電力轉換裝置制造方法
【專利摘要】在電力轉換裝置中，為了提高電力轉換性能，電力轉換裝置的冷卻極為重要，尤其是電力轉換裝置的收容在框體中的直流平滑用的電容器組件對熱的承受能力弱，為了確保其性能，要求高效地進行電容器組件的冷卻。進而在此基礎上要求盡可能地減少從外部侵入的熱量。經(jīng)由冷卻板而將電容器組件的導體板與框體之間連接起來，并且借助冷卻板將交流連接母線與框體之間連接起來，從電容器組件以及交流連接母線經(jīng)由冷卻板而向框體放掉熱量。
【專利說明】電力轉換裝置

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于將直流電轉換為交流電、或將交流電轉換為直流電的電力轉換裝置，尤其是能夠高效地散發(fā)在電力轉換裝置的收納電氣部件的框體內部產(chǎn)生的熱量的電力轉換裝置。

【背景技術】
[0002]一般來說，電力轉換裝置具備從直流電源接受直流電的平滑用的電容器組件、從電容器組件接受直流電而產(chǎn)生交流電的逆變電路、用于控制逆變電路的控制電路。
[0003]由電力轉換裝置獲得的交流電向電動機(例如，三相同步電動機)供給，與所供給的交流電對應地，電動機產(chǎn)生旋轉扭矩。另外，電動機通常具有作為發(fā)電機的功能，從外部向電動機供給旋轉力而產(chǎn)生交流電。
[0004]如此，電力轉換裝置大多還具備將交流電轉換為直流電的功能，電動機產(chǎn)生的交流電被轉換為直流電。從直流電向交流電的轉換、或者從交流電向直流電的轉換由控制裝置來控制。
[0005]例如，在電動機為同步電動機的情況下，通過對同步電動機的與轉子的磁極位置相對的定子產(chǎn)生的旋轉磁場的相位進行控制，能夠進行電力轉換所涉及的控制。電力轉換裝置的一例在日本特開2011-217548號公報(專利文獻I)中被公開。
[0006]電力轉換裝置搭載于例如混合動力方式的機動車，從搭載于機動車的充電電池接受直流電而產(chǎn)生用于向產(chǎn)生行駛用的旋轉扭矩的電動機供給的交流電。另外，為了在機動車的減速運轉等再生制動運轉時產(chǎn)生制動力，電動機借助車輪的旋轉而旋轉以產(chǎn)生交流電，所產(chǎn)生的交流電借助電力轉換裝置而轉換為直流電并被蓄電于充電電池，再次作為行駛用的電力來使用。
[0007]在先技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2011-217548號公報
[0010]發(fā)明概要
[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]在上述那樣的電力轉換裝置的框體內部中大多使用較多的電子元件，例如發(fā)熱量大的絕緣柵型雙極晶體管等，存在因來自這些電子元件的發(fā)熱而使框體內部成為高溫的環(huán)境的現(xiàn)象。此外，在電力轉換裝置上連接有與電動機電連接且傳熱良好的導線，電動機的熱量經(jīng)由該導線而侵入電力轉換裝置的母線，該熱量侵入到逆變電路部、或根據(jù)情況侵入到電容器組件，其結果是，存在使電力轉換裝置的框體內部的溫度升高的現(xiàn)象。
[0013]而且，在電力轉換裝置中，為了提高電力轉換性能，電力轉換裝置的冷卻極為重要，尤其是收容于電力轉換裝置的框體的直流平滑用的電容器組件對熱的承受能力弱，為了確保其性能，要求高效地進行電容器組件的冷卻。進而在此基礎上要求盡可能地減少從外部侵入的熱量。


【發(fā)明內容】

[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種電力轉換裝置，其能夠滿足高效地進行電容器組件的冷卻、盡可能地減少從外部侵入的熱量中的任一方或兩方的要求。
[0015]解決方案
[0016]本發(fā)明的特征在于，通過冷卻板將電容器組件的導體板與框體之間熱連接，并且通過冷卻板將交流連接母線與框體之間熱連接，從電容器組件以及交流連接母線經(jīng)由冷卻板向框體放掉熱量。
[0017]發(fā)明效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明，積存于電容器組件的熱量、由電容器組件自身產(chǎn)生的熱量從電容器端子、其導體面?zhèn)鬟f至冷卻板，進而傳遞至框體?？蝮w借助周圍的空氣、冷卻介質進行冷卻而使電容器組件的溫度變得更低，借助其溫度梯度之差而使電容器組件的熱量向框體高效地流動。
[0019]同樣，從交流端子逐漸流入交流連接母線的來自外部的熱量傳遞至冷卻板，進而傳遞至框體?？蝮w借助周圍的空氣、冷卻介質進行冷卻而使交流連接母線的溫度變得更低，借助其溫度梯度之差而使交流連接母線的熱量向框體高效地流動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是表不混合動力機動車的系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。
[0021]圖2是表示圖1所示的電路的結構的電路圖。
[0022]圖3是表示本發(fā)明的一實施例的電力轉換裝置的外部結構的外觀立體圖。
[0023]圖4是將圖3所示的電力轉換裝置的構成部件分解而從外部觀察的分解立體圖。
[0024]圖5是將圖3所示的電力轉換裝置的上部罩與驅動電路基板卸下后的狀態(tài)的外觀立體圖。
[0025]圖6是在本發(fā)明的一實施例中使用的新開發(fā)的電容器組件的外觀立體圖。
[0026]圖7是表示在本發(fā)明的一實施例中使用的新開發(fā)的冷卻件的圖，(a)是從斜上部觀察的外觀立體圖，(b)是其主視圖，(c)是主視圖的A-A剖視圖。
[0027]圖8是從斜上部觀察圖7所示的冷卻板的外觀立體圖。
[0028]圖9是從斜上部觀察在本發(fā)明的一實施例中使用的新開發(fā)的冷卻件的里面的外觀立體圖。
[0029]圖10是將作為本發(fā)明的一實施例的電力轉換裝置的上部罩與驅動電路基板卸下后的狀態(tài)的主視圖。
[0030]圖11是在圖10所示的電力轉換裝置中將冷卻件卸下后的狀態(tài)的表面圖。
[0031]圖12是表示圖10所示的電力轉換裝置的B-B剖面的剖視圖。

【具體實施方式】
[0032]接下來，使用附圖對本發(fā)明所涉及的實施方式進行說明，圖1是在使用內燃機與電動機這兩者進行行駛的、所謂的混合動力方式的機動車應用作為本發(fā)明的對象的電力轉換裝置的情況的系統(tǒng)圖。
[0033]需要說明的是，本發(fā)明所涉及的電力轉換裝置不僅能夠應用于混合動力方式的機動車，還能夠應用于僅利用電動機行駛的所謂的電動車，另外，還能夠應用為用于驅動在一般工業(yè)機械中使用的電動機的電力轉換裝置，作為代表例，對于應用于混合動力方式的機動車的電力轉換裝置進行說明。
[0034]圖1是表示混合動力方式的機動車的控制模塊的圖，內燃機EGN以及電動發(fā)電機MG是產(chǎn)生機動車的行駛用扭矩的動力源。另外，電動發(fā)電機MG不僅產(chǎn)生旋轉扭矩，還具有將從外部施加于電動發(fā)電機MG的機械能量(旋轉力)轉換為電力的功能。
[0035]電動發(fā)電機MG例如為同步電動/發(fā)電機或者感應電動/發(fā)電機，如上所述，根據(jù)運轉方法而作為電動機、或作為發(fā)電機進行動作。在將電動發(fā)電機MG搭載于機動車的情況下，優(yōu)選小型且獲得高輸出，使用有釹等的磁鐵的永磁鐵型的同步電動機適合。另外，永磁鐵型的同步電動機與感應電動機相比，轉子的發(fā)熱少，從該觀點出發(fā)，作為機動車用是優(yōu)選的。
[0036]內燃機EGN的輸出側經(jīng)由動力分配機構TSM而傳遞至電動發(fā)電機MG，來自動力分配機構TSM的旋轉扭矩或者電動發(fā)電機MG產(chǎn)生的旋轉扭矩經(jīng)由變速器TM以及差速齒輪DEF而傳遞至車輪。
[0037]另一方面，在再生制動的運轉時，旋轉扭矩從車輪傳遞至電動發(fā)電機MG，基于所傳遞的旋轉扭矩而產(chǎn)生交流電。所產(chǎn)生的交流電如后述那樣由電力轉換裝置200轉換為直流電，對高電壓用的電池136進行充電，所充電的電力再次被用作行駛能量。
[0038]接著，對電力轉換裝置200進行說明。逆變電路部140經(jīng)由直流連接器138而與電池136電連接，在電池136與逆變電路部140彼此之間進行電力的授受。
[0039]在使電動發(fā)電機MG作為電動機進行動作的情況下，逆變電路部140基于經(jīng)由直流連接器138而從電池136供給來的直流電來產(chǎn)生交流電，并經(jīng)由交流端子188而向電動發(fā)電機MG供給。由電動發(fā)電機MG和逆變電路部140構成的結構作為電動/發(fā)電單元進行動作。
[0040]電動/發(fā)電單元存在根據(jù)運轉狀態(tài)而作為電動機、或作為發(fā)電機而進行運轉的情況，或者分開使用電動機、發(fā)電機進行運轉的情況。需要說明的是，在本實施方式中，通過利用電池136的電力而使電動/發(fā)電單元作為電動單元工作，能夠僅利用電動發(fā)電機MG的動力來驅動車輛。此外，在本實施方式中，通過將電動/發(fā)電單元作為發(fā)電單元而利用內燃機EGN的動力或來自車輪的動力工作并發(fā)電，能夠實現(xiàn)電池136的充電。
[0041]電力轉換裝置200具備用于使向逆變電路部140供給的直流電平滑化的電容器組件 500。
[0042]電力轉換裝置200具備從上位的控制裝置接受指令、或者向上位的控制裝置發(fā)送表示狀態(tài)的數(shù)據(jù)的通信用的連接器21?；趶倪B接器21輸入的指令而由控制電路部172來運算電動發(fā)電機MG的控制量。
[0043]此外，運算作為電動機進行運轉還是作為發(fā)電機進行運轉，并基于運算結果而產(chǎn)生控制脈沖以向驅動電路174供給控制脈沖?；谠摽刂泼}沖而產(chǎn)生驅動電路174用于控制逆變電路部140的驅動脈沖。
[0044]構成該電力轉換裝置200的逆變電路部140、控制電路部172、驅動電路174以及電容器組件500等如后述那樣收納于鋁合金制的框體中，并且成為由冷卻介質(例如為冷卻水)進行冷卻的結構。
[0045]接下來，使用圖2對逆變電路部140的電路結構進行說明，作為半導體元件而使用絕緣柵型雙極晶體管，以下簡略表現(xiàn)為IGBT。
[0046]逆變電路部140與想要輸出的交流電的由U相、V相、W相構成的3相對應地具備:由作為上臂而進行動作的IGBT328以及二極管156、作為下臂而進行動作的IGBT330以及二極管166構成的上下臂的電源組件150。
[0047]在該實施方式中，這3相與電動發(fā)電機MG的電樞繞組的3相的各相繞組對應。3相的各個上下臂的電源組件150從作為電源組件150的IGBT328與IGBT330的中點部分的中間電極169輸出交流電流，該交流電流通過交流端子159以及交流連接器188而與向電動發(fā)電機MG連接的交流電線、即交流母線連接。
[0048]上臂的IGBT328的集電極153經(jīng)由正極端子157而與電容器組件500的正極側的電容器端子506電連接，下臂的IGBT330的發(fā)射電極經(jīng)由負極端子158而與電容器組件500的負極側的電容器端子504電連接。
[0049]如上述那樣，控制電路部172從上位的控制裝置經(jīng)由連接器21而接受控制指令，基于該控制指令而產(chǎn)生用于控制構成逆變電路部140的各相的電源組件150的構成上臂或者下臂的IGBT328、IGBT330的控制信號、即控制脈沖并向驅動電路174供給。
[0050]驅動電路174基于控制脈沖而將用于控制各相的電源組件150的構成上臂或者下臂的IGBT328、IGBT330的驅動脈沖向各相的IGBT328、IGBT330供給。
[0051]IGBT328、IGBT330基于來自驅動電路174的驅動脈沖而進行導通或者遮斷動作，將從電池136供給來的直流電轉換為三相交流電，該轉換后的電力向電動發(fā)電機MGl供給。
[0052]IGBT328具備集電極153、信號用發(fā)射電極155、柵電極154。另外，IGBT330具備集電極163、信號用的發(fā)射電極165、柵電極164。
[0053]二極管156電連接于集電極153與發(fā)射電極之間。另外，二極管166電連接于集電極163與發(fā)射電極之間。
[0054]作為轉換用電源半導體元件，也可以使用金屬氧化物半導體型場效晶體管(以下簡略記作M0SFET)，在該情況下，不再需要二極管156、二極管166。作為轉換用電源半導體元件，IGBT適于直流電壓比較高的情況，MOSFET適于直流電壓比較低的情況。
[0055]電容器組件500具備多個正極側電容器端子506與多個負極側電容器端子504、正極側電源端子509與負極側電源端子508。來自電池136的高電壓的直流電經(jīng)由直流連接器138而向正極側電源端子509、負極側電源端子508供給，從電容器組件500的多個正極側電容器端子506、多個負極側的電容器端子504向逆變電路部140供給。
[0056]另一方面，借助逆變電路部140從交流電轉換出的直流電從正極側電容器端子506、負極側電容器端子504向電容器組件500供給，從正極側電源端子509、負極側電源端子508經(jīng)由直流連接器138而向電池136供給并積蓄于電池136。
[0057]控制電路部172具備用于對IGBT328以及IGBT330的轉換時機進行運算處理的微型運算機(以下，記作“微機”)。作為向微機輸入的輸入信息，具有相對于電動發(fā)電機MG而要求的目標扭矩值、從上下臂電源組件150向電動發(fā)電機MG供給的電流值、以及電動發(fā)電機MGl的轉子的磁極位置。
[0058]目標扭矩值基于從未圖示的上位的控制裝置輸出的指令信號而成，電流值基于由電流傳感器產(chǎn)生的檢測信號而被檢測。磁極位置基于從在電動發(fā)電機MGl上設置的解析器等旋轉磁極傳感器(未圖示)輸出的檢測信號而被檢測。
[0059]在本實施方式中，以電流傳感器檢測3相的電流值的情況為例進行說明，也可以檢測2相的電流值，并根據(jù)運算來求出3相的電流。
[0060]控制電路部172內的微機基于目標扭矩值來運算電動發(fā)電機MG的d、q軸的電流指令值，基于該運算出的d、q軸的電流指令值與檢測出的d、q軸的電流值的差值來運算d、q軸的電壓指令值，將該運算出的d、q軸的電壓指令值基于檢測出的磁極位置而轉換為U相、V相、W相的電壓指令值。
[0061]而且，微機基于由U相、V相、W相的電壓指令值得出的基本波(正弦波)與搬運波(三角波)的比較而生成脈沖狀的調制波，將該生成的調制波作為PWM(脈沖寬度調制)信號而向驅動電路174輸出。
[0062]在驅動電路174驅動下臂的情況下，將對PWM信號進行增幅后的驅動信號向對應的下臂的IGBT330的柵電極輸出。另外，在驅動電路174驅動上臂的情況下，將PWM信號的基準電位的等級轉換至上臂的基準電位的等級，然后對PWM信號進行增幅，并將增幅后的PWM信號作為驅動信號而向對應的上臂的IGBT328的柵電極分別輸出。
[0063]另外，控制電路部172進行異常檢測(過電流、過電壓、過溫度等)，并保護上下臂的電源組件150。因此，向控制電路部172輸入有傳感檢測信息。例如在各IGBT328與IGBT330的發(fā)射電極中流通的電流的信息從各臂的信號用發(fā)射電極155以及信號用發(fā)射電極165輸入到對應的過電流檢測部(未圖示)。
[0064]由此，各過電流檢測部進行過電流檢測，并在檢測到過電流的情況下停止對應的IGBT328、IGBT330的轉換動作，保護對應的IGBT328、IGBT330免受過電流的傷害。
[0065]上下臂的電源組件150的溫度的信息從設置在上下臂的電源組件150上的溫度傳感器(未圖示)輸入到微機。另外，向微機輸入有上下臂的電源組件150的直流正極側的電壓的信息。微機基于上述信息而進行過溫度檢測以及過電壓檢測，在檢測到過溫度或過電壓的情況下停止所有的IGBT328、IGBT330的轉換動作。
[0066]在由上述結構構成的電力轉換裝置200中，如上述那樣，在框體內部大多使用較多的電子元件，例如發(fā)熱量大的IGBT等，存在因來自這些電子元件的發(fā)熱等導致框體內部成為高溫的環(huán)境的現(xiàn)象。此外，連接有與電動機電連接的傳熱良好的導線，電動機的熱量經(jīng)由該導線而侵入電力轉換裝置的母線，該熱量侵入到逆變電路部、或根據(jù)情況侵入到電容器組件，其結果是，存在使電力轉換裝置的框體內部的溫度升高的現(xiàn)象。
[0067]如上述那樣，在上述的電力轉換裝置中，為了提高電力轉換性能，電力轉換裝置的冷卻極為重要。尤其是收容于電力轉換裝置的框體的直流平滑用的電容器組件對熱的承受能力弱，為了確保其性能，要求高效地進行電容器組件的冷卻，并且要求盡可能地減少從外部侵入的熱量。
[0068]本發(fā)明提出滿足高效地進行該電容器組件的冷卻、盡可能地減少從外部侵入的熱量中的任一方、或者兩方的要求的技術。
[0069]接下來，使用附圖對作為本發(fā)明的特征的電力轉換裝置的冷卻構造以及冷卻方法進行具體說明。
[0070]圖3是電力轉換裝置200的外觀圖，由金屬制、例如鋁合金構成的框體400由具有一對短邊壁部和長邊壁部的箱狀的長方體構成，在一個側面形成有供直流端子收納的直流連接口 409和供交流端子收納的交流連接口 410。
[0071]另外，在框體400的低部固定有下部罩404，在該下部罩404設有供冷卻介質流入/流出的管406。在該框體400收納有電容器組件500、逆變電路部140、控制電路部172、以及驅動電路174等。
[0072]圖4是將圖3所示的電力轉換裝置200按照構成部件分解而表示為立體圖的整體結構圖，圖5是將圖4所示的上部罩、以及驅動電路基板卸下時的電力轉換裝置的立體圖。
[0073]那么，基于圖4以及圖5而說明成為本發(fā)明的一實施例的電力轉換裝置200的概要結構，之后對作為本發(fā)明的特征的電力轉換裝置的冷卻構造、冷卻方法進行詳細說明。
[0074]在圖4以及圖5中，附圖標記400是收納電力轉換裝置200的結構部件的金屬制(例如鋁合金)的框體，其形成為具有在上下方向上上部開口的底壁部且具有一對長邊側壁部400A和一對短邊側壁部400B的長方形的箱狀。而且，在該框體400的內部形成有收納電容器組件500的收納部402、收納電源組件150的收納部403等。
[0075]在框體400的低壁部400C的下部借助固定螺釘405而牢固地固定有下部罩404，在下部罩404設有使冷卻介質流出流入的管406。
[0076]因此，冷卻介質在形成于下部罩404與低壁部400C之間的空間的冷卻通路中流動并對框體400的內部進行冷卻。
[0077]在框體400的一方的短邊壁部400B與一對長邊側壁部400A之間所夾著的位置，在形成于其內部的收納部402的低壁部上隔著散熱片407而載置有電容器組件500。該散熱片407具備向框體400的低壁部放掉電容器組件500的熱量的散熱功能和絕緣功能。
[0078]在電容器組件500的旁邊形成有分別獨立地收納三個電源組件150的三個收納部403，該收納部403向下部罩404之間的冷卻通路開放。
[0079]因此，電源組件150自身具有液密性結構，具體來說，在電源組件150與收納部403之間由密封墊等進行密封。因而，電源組件150采用通過直接與冷卻介質接觸而被冷卻的結構。通過本 申請人:已經(jīng)申請的上述專利文獻I等可知，本發(fā)明的上述結構與專利文件I的該結構有些許不同。
[0080]而且，三個電源組件150的收納部403以與電容器組件500的相反側的框體400的另一方的短邊側壁部400B對置的方式排列配置。由此，能夠從短邊側壁部400B側的相同面收納交流端子407以及直流端子408。
[0081]在短邊側壁部400B形成有供三個交流端子407收納的交流側收納口 409和供一個直流端子408連接的直流側收納口 410。交流端子407與電源組件150之間由板狀的交流連接母線416連接，如后所述采用如下結構，從該交流連接母線416經(jīng)由導線而向框體400側放掉從外部逐漸侵入的熱量。
[0082]在電源組件150與框體400的短邊側壁部400B之間的空間配置有電流傳感器411與層疊導體板412。
[0083]在電容器組件500、電源組件150、電流傳感器411、以及層疊導體板412等的上部以覆蓋上述構件的方式配置有作為本發(fā)明的特征結構部件的冷卻件413。
[0084]該冷卻件413載置在框體400的長短邊側壁部400A、400B之上，利用固定螺釘414而與框體400牢固地固定。通過與該框體400牢固地固定，向框體400放掉來自電容器組件500的熱量以及來自交流連接母線416的熱量。
[0085]在電容器組件500與冷卻件413之間夾裝有散熱片415，向冷卻件413放掉電容器組件500的熱量。
[0086]另外，在電源組件150的交流連接母線416與冷卻件413之間夾裝有散熱片417，經(jīng)由交流連接母線416、以及散熱片417而向冷卻件413放掉從交流端子408逐漸流入的電動機的熱量。
[0087]此外，通過利用固定螺釘414與框體400牢固地固定，向框體400放掉來自交流連接母線416的熱量。
[0088]在冷卻件413之上配置有驅動電路基板418，該驅動電路基板418安裝有驅動電源組件150的驅動電路174，此外，在其上部，由鋁合金形成的上部罩419以堵塞框體400的上部的開口的方式借助固定螺釘420而牢固地固定于框體400。
[0089]此外，在框體400的長邊側壁部400A配置有控制電路部基板421，該控制電路部基板421安裝有控制驅動電路174的控制電路部172，此外，在其上部，由鋁合金形成的側部罩422借助固定螺釘423而牢固地固定于框體400的長邊側壁部400A。
[0090]以上是成為本發(fā)明的一實施例的電力轉換裝置200的概要結構，接下來對特征結構部件的詳情進行說明。
[0091]圖6是本實施例中一并新開發(fā)的電容器組件500，該電容器組件500具備多個(三個)正極側電容器端子506、多個(三個)負極側電容器端子504、正極側電源端子509、以及負極側電源端子508。
[0092]來自電池136的高電壓的直流電經(jīng)由直流端子408而向正極側電源端子509、負極側電源端子508供給，電容器組件500的多個正極側電容器端子506、多個負極側的電容器端子504與電源組件150連接。
[0093]而且，該電容器組件500中，在一方的側面部500A、具體來說是如圖5所示那樣設置有電源組件150的方向的側面部500A上，作為所有的端子的、正極側電容器端子506、負極側電容器端子504、正極側電源端子509、以及負極側電源端子508突出。
[0094]如此，通過在一個側面部500A使所有的端子對齊，在各相(U相、V相、W相)之間，相間電流變小，其結果是，因相間電流產(chǎn)生的熱量變少，能夠期待抑制在電容器組件500內部貯存熱量的現(xiàn)象。另外，能夠簡化與電源組件150連接的連接構造，還能夠縮短連接配線的距離。
[0095]在電容器組件500的側面部500A從上側依次配置有正極側電容器端子506、負極側電容器端子504、正極側電源端子509以及負極側電源端子508，位于最上部的正極側電容器端子506的導體面506A以成為與電容器組件500的上表面部500B大致相同的平面的方式構成。因此，該正極側電容器端子506構成向冷卻件413散熱的散熱路線的一部分。
[0096]需要說明的是，在本實施方式中，電容器的負極側導體板、正極導體板、以及正極側電容器端子506、負極側電容器端子504、正極側電源端子509以及負極側電源端子508的各端子由一體形成的銅等金屬制板構成。
[0097]另外，電容器組件500具有電容器兀件、收納該電容器兀件的殼體550、填充于該殼體550的收納空間的樹脂密封件551。露出面552是從殼體550露出的樹脂密封件551的面。該殼體550以使露出面552與電源組件150對置的方式配置在電源組件150的側部。正極側電容器端子506以及負極側電容器端子504從生產(chǎn)率提高的觀點出發(fā)謀求抑制彎曲部的增大。另外，正極側電容器端子506以及負極側電容器端子504從電感減少的觀點出發(fā)謀求抑制電容器端子的長度的增大。對此，正極側電容器端子506以及負極側電容器端子504以與冷卻件413中的相對于正極側電容器端子506的冷卻面平行的方式從露出面552突出，并與電源組件150連接。另外，通過抑制電容器端子的彎曲部的增大，能夠抑制冷卻件與電容器端子的接觸面積變小。
[0098]圖7示出冷卻件413的結構，(a)是整體的外觀立體圖，(b)是從上部觀察的主視圖，(c)是其A-A剖視圖。由上述附圖可知，在冷卻件413形成有供電容器組件500的上部收納的開口 413A、供電源組件150等電子元件的連接端子通過的開口 413B、413C。而且，該冷卻件413的整體由合成樹脂413D形成，在內部通過插入成形而埋設有兩個冷卻板424、冷卻板425。
[0099]將冷卻板424、冷卻板425由合成樹脂413D鑄模進行插入成形的理由在于，為了實現(xiàn)配置在框體400內部的電子元件、連接配線與冷卻板424以及冷卻板425的絕緣。
[0100]冷卻板424是用于放掉來自電容器組件500的熱量的冷卻板，冷卻板425是用于放掉來自交流連接母線416的熱量的冷卻板。冷卻板425在電源組件150進一步成為高溫的情況下，兼具放掉由該電源組件150產(chǎn)生的熱量的功能。
[0101]該冷卻板424、冷卻板425如上述那樣整體由合成樹脂413A覆蓋，僅其底面部側露出，熱量能夠侵入。此外，在這些冷卻板424、冷卻板425形成有從冷卻件413的合成樹脂部413D突出的安裝部424A、安裝部425A，在內部形成有供安裝用的固定螺釘穿過的孔。
[0102]因此，從埋設于冷卻件413的冷卻板424、冷卻板425的露出的底面部侵入的熱量從冷卻板424以及冷卻板425的安裝部424A、安裝部425A向框體400放掉。
[0103]圖8是表示冷卻板424、冷卻板425的詳情的外觀立體圖，電容器組件500側的冷卻板424的中央開口，且冷卻板424以包圍該開口的方式由接受來自電容器組件500的多個正極側電容器端子506側的熱量的受熱部424B、傳熱部424C以及作為散熱部的安裝部424A構成。
[0104]交流連接母線416側的冷卻板425形成為直線的板狀，由接受來自交流連接母線416側的熱量的受熱部425B、傳熱部425C以及作為散熱部的安裝部425A構成。
[0105]該冷卻板424以及冷卻板425由傳熱性優(yōu)異的高傳熱構件形成，在本實施例中使用板厚為2_的鋁。若謀求進一步的熱拉伸(高熱傳導性)，還可以使用銅材料。
[0106]另外，冷卻板424與冷卻板425分體形成而由合成樹脂413D將其形成為一體，但也可以將冷卻板424與冷卻板425 —體形成而由穿孔機穿孔，并將其與合成樹脂413D —并進行插入成形。
[0107]作為能夠向合成樹脂進行插入成形的材料而提出以上的金屬材料，除此之外，在使用具有高傳熱性的非金屬制材料的情況下，也可以不進行插入成形而通過粘貼、固定螺釘來構成冷卻件413。在該情況下，冷卻板424以及冷卻板425的形狀也可以是與圖8所示的形狀相同的形狀。
[0108]圖9是從里側觀察冷卻件413的外觀立體圖，(a)示出安裝有散熱片的狀態(tài)，(b)示出將散熱片分解后的狀態(tài)。
[0109]在圖9中，電容器組件500側的散熱片415由包括絕緣片部415A和散熱片部415B的復合片構成，該絕緣片部415A形成為比冷卻板424的受熱部424B的形狀略大的形狀，同樣，散熱片部415B也形成為比冷卻板424的受熱部424B的形狀略大的形狀，絕緣片部415A位于受熱部424B側，散熱片部415B位于正極側電容器端子506偵U。
[0110]作為散熱片415的材料，絕緣片部415A使用PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)，為了提高散熱性，盡可能地減薄其厚度，使用厚度為0.1mm的構件。散熱片部415B使用硅系的樹脂材料，使用其厚度為1.0mm的構件。
[0111]另外，交流連接母線416側的散熱片417由包括絕緣片部417A和散熱片部417B的復合片構成，該絕緣片部417A形成為比冷卻板425的受熱部425B的形狀略大的形狀，同樣，該散熱片部417B也形成為比冷卻板425的受熱部425B的形狀略大的形狀，絕緣片部415A位于受熱部425B側，散熱片部417B位于交流連接母線416偵U。
[0112]作為散熱片417的材料，絕緣片部417A使用PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)，為了提高散熱性，盡可能地減薄其厚度，使用其厚度為0.1mm的構件。散熱片部417B使用硅系的樹脂材料，使用其厚度為1.0mm的構件。
[0113]這些散熱片415、以及散熱片417就其特性而言具備柔軟性，因該柔軟性而使其與各冷卻板424、425的受熱部424B、425B、正極側電容器端子506、交流連接母線416緊貼。由此提聞導熱效率。
[0114]以上的散熱片415、以及散熱片417并不局限于說明過的材料、厚度，也可以適當?shù)剡x擇并采用除此以外的材料、規(guī)格，作為實際的材料，從這些構件的使用實際效果等觀點出發(fā)是優(yōu)選的。
[0115]需要說明的是，在將冷卻件413組裝于框體400之前，將散熱片415以及散熱片417預先粘貼于冷卻件413，由此能夠期待迅速地進行其安裝作業(yè)的效果。
[0116]接下來，對將上述新開發(fā)的電容器組件500以及冷卻件413組裝于框體400的狀態(tài)進行說明。
[0117]圖10是將電力轉換裝置的上部罩419與驅動電路基板418取下后的狀態(tài)的主視圖，圖11是將冷卻件413取下后的狀態(tài)的主視圖，圖12是表示圖10所示的電力轉換裝置的B-B剖面的剖視圖。
[0118]在圖10中，在電力轉換裝置的框體400上，冷卻件413借助冷卻板424的安裝部424A、冷卻板425的安裝部425A而由固定螺釘414牢固地固定。
[0119]而且，如圖11所示，冷卻板424的受熱部424B以隔著散熱片415與電容器組件500的正極側電容器端子506、導體面506A接觸的方式定位。
[0120]同樣，將電源組件150與交流端子407連接起來的3根交流連接母線416以隔著散熱片417接觸冷卻板425的受熱部425B的方式定位。該交流連接母線416為了增大傳熱面積而形成得較厚，隔著散熱片417與受熱部425B熱接觸。
[0121]因此，如圖12所示，貯存于電容器組件500的熱量、由電容器組件500自身產(chǎn)生的熱量從正極側電容器端子506、其導體面506A通過散熱片415而傳遞至冷卻板424的受熱部424B，進而通過傳熱部424C而向安裝部424A流動并傳遞至框體400。
[0122]框體400借助周圍的空氣、從管406流出流入的冷卻介質進行冷卻，因此使電容器組件500的溫度變得更低，借助其溫度梯度之差，電容器組件500的熱量向框體400高效地流動。
[0123]另外，流路形成體470形成供冷卻制冷劑流通的流路。而且，電容器組件500配置在冷卻件413與流路形成體470之間。由此，將經(jīng)由正極側電容器端子506以及負極側電容器端子504而傳遞的電源組件150的熱量傳遞至冷卻件413，并且隔著電容器組件500而在冷卻件413的相反側設置流路形成體470，由此電容器組件500的冷卻性能進一步提高。
[0124]另外，管406隔著流路形成體470的流路而與電容器組件500對置配置。從入口側的管406流入的冷卻制冷劑被充分冷卻。因而，電容器組件500被該冷卻制冷劑冷卻，因此冷卻性能進一步提聞。
[0125]在此，電容器組件500的正極側電容器端子506、其導體面506A與冷卻板424熱接觸，但也可以顛倒電容器端子的極性而從冷卻板424放掉電容器組件500的熱量。
[0126]同樣，從交流端子407向交流連接母線416流入的來自外部的熱量(例如來自電動機的熱量)通過散熱片417而傳遞至冷卻板425的受熱部425B，進而通過傳熱部425C而向安裝部425A流動并傳遞至框體400?？蝮w400借助周圍的空氣、從管406流出流入的冷卻介質進行冷卻，因此使交流連接母線416的溫度變得更低，借助其溫度梯度之差，交流連接母線416的熱量向框體400高效地流動。
[0127]如以上說明那樣，在電力轉換裝置中，為了提高電力轉換性能，電力轉換裝置的冷卻極為重要，尤其是電力轉換裝置的收容于框體的直流平滑用的電容器組件對熱的承受能力弱，為了確保其性能，要求高效地進行電容器組件的冷卻，并且要求盡可能地減少從外部侵入的熱量。
[0128]為了滿足上述要求，在本發(fā)明中，借助設于冷卻件的冷卻板向框體放掉該電容器組件的熱量，并且借助設于冷卻件的冷卻板向框體放掉從外部侵入的熱量，由此能夠高效地改善框體內的熱環(huán)境。
[0129]此外，根據(jù)本實施例，僅將冷卻件固定于框體，因此無需進行新追加冷卻介質的通路等的裝置的大型化、構造的復雜化，也無需大幅的模具的改變等。因此，作為電力轉換裝置，例如，在應用于機動車的情況下，避免框體的大型化而搭載性提高，此外，制造費用得以抑制，其經(jīng)濟效果較大。
[0130]附圖標記說明如下:
[0131] 140…逆變電路部，150...電源組件，172…控制電路部，174...驅動電路，200...電力轉換裝置，400…框體，400A...長邊側壁部，400B...短邊側壁部，402…收納部，403…收納部，404…下部罩，405…固定螺釘，407…散熱片，407…直流端子，408…交流端子，409…直流側連接口，410…交流側連接口，413…冷卻件，414…固定螺釘，415…散熱片，415A…絕緣片部，415B...散熱片部，416…交流連接母線，417…散熱片，417A...絕緣片部，417B...散熱片部，418…上部罩，420…固定螺釘，421…控制電路部基板，422…側部罩，424…冷卻板，424A…安裝部，424B...受熱部，424C...傳熱部，425…冷卻板，425A…安裝部，425B...受熱部，4250..傳熱部,500…電容器組件,500A…側面部,506…正極側電容器端子,504…負極側電容器端子，508…負極側電源端子，509…正極側電源端子。
【權利要求】
1.一種電力轉換裝置，其具備:在內部形成有收納空間的框體；載置于所述收納空間的電容器組件；與所述電容器組件連接且設于所述框體的直流端子；與所述電容器組件電連接的電源組件；與所述電源組件連接且設于所述框體的交流端子；以及將所述交流端子與所述電源組件連接起來的交流連接母線， 所述電力轉換裝置的特征在于， 通過冷卻件將所述電容器組件的電容器端子與所述框體、以及/或者所述交流連接母線與所述框體熱連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的電力轉換裝置，其特征在于， 在所述電容器組件的與所述電源組件對置的側面設有正極側的電容器端子以及負極側的電容器端子、正極側的電源端子以及負極側的電源端子。
3.根據(jù)權利要求1所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述電容器組件具有電容器元件、收納所述電容器元件的殼體(550)、以及填充于所述殼體的收納空間的樹脂密封件(551)， 所述殼體具有所述樹脂密封件所露出的露出面(552)， 所述殼體以使所述露出面與所述電源組件對置的方式配置在所述電源組件的側部， 所述電容器端子以與所述冷卻件中的相對于所述電容器端子的冷卻面平行的方式從所述露出面突出而與所述 電源組件連接。
4.根據(jù)權利要求2所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述冷卻件通過在合成樹脂內埋設有由金屬構成的冷卻板而成，通過所述冷卻板而將所述電容器端子與所述框體熱連接、以及/或者將所述交流連接母線與所述框體熱連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述冷卻板經(jīng)由具備絕緣功能以及散熱功能的散熱片而與所述電容器端子熱接觸，并且通過固定螺釘固定于所述框體而與所述框體熱連接，以及/或者經(jīng)由具備絕緣功能以及散熱功能的散熱片而與所述交流連接母線熱接觸，并且通過固定螺釘固定于所述框體而與所述框體熱連接。
6.根據(jù)權利要求4所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述散熱片是由具備絕緣功能的絕緣片部和具備散熱功能的散熱片部構成的復合片。
7.根據(jù)權利要求4所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述散熱片是由具備絕緣功能的絕緣片部和具備散熱功能的散熱片部構成的復合片，散熱片部比絕緣片部厚。
8.根據(jù)權利要求1所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述電力轉換裝置具備流路形成體，該流路形成體形成供冷卻制冷劑流通的流路， 所述電容器組件配置在所述冷卻件與所述流路形成體之間。
9.根據(jù)權利要求7所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述電力轉換裝置具備與所述流路連結的入口管， 所述入口管隔著所述流路而與所述電容器組件對置配置。
10.一種電力轉換裝置，其特征在于， 所述電力轉換裝置具備: 箱狀的框體，其由一對長邊側壁部和一對短邊側壁部圍成而形成有收納空間；電容器組件，其載置于所述框體的一方的短邊側壁部與所述一對長邊側壁部之間的所述收納空間； 電源組件，其配置在與所述電容器組件相反一側的另一方的短邊側壁部與所述電容器組件之間，且與所述電容器組件電連接； 直流端子，其與所述電容器組件連接，且設于所述另一方的短邊側壁部； 交流端子，其與所述電源組件連接，且設于所述另一方的短邊側壁部；以及 交流連接母線，其將所述交流端子 與所述電源組件連接起來，且位于所述另一方的短邊壁部與所述電源組件之間， 通過冷卻件將所述電容器組件的電容器端子與所述一對長邊側壁部、以及/或者所述交流連接母線與所述一對長邊側壁部熱連接。
11.根據(jù)權利要求9所述的電力轉換裝置，其特征在于， 在所述電容器組件的與所述電源組件對置的側面設有正極側的電容器端子以及負極側的電容器端子、正極側的電源端子以及負極側的電源端子。
12.根據(jù)權利要求10所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述冷卻件通過在合成樹脂內埋設有由金屬構成的冷卻板而成，通過所述冷卻板而將所述電容器端子與所述一對長邊側壁部熱連接、以及/或者將所述交流連接母線與所述一對長邊側壁部熱連接。
13.根據(jù)權利要求11所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述冷卻板經(jīng)由具備絕緣功能以及散熱功能的散熱片而與所述電容器端子熱接觸，并且通過固定螺釘固定于所述一對長邊側壁部而與所述一對長邊側壁部熱連接，以及/或者經(jīng)由具備絕緣功能以及散熱功能的散熱片而與所述交流連接母線熱接觸，并且通過固定螺釘固定于所述一對長邊側壁部而與所述一對長邊側壁部熱連接。
14.根據(jù)權利要求12所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述散熱片是由具備絕緣功能的絕緣片部和具備散熱功能的散熱片部構成的復合片。
15.根據(jù)權利要求12所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述散熱片是由具備絕緣功能的絕緣片部和具備散熱功能的散熱片部構成的復合片，散熱片部比絕緣片部厚。
16.根據(jù)權利要求9所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述電容器組件具有電容器元件、收納所述電容器元件的殼體、填充于所述殼體的收納空間的樹脂密封件，所述殼體具有所述樹脂密封件所露出的露出面，所述殼體以使所述露出面與所述電源組件對置的方式配置于所述電源組件的側部，所述電容器端子以與所述冷卻件中的相對于所述電容器端子的冷卻面平行的方式從所述露出面突出而與所述電源組件連接。
17.根據(jù)權利要求9所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述電力轉換裝置具備流路形成體，該流路形成體形成供冷卻制冷劑流通的流路，所述電容器組件配置在所述冷卻件與所述流路形成體之間。
18.根據(jù)權利要求16所述的電力轉換裝置，其特征在于， 所述電力轉換裝置具備與所述流路連結的入口管，所述入口管隔著所述流路而與所述電容器組件對置配置。
【文檔編號】B60L11/00GK104080636SQ201380007753
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年1月21日 優(yōu)先權日:2012年2月15日
【發(fā)明者】錦見總德, 大島謙二 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社