成的絕 緣區(qū)域6，作為信號(hào)傳送用絕緣部件設(shè)置有其它的光電耦合器P (P12、 P22、 P32、 P42、 P52、 P62 )。利用這些光電耦合器P,從逆變電路向 各驅(qū)動(dòng)電路21 26傳送的反饋信號(hào)，從高電壓電路區(qū)域5向低電壓電路 區(qū)域7無(wú)線傳送。
這些光電耦合器P沿著低電壓電路區(qū)域7與高電壓電路區(qū)域5相對(duì) 的邊界線，與各變壓器L1 L6、和傳送柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的光電耦合器P (Pll、 P21、 P31、 P41、 P51、 P61)并排配置。連接低電壓電路區(qū)域 7和高電壓電路區(qū)域5的絕緣部件IS排成一列而配置，因此，在IGBT 控制基板2上設(shè)置必需的最低限度的絕緣區(qū)域6即可。此外，在IGBT 基板2的絕緣區(qū)域6中設(shè)置縫隙以提高絕緣性能時(shí)，能夠?qū)ψ儔浩鱈和 光電耦合器P的下面即沿著上述邊界線的絕緣區(qū)域6進(jìn)行直線加工，以 形成縫隙。
如上所述，柵極驅(qū)動(dòng)電路20與逆變電路的各臂相對(duì)應(yīng)地設(shè)置。將 與圖1所示的逆變電路的直流電源的正極側(cè)電壓PV連接的臂稱作上段 側(cè)臂，將與負(fù)極側(cè)電壓NV連接的臂稱作下段側(cè)臂，以下，說(shuō)明各臂與 柵極驅(qū)動(dòng)電路20的對(duì)應(yīng)。
U相上段側(cè)臂的IGBT11被柵極驅(qū)動(dòng)電路21驅(qū)動(dòng)；
V相上段側(cè)臂的IGBT12被柵極驅(qū)動(dòng)電路22驅(qū)動(dòng)；
W相上段側(cè)臂的IGBT13被柵極驅(qū)動(dòng)電路23驅(qū)動(dòng)；
U相下段側(cè)臂的IGBT14被柵極驅(qū)動(dòng)電路24驅(qū)動(dòng)；
V相下段側(cè)臂的IGBT15被柵極驅(qū)動(dòng)電路25驅(qū)動(dòng)；
W相下段側(cè)臂的IGBT16被柵極驅(qū)動(dòng)電路26驅(qū)動(dòng)。
以下，適當(dāng)?shù)貙艠O驅(qū)動(dòng)電路21-23稱作上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路(上段側(cè) 驅(qū)動(dòng)電路)，將柵極驅(qū)動(dòng)電路24~26稱作下段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路(下段側(cè) 驅(qū)動(dòng)電路)。
如圖4和圖5所示，在柵極驅(qū)動(dòng)電路21~26中，驅(qū)動(dòng)上段側(cè)臂的IGBT11 13的上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21 23，并排配置在低電壓電路區(qū)域 7的一側(cè)，圖示中為上側(cè)。此外，驅(qū)動(dòng)下段側(cè)臂的IGBT14 16的下段側(cè) 柵極驅(qū)動(dòng)電路24 26，并排配置在低電壓電路區(qū)域7的另一側(cè)，圖示中 為下側(cè)。
如圖1所示，在逆變電路中，上段側(cè)臂的IGBT11-13與直流電源的 正極側(cè)電壓PV連接，下段側(cè)臂的IGBT14 16與直流電源的負(fù)極側(cè)電 壓NV連接。因此，上段側(cè)臂的IGBT11 ~ 13、和下段側(cè)臂的IGBT14 ~ 16分別排成一列而配置的方式使得與正極側(cè)電壓PV以及負(fù)極側(cè)電壓 NV的連接更容易。由此，驅(qū)動(dòng)IGBT10的驅(qū)動(dòng)電路20也是上段側(cè)臂驅(qū) 動(dòng)電路21 ~ 23和下段側(cè)臂驅(qū)動(dòng)電路24 ~ 26各自排成一列而配置的方式 更能夠高效地進(jìn)行配線。
如上所述，柵極驅(qū)動(dòng)電路20配置為在其與相鄰的柵極驅(qū)動(dòng)電路20 之間設(shè)置有規(guī)定的絕緣距離d2或d3。具體地說(shuō)，上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路 21 ~23配置為在其與相鄰的柵極驅(qū)動(dòng)電路之間設(shè)置有規(guī)定的絕緣距離 d2，下段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路24~26配置為在其與相鄰的柵極驅(qū)動(dòng)電路之 間設(shè)置有規(guī)定的絕緣距離d3。此處，絕緣距離d2相比于絕緣距離d3 為較長(zhǎng)的距離(參照?qǐng)D4)。即，設(shè)置在相鄰的上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21~ 23之間的絕緣距離d2設(shè)定為比設(shè)置在相鄰的下段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路24 ~ 26之間的絕緣距離d3長(zhǎng)。
與逆變電路的直流電源電壓內(nèi)、電壓高的正極側(cè)電壓PV連接的上 段側(cè)臂的IGBT11~13，在成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)發(fā)射極端子的電位上升至電 壓PV的附近。下段側(cè)臂IGBT14 ~ 16與電壓低的負(fù)極側(cè)電壓NV ( — 般是地)連接，因此，在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)發(fā)射極端子為負(fù)極側(cè)電壓NV。如 圖1和圖2所示，柵極驅(qū)動(dòng)電路20通過(guò)控制IGBT10的柵極端子與發(fā) 射極端子這兩端子間的電位差而驅(qū)動(dòng)IGBTIO。因此，與上段側(cè)臂的 IGBT11 ~ 13連接的上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21 ~ 23的電位，在IGBT11 ~ 13為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)上升至電壓PV附近。于是，通過(guò)將絕緣距離d2設(shè)定 為比絕緣距離d3長(zhǎng)的距離，能夠確保上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21與22之 間、22與23之間的充分的絕緣距離。另外，下段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路24-26只要確保為流過(guò)IGBT模塊1的電位NV的配線的大電流不會(huì)經(jīng)由通 孔4流入的程度的最小限度的絕緣距離即可。圖4和圖5所示的符號(hào)8是用于固定IGBT控制基板2的固定部件所貫通的貫通孔。作為固定部件例如使用金屬性的螺栓。 一般的結(jié)構(gòu)是，在IGBT控制基板2的四角，設(shè)置用于固定該基板的貫通孔81~84。在本實(shí)施方式中，還設(shè)置有4個(gè)貫通孔85 ~ 88。該4個(gè)貫通孔85~88設(shè)置在長(zhǎng)方形狀的該基板的中心線的附近。在高電壓電路區(qū)域5、變壓器L等中會(huì)流過(guò)大電流，因此IGBT控制基板2容易變熱，存在由于過(guò)熱基板產(chǎn)生翹曲等的變形的可能性。但是，通過(guò)在基板的四角的貫通孔81 ~ 84之外在基板的中央部也設(shè)置貫通孔85 ~ 88,能夠抑制翹曲而可靠地固定IGBT基板2，并且能夠確保在車載用途中所要求的高耐振動(dòng)性。
貫通孔85 ~ 87在定電壓電路區(qū)域7中確保規(guī)定的絕緣距離而設(shè)置。在使用金屬制的螺栓作為固定部件的情況下，相比于將螺栓所貫通的貫通孔8設(shè)置在高電壓電路區(qū)域5內(nèi)，設(shè)置在低電壓電路區(qū)域7內(nèi)更能夠以短絕緣距離確保絕緣性。即，即使設(shè)置比通常情況多的貫通孔8，也能夠抑制基板面積的增大。進(jìn)一步，貫通孔86和87在低電壓電路區(qū)域7中，設(shè)置為靠近夾著低電壓電路區(qū)域7在兩側(cè)并排配置的高電壓電路區(qū)域5中的任一側(cè)。如圖5所示，能夠?qū)㈦娫纯刂齐娐?7等配置在適宜的位置而不妨礙對(duì)低電壓電路區(qū)域7的部件安裝。
如圖4和圖5所示，在本實(shí)施方式中，貫通孔86和87在低電壓電路區(qū)域7中設(shè)置為靠近上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21~23 —側(cè)。以下說(shuō)明其理由。
如上所述，設(shè)置有下段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路24~26的高電壓電路區(qū)域5，相比于上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21~23，絕緣距離可以較短。從而，與絕緣區(qū)域變小的量相對(duì)應(yīng)地，該高電壓電路區(qū)域5能夠比設(shè)置有上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21~23的高電壓電路區(qū)域5安裝更多的部件。例如，能夠?qū)囟葯z測(cè)電路20c等的附加電路與下段側(cè)的柵極驅(qū)動(dòng)電路24~26 —同設(shè)置在高電壓電路區(qū)域5中。
當(dāng)高電壓電路區(qū)域5的附加電路的輸出向低電壓電路區(qū)域7傳送，通過(guò)連接器48傳送至電機(jī)控制電路30時(shí)，能夠在電機(jī)控制電路30中進(jìn)行利用附加電路的處理結(jié)果的控制。為了從下段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路24 ~26向低電壓電路區(qū)域7傳送附加電路的輸出，需要跨越絕緣區(qū)域6安裝光電耦合器等信號(hào)傳送用絕緣部件。如果貫通孔86、 87靠近下段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路24~26側(cè)而設(shè)置，則會(huì)奪去安裝這樣的追加的信號(hào)傳送用絕緣部件的空間。但如果貫通孔86和87靠近上段側(cè)的柵極驅(qū)動(dòng)電路21 ~ 23側(cè)而設(shè)置，則能夠確保安裝追加的信號(hào)傳送用絕緣部件的空間。
進(jìn)一步，如圖4和圖5所示，優(yōu)選貫通孔86和87配置在低電壓電路區(qū)域7內(nèi)的靠近上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21~23側(cè)，并且配置在沿著柵極驅(qū)動(dòng)電路21與22間的絕緣區(qū)域6、以及柵極驅(qū)動(dòng)電路22與23間的絕緣區(qū)域6的位置。即使貫通孔86和87靠近上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21 ~23側(cè)而配置，也能夠確保其與上段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路21~23間的充分的絕緣距離。
在本實(shí)施方式中，表示了下述例子基于檢測(cè)至少一個(gè)IGBT15的溫度的溫度傳感器10c的檢測(cè)結(jié)果而檢測(cè)IGBT15的溫度的溫度檢測(cè)電路20c與下段側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路25 —同設(shè)置在高電壓電路區(qū)域5。在不產(chǎn)生異常的過(guò)熱狀態(tài)的狀態(tài)下，全部的IGBT10顯示同樣的溫度上升傾向，因此，只要測(cè)定任意一個(gè)IGBTIO的溫度即可。此外，由IGBT10的配置引起的差異，通過(guò)預(yù)先制作由配置引起的誤差的修正圖等，能夠在電機(jī)控制電路30中進(jìn)行修正。
溫度檢測(cè)電路20c的檢測(cè)結(jié)果從高電壓電路區(qū)域5的柵極驅(qū)動(dòng)電路25向低電壓電路區(qū)域7傳送。如圖4所示，跨越沿低電壓電路區(qū)域7形成的絕緣區(qū)域6，設(shè)置有作為信號(hào)傳送用絕緣部件的光電耦合器P(P53)。該光電耦合器P53，沿著低電壓電路區(qū)域7與高電壓電路區(qū)域5相對(duì)的邊界線，與設(shè)置有溫度檢測(cè)電路20c的柵極驅(qū)動(dòng)電路25的變壓器L5和光電耦合器P51、 P52并排配置。如圖4和圖5所示，在本實(shí)施方式中，貫通孔86和87在低電壓電路區(qū)域7內(nèi)設(shè)置為靠近上段側(cè)的柵極驅(qū)動(dòng)電路21~23側(cè)。因此，能夠良好地確保安裝作為追加的信號(hào)傳送用絕緣部件的光電耦合器P53的空間。 。此外，如上所述，在IGBT控制基板2的絕緣區(qū)域6設(shè)置縫隙以提高絕緣性能時(shí)，能夠?qū)ψ儔浩鱈和光電耦合器P的下面即沿著上述邊界線的絕緣區(qū)域6進(jìn)行直線加工以形成縫隙。
如以上具體的布局所表示的那樣，具有高電壓電路50和低電壓電路70這兩個(gè)電路的IGBT控制基板2，通過(guò)使兩電路由絕緣部件IS無(wú)線耦合，能夠以較小的絕緣區(qū)域6確保絕緣，實(shí)現(xiàn)小型化。從而，能夠提供確保低電壓電路與高電壓電路的絕緣，并且能夠提供小型化的交流電機(jī)控制裝置。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明能夠利用于控制在電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等的動(dòng)力中使用的交流電機(jī)的電機(jī)控制裝置。
2權(quán)利要求
1.一種電機(jī)控制裝置，具有驅(qū)動(dòng)電路，其針對(duì)向交流電機(jī)供給電流的逆變電路的各臂分別設(shè)置，驅(qū)動(dòng)各臂所具有的開(kāi)關(guān)元件；以及電源控制電路，其控制用于向所述驅(qū)動(dòng)電路供給電力的電力供給電路，該電機(jī)控制裝置其特征在于，具有低電壓電路區(qū)域，其具有所述電源控制電路；高電壓電路區(qū)域，其包括一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電路，夾著所述低電壓電路區(qū)域在兩側(cè)并排配置，并且在其與所述低電壓電路區(qū)域之間設(shè)置規(guī)定的絕緣距離而配置；以及變壓器，其作為所述電力供給電路，使所述低電壓電路區(qū)域和各高電壓電路區(qū)域分別以絕緣狀態(tài)進(jìn)行連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電機(jī)控制裝置，其中， 所述驅(qū)動(dòng)電路配置為在其與相鄰的所述驅(qū)動(dòng)電路之間設(shè)置有規(guī)定的絕緣距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)控制裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路中，驅(qū)動(dòng)與所述逆變電路的直流電源的正極側(cè)連接的 上段側(cè)臂的所述開(kāi)關(guān)元件的上段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路并排配置于所述低電壓電 路區(qū)域的一側(cè)，驅(qū)動(dòng)與所述逆變電路的直流電源的負(fù)極側(cè)連接的下段側(cè) 臂的所述開(kāi)關(guān)元件的下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路并排配置于所述低電壓電路區(qū)域 的另一側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)控制裝置，其中，設(shè)置在相鄰的所述上段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路間的絕緣距離設(shè)定為比設(shè)置在 相鄰的所述下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路間的絕緣距離長(zhǎng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)控制裝置，其中， 基于檢測(cè)至少一個(gè)所述開(kāi)關(guān)元件的溫度的溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)該開(kāi)關(guān)元件的溫度的溫度檢測(cè)電路，與所述下段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路一同設(shè) 置于所述高電壓電路區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī)控制裝置，其中， 具有將所述溫度檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果從所述高電壓電路區(qū)域向所述低電壓電路區(qū)域無(wú)線傳送的信號(hào)傳送用絕緣部件，該信號(hào)傳送用絕緣部件沿著所述低電壓電路區(qū)域和所述高電壓電 路區(qū)域相對(duì)的邊界線，與設(shè)置有所述溫度檢測(cè)電路的所述高電壓電路區(qū) 域的所述變壓器并排配置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3~6中任一項(xiàng)所述的電機(jī)控制裝置，其中， 具有用于固定基板的固定部件所貫通的貫通孔，所述貫通孔在所述低電壓電路區(qū)域內(nèi)靠近所述上段側(cè)驅(qū)動(dòng)電路側(cè)而設(shè)置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的電機(jī)控制裝置，其中， 具有信號(hào)傳送用絕緣部件，該信號(hào)傳送用絕緣部件將由比所述逆變電路的電源電壓低的電源電壓生成的、驅(qū)動(dòng)所述各臂所具有的所述開(kāi)關(guān) 元件的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從所述低電壓電路區(qū)域向所述高電壓電路區(qū)域分別 無(wú)線傳送，各信號(hào)傳送用絕緣部件沿著所述低電壓電路區(qū)域和所述高電壓電 路區(qū)域相對(duì)的邊界線，與所述各變壓器并排配置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述電機(jī)控制裝置，其中，具有信號(hào)傳送用絕緣部件，該信號(hào)傳送用絕緣部件將從所述逆變電 路向各驅(qū)動(dòng)電路的反饋信號(hào)，從所述高電壓電路區(qū)域向所述低電壓電路 區(qū)域無(wú)線傳送，該信號(hào)傳送用絕緣部件沿著所述低電壓電路區(qū)域和所述高電壓電 路區(qū)域相對(duì)的邊界線，與所述各變壓器并排配置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的電機(jī)控制裝置，其中， 所述電源控制電路配置在多個(gè)所述變壓器間的大致中心部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的電機(jī)控制裝置，其中，具有用于固定基板的固定部件所貫通的貫通孔，該貫通孔在所述低 電壓電路區(qū)域內(nèi)，設(shè)置為靠近夾著所述低電壓電路區(qū)域而在兩側(cè)并排配 置的所述高電壓電路區(qū)域中的任一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種確保低電壓電路與高電壓電路的絕緣，并且能夠小型化的交流電機(jī)控制裝置。電機(jī)控制裝置具有驅(qū)動(dòng)電路(20)，其相對(duì)于向交流電機(jī)供給電流的逆變電路的各臂分別設(shè)置、并驅(qū)動(dòng)各臂所具有的開(kāi)關(guān)元件；以及電源控制電路(27)，其進(jìn)行用于向驅(qū)動(dòng)電路(20)供給電力的電力供給電路的控制。電機(jī)控制裝置還包括低電壓電路區(qū)域(7)，其具有電源控制電路(27)；高電壓電路區(qū)域(5)，其包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路(20)，夾著低電壓電路區(qū)域(7)在兩側(cè)并排配置，并且在其與低電壓電路區(qū)域(7)之間設(shè)置規(guī)定的絕緣距離(d1)而配置；變壓器(L)，其作為電力供給電路，使低電壓電路區(qū)域(7)和各高電壓電路區(qū)域(5)分別連接。
文檔編號(hào)H02P27/06GK101682291SQ20088001894
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者中村恭士, 六浦圭太, 青木一雄 申請(qǐng)人:愛(ài)信艾達(dá)株式會(huì)社