專利名稱：功率模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率模塊，具體地說(shuō)，涉及儲(chǔ)存在殼體(包裝)中的功率 模塊。
背景技術(shù)：
目前采用了一種儲(chǔ)存在一個(gè)殼體中的功率模塊，該功率模塊帶有半導(dǎo) 體開(kāi)關(guān)器件，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換電路，例如逆變器和轉(zhuǎn)換器 (功率半導(dǎo)體器件)。由于這樣的功率模塊具有以集成方式布置在包裝內(nèi) 的功率半導(dǎo)體器件，所以減小尺寸的效果很好。例如，日本專利公開(kāi)No. 2001-16870公開(kāi)了一種功率模塊，其逆變器 電路的全部半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件都在一個(gè)包裝中，所述逆變器電路將直流電轉(zhuǎn) 換成交流電。這種功率模塊專門針對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的電源用途，所述交流電 動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)車輛(例如混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛)。根據(jù)該文獻(xiàn)公開(kāi)的 功率模塊，通過(guò)減小逆變器電路的尺寸，可以提高車輛布局的自由度，并 可以抑止由導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)造成的不利效果。車輛中各種裝置的布局限制已經(jīng)變得越來(lái)越嚴(yán)格，以便確保乘客舒適 性并同時(shí)獲得裝載空間(儲(chǔ)存能力)。因此，上述混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車 輛中，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)所用電源的功率模塊及其電力負(fù)載在結(jié)合到車 輛中時(shí)易于在空間和布置方面受到限制。這引起了下面的問(wèn)題取決于功率模塊的輸出端子與電力負(fù)載(例如 交流電動(dòng)機(jī))之間的位置關(guān)系，用于在其間進(jìn)行連接的導(dǎo)線和母線 (busbar)的布置變得復(fù)雜和/或布線長(zhǎng)度更長(zhǎng)?？紤]到上述問(wèn)題，必須根 據(jù)車輛布局限制，基于布置情況以及功率模塊與電力負(fù)載之間的位置關(guān)系 來(lái)單獨(dú)設(shè)計(jì)功率模塊的輸出端子位置。單獨(dú)進(jìn)行這種專門設(shè)計(jì)的需求可能造成必須對(duì)例如要安裝該功率模塊
的每種型號(hào)車輛的設(shè)計(jì)進(jìn)行更改。由于部件不能共享，會(huì)難以減小制造成 本。換句話說(shuō)，對(duì)于在設(shè)計(jì)布局方面具有嚴(yán)格限制的功率模塊，除了減小 裝置自身尺寸外，即使對(duì)于輸出功率的輸出端子構(gòu)造，從布局的立場(chǎng)出發(fā) 也必須提高自由度。但是，上述文獻(xiàn)沒(méi)有提到這個(gè)問(wèn)題，沒(méi)有公開(kāi)或建議 解決該問(wèn)題的措施。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種功率模塊，它具有一種輸出端子構(gòu)造， 該構(gòu)造可以提高布置的自由度，還可以在與電力負(fù)載的位置關(guān)系方面提高 電路設(shè)計(jì)的通用性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 一種功率模塊儲(chǔ)存在殼體中，并包括功率轉(zhuǎn) 換電路和多個(gè)輸出端子。功率轉(zhuǎn)換電路把從電源供給的供電功率轉(zhuǎn)換成將 要供給到電力負(fù)載的供電功率。所述多個(gè)輸出端子被形成為能夠從殼體外 側(cè)進(jìn)行電接觸。功率轉(zhuǎn)換電路包括至少一個(gè)輸出端，用于輸出那些將要供 給到電力負(fù)載的供電功率。多個(gè)輸出端子包括第一輸出端子和第二輸出端 子，第一輸出端子連接到至少一個(gè)輸出端，第二輸出端子不直接連接到各 個(gè)輸出端。第一輸出端子和第二輸出端子設(shè)置成可以通過(guò)母線進(jìn)行電連 接，所述母線設(shè)置在殼體周邊的投影輪廓中。根據(jù)上述功率模塊，除了各自連接到功率轉(zhuǎn)換電路輸出端的第一輸出 端子外，還設(shè)有第二輸出端子，這種第二輸出端子設(shè)置成能夠通過(guò)母線電 連接到第一輸出端子。通過(guò)根據(jù)需要設(shè)置母線，可以用第二輸出端子向電 力負(fù)載供應(yīng)功率。由于由多個(gè)輸出端子可以從一側(cè)連接到電力負(fù)載，并且 這些輸出端子的數(shù)目多于功率轉(zhuǎn)換電路的輸出端，所以可以使可連接的電 力負(fù)載的布置區(qū)域增大，而不必在殼體外側(cè)設(shè)置較長(zhǎng)的母線或?qū)Ь€。因 此，可以提高布置功率模塊的自由度以及與輸出端子布置有關(guān)的設(shè)計(jì)靈活 性。在本發(fā)明的功率模塊中，母線優(yōu)選地設(shè)置成在分別位于殼體一端側(cè)和 另一端側(cè)的第一、第二輸出端子之間建立電連接。通過(guò)上述電連接，使得從兩側(cè)都可以與功率轉(zhuǎn)換電路的相同輸出端進(jìn) 行接觸。因此，可以進(jìn)一步提高布置功率模塊的自由度以及與輸出端子布 置有關(guān)的設(shè)計(jì)靈活性。在本發(fā)明的功率模塊中，還可以特別地將第一、第二輸出端子中的第 一輸出端子或者各個(gè)輸出端子設(shè)置成允許通過(guò)線接合連接到功率轉(zhuǎn)換電路 的輸出端。因此，通過(guò)功率模塊的輸出端子與功率轉(zhuǎn)換電路的輸出端之間的簡(jiǎn)單 設(shè)置即可建立電連接。特別是，通過(guò)用接合線使第一、第二輸出端子中的 每一個(gè)都可以進(jìn)行電連接，可以通過(guò)相同的輸出端子布置來(lái)適應(yīng)不同的功 率轉(zhuǎn)換電路。這樣，可以進(jìn)一步提高與輸出端子布置有關(guān)的設(shè)計(jì)靈活性?；蛘撸诒景l(fā)明的功率模塊中，功率轉(zhuǎn)換電路優(yōu)選地設(shè)置成包括至少 一個(gè)功率半導(dǎo)體器件。這種功率模塊還包括絕緣體，該絕緣體設(shè)置成覆蓋 功率半導(dǎo)體器件和輸出端子。母線設(shè)置在絕緣體外側(cè)。根據(jù)上述功率模塊，可以在構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換電路的功率半導(dǎo)體器件和輸 出端處于被覆蓋狀態(tài)的情況下，完成母線設(shè)置和功率模塊的安裝。因此可 以確保絕緣并防止損壞。根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種功率模塊儲(chǔ)存在殼體中，并包括功率轉(zhuǎn) 換電路和多個(gè)輸出端子。功率轉(zhuǎn)換電路把從電源供給的供電功率轉(zhuǎn)換成將 要供給到電力負(fù)載的供電功率。多個(gè)輸出端子設(shè)置成可以從殼體外側(cè)進(jìn)行 電接觸。功率轉(zhuǎn)換電路包括多個(gè)輸出端，用于輸出將要供給到電力負(fù)載的 供電功率。多個(gè)輸出端子被設(shè)置成劃分為第一輸出端子組和第二輸出端子 組，第一輸出端子組位于殼體一端側(cè)，第二輸出端子組位于殼體的另一端 側(cè)。第一、第二輸出端子組中至少其一電連接到功率轉(zhuǎn)換電路的多個(gè)輸出 端子。根據(jù)上述功率模塊，可以通過(guò)設(shè)置在殼體一端側(cè)的第一輸出端子組和 設(shè)置在殼體另一端側(cè)的第二輸出端子組中任一者，從功率轉(zhuǎn)換電路的多個(gè) 輸出端輸出供電功率。因此，可以增大用于設(shè)置可連接電力負(fù)載的區(qū)域， 而不必在殼體外側(cè)設(shè)置較長(zhǎng)的母線和/或?qū)Ь€。換句話說(shuō)，可以提高設(shè)置功 率模塊的自由度以及與輸出端子布置有關(guān)的設(shè)計(jì)靈活性。在本發(fā)明的這種功率模塊中，第一、第二輸出端子組優(yōu)選地通過(guò)母線
來(lái)彼此電連接，母線布置在殼體周邊的投影輪廓中。由于上述功率模塊中可以以最短的長(zhǎng)度來(lái)設(shè)置母線，所以可以減少制 造成本。更優(yōu)選地，本發(fā)明的功率模塊安裝在車輛上，該車輛包括用作車輛動(dòng) 力源的交流電動(dòng)機(jī)，功率轉(zhuǎn)換電路包括逆變器，逆變器將來(lái)自蓄電池的直 流功率轉(zhuǎn)換成對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的交流功率，蓄電池用作電源，交流 電動(dòng)機(jī)用作電力負(fù)載。通過(guò)將上述功率模塊結(jié)合在車輛中，其中所述車輛(例如混合動(dòng)力車 輛或電動(dòng)車輛)包括用作車輛動(dòng)力源的交流電動(dòng)機(jī)，可以因功率模塊包括 向交流電動(dòng)機(jī)供應(yīng)功率的逆變器而提高設(shè)置自由度以及與輸出端子布置有 關(guān)的設(shè)計(jì)靈活性。


圖1是混合動(dòng)力車輛構(gòu)造的示意性框圖，該混合動(dòng)力車輛作為安裝了 本發(fā)明功率模塊的裝置的示例。圖2是圖1所示PCU (功率控制單元)的電路圖。圖3是圖2的功率模塊的俯視圖，包括了開(kāi)關(guān)器件。圖4是沿圖3的IV-IV線所取的功率模塊剖視圖。圖5和圖6分別為本發(fā)明的功率模塊構(gòu)造第一示例和第二示例的俯視圖。圖7是對(duì)帶有傳統(tǒng)輸出端子構(gòu)造的功率模塊與電力負(fù)載(電動(dòng)發(fā)電 機(jī))之間的連接進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。圖8A和圖8B是對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率模塊與電力負(fù)載(電動(dòng)發(fā) 電機(jī))之間的連接進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率模塊安裝在車輛上的一種示例的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在附圖中，相同或相應(yīng)的部件標(biāo)有相同的標(biāo)號(hào)，并將不再重復(fù)其詳細(xì)說(shuō)明。圖1是一種混合動(dòng)力車輛構(gòu)造的示意性框圖，該混合動(dòng)力車輛作為安 裝有本發(fā)明的功率模塊的裝置的 一種示例。參考圖1，本實(shí)施例的混合動(dòng)力車輛100包括電池10、 PCU (功率控 制單元)20、功率輸出裝置30、 DG (差速齒輪)40、前輪50L和50R、 后輪60L和60R、前車座70L和70R、以及后車座80。電池10相當(dāng)于"電源"，并例如由鎳氫電池或鋰離子電池形成。電 池10向PCU 20供給直流電壓，并由來(lái)自PCU的直流電壓進(jìn)行充電。電 池10設(shè)置在例如后車座80的背面。功率輸出裝置30設(shè)置在位于儀表板前方的發(fā)動(dòng)機(jī)空間95處。PCU 20 電連接到功率輸出裝置30中的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2。功率輸出裝置 30耦合到DG 40。PCU20把來(lái)自電池IO的直流電壓升高，并將升壓的直流電壓轉(zhuǎn)換成 交流電壓，以驅(qū)動(dòng)和控制功率輸出裝置30中的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2。 換句話說(shuō)，PCU 20將來(lái)自電池10的直流電轉(zhuǎn)換成交流電以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電 機(jī)MG1和MG2。 PCU 20將電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn) 換成直流電壓來(lái)對(duì)電池IO充電。功率輸出裝置30經(jīng)由DG 40將發(fā)動(dòng)機(jī)禾n/或電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2 產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞到前輪50L和50R以對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。功率輸出裝置30還 通過(guò)由前輪50L和50R帶動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2旋轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生能量，并 將所產(chǎn)生的能量供給PCU 20。換句話說(shuō)，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2扮演 了作為車輛動(dòng)能來(lái)源的"交流電動(dòng)機(jī)"的角色。DG 40將來(lái)自功率輸出裝置30的動(dòng)力傳遞給前輪50L和50R，并將前 輪50L和50R的轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到功率輸出裝置30。圖2是圖1的PCU20的電路示意圖。參考圖2， PCU 20包括與電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2分別對(duì)應(yīng)的逆變器 電路151和152。U相臂153、 V相臂154和W相臂155構(gòu)成逆變器電路151。 U相臂 153、 V相臂154和W相臂155并聯(lián)連接在電源線101與地線102之間。 電源線101經(jīng)由用于輸入的PCU端子201電連接到電池10的正極。 地線102經(jīng)由用于輸入的pcu端子202電連接到電池10的負(fù)極。如上所 述，可以采用這樣的構(gòu)造在PCU20中設(shè)置轉(zhuǎn)換器電路來(lái)將從電池io向 pcu端子201和202施加的直流電壓升高或降低，以輸出到電源線101和 地線102上。u相臂153由串連連接功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件(下文中簡(jiǎn)稱為開(kāi)關(guān)器 件)q1和q2形成。v相臂154由串連連接的開(kāi)關(guān)器件q3和q4形成。w 相臂155由串連連接的開(kāi)關(guān)器件q5和q6形成。二極管d1—d6從發(fā)射極 那側(cè)向集電極那側(cè)傳導(dǎo)電流，并連接在開(kāi)關(guān)器件q1 — q6的集電極和發(fā)射 極之間。響應(yīng)于來(lái)自未示出的控制裝置的門信號(hào)，將開(kāi)關(guān)器件q1—q6打 開(kāi)/關(guān)斷，即進(jìn)行切換控制?？梢圆捎美鏘GBT (絕緣柵雙極晶體管)作 為本實(shí)施例的開(kāi)關(guān)器件。每相臂153 — 155的中間點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)于輸出端161 — 163，用于驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)發(fā)電機(jī)mg1的U相電壓、V相電壓和W相電壓從該點(diǎn)輸出。輸出端 161 — 163分別電連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的U相線圈170U、 V相線圈noB和w相線圈now。電動(dòng)發(fā)電機(jī)mgi是三相永磁電動(dòng)機(jī)，并由共同連接到中性點(diǎn)N1的U相線圈170U、 V相線圈170V和W相線圈170W形成。逆變器電路152具有與逆變器電路151類似的構(gòu)造。逆變器152每相 臂的中間點(diǎn)對(duì)應(yīng)于各個(gè)輸出端171 — 173，分別用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)MG2的U 相電壓、V相電壓和W相電壓從該點(diǎn)輸出。輸出端171 — 173經(jīng)由用于輸 出的PCU端子221—223電連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的各個(gè)U相線圈 180U、 V相線圈180V和W相線圈180W。電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2是與電動(dòng)發(fā) 電機(jī)MG1 —樣的三相永磁電動(dòng)機(jī)，并由共同連接到中性點(diǎn)N2的U相線 圈180U、 V相線圈180V和W相線圈180W形成。圖3是電能模塊200的俯視圖，其中一體儲(chǔ)存了構(gòu)成逆變器電路151 和152的開(kāi)關(guān)器件。參考圖3，構(gòu)成逆變器電路151和152的多個(gè)功率半導(dǎo)體器件210形 成于功率模塊200的殼體280中。功率半導(dǎo)體器件210 —般地表示構(gòu)成各
個(gè)逆變器電路151和152的開(kāi)關(guān)器件Q1—Q6以及二極管D1—D6。多個(gè)輸出端子220和230分別排列在由絕緣體形成的殼體280的一端 側(cè)281和另一端側(cè)282處。每個(gè)輸出端子由半導(dǎo)體(通常是例如鋁或銅的 金屬)形成，并可以從功率模塊200的外側(cè)迸行電接觸。輸出端子220具有能夠與功率半導(dǎo)體器件210的電極進(jìn)行電連接的構(gòu) 造。盡管輸出端子230不能直接與功率半導(dǎo)體器件210的電極連接，但是 輸出端子230可以從殼體280外側(cè)與電極電連接。盡管未示出，但是布置 在一端側(cè)281的輸出端子220電連接到逆變器電路151的輸出端161 — 163 (見(jiàn)圖2)中相應(yīng)一個(gè)，而布置在另一端側(cè)282的輸出端子220電連接到 逆變器電路152的輸出端子171 — 173 (見(jiàn)圖2)中相應(yīng)一個(gè)。此外，在需要的情況下，可以通過(guò)布置在殼體280上部區(qū)域的母線 240，即通過(guò)從預(yù)定方向(圖3中的頂面)看去布置在殼體280周邊投影 輪廓中的母線240，在位于一端側(cè)281的輸出端子230與位于另一端側(cè) 282的輸出端子220之間建立電連接。這樣，排列在一端側(cè)281的輸出端 子230可以電連接到逆變器電路152的輸出端子171 — 173。換句話說(shuō)，逆 變器電路152的輸出功率可以從位于一端側(cè)281的輸出端子輸出。盡管圖3中未示出，但是也可以通過(guò)母線240在位于一端側(cè)282的輸 出端子230與位于一端側(cè)281的輸出端子220之間建立電連接。設(shè)置這樣 的母線240可以使排列在另一端側(cè)282的輸出端子230電連接到逆變器電 路151的輸出端子161 — 163。換句話說(shuō)，逆變器電路151的輸出功率可以 從位于另一端側(cè)282的輸出端子輸出。這樣，通過(guò)在需要的情況下在本發(fā)明的功率模塊中設(shè)置母線240，功 率可以從兩個(gè)逆變器電路151和152輸出，既可以從一端側(cè)281輸出，也 可以從另一端側(cè)282輸出。在設(shè)置母線240的區(qū)域下方布置有絕緣體250，以便覆蓋功率半導(dǎo)體 器件250和輸出端(未示出)。參考沿圖3中IV—IV線所取的圖4的剖視圖，功率半導(dǎo)體器件210 位于絕緣襯底270上，絕緣襯底270形成于散熱板260上。功率半導(dǎo)體器 件210的電極與絕緣襯底270上的導(dǎo)線圖案(未示出)恰當(dāng)?shù)剡B接，從而
實(shí)現(xiàn)圖2所示逆變器電路151和152的電路構(gòu)造。與絕緣襯底270上的輸 出端161 — 163和171 — 173對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)由接合線(bonding wire) 255連接 到導(dǎo)體板220#。上述節(jié)點(diǎn)與導(dǎo)體板220弁之間的連接不限于線接合，也可 以采用除了線接合之外的方式在輸出端與導(dǎo)體板之間建立電連接。導(dǎo)體板220#由螺釘225緊固，螺釘225緊固到設(shè)在殼體280外部框架 上的螺母230#。因此，導(dǎo)體板220#用作輸出端子220 (見(jiàn)圖3)，提供從 逆變器電路151和152的輸出。螺母230#構(gòu)成了圖3的輸出端子230，其中螺母230弁設(shè)置為不與通過(guò) 接合線連接到輸出端161 —163和171 — 173的導(dǎo)體板220#連接。母線240通過(guò)螺釘225緊固到輸出端子220，并通過(guò)螺釘235緊固到 螺母230#。因此，如圖3所示，通過(guò)母線240在輸出端子220與230之間 建立了電連接。絕緣體250由例如凝膠型材料形成，用于對(duì)位于功率模塊200表面處 的功率半導(dǎo)體器件210、絕緣襯底270上的導(dǎo)線圖案、接合線255等進(jìn)行 密封，以確保絕緣并防止損壞。如圖5所示，通過(guò)用母線240 — 1至240 — 3將設(shè)在殼體280 —端側(cè) 281的輸出端子230a、 230b和230c連接到分別位于另一端側(cè)282的輸出 端子220x、 220y和220z，可以由兩個(gè)逆變器電路251和252從殼體280 的任一側(cè)提供輸出。換句話說(shuō)，即使在電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2都設(shè)置在 殼體280的一端側(cè)281的情況下，也可以在不必增加導(dǎo)線長(zhǎng)度的情況下， 在功率模塊220與作為電力負(fù)載的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2之間建立電連 接。此外，在電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2都設(shè)置在殼體280的另一端側(cè)282 時(shí)，也可以在不必增加導(dǎo)線長(zhǎng)度的情況下，在功率模塊200與作為電力負(fù) 載的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2之間建立電連接。這樣的構(gòu)造也可以通過(guò)如 下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)用母線240 — 1至240 — 3將位于殼體280另一端側(cè)282的 輸出端子230x、 230y和230z分別電連接到位于一端側(cè)281的輸出端子 220a、 22b和220c。根據(jù)本發(fā)明的功率模塊200，殼體280上部區(qū)域的母線240適當(dāng)布
置，允許將功率從功率模塊200的任一側(cè)供應(yīng)到作為電力負(fù)載的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2。換句話說(shuō)，無(wú)論功率模塊200與電力負(fù)載(電動(dòng)發(fā)電機(jī) MG1和MG2)的位置關(guān)系如何，功率模塊200都可以共享輸出端子設(shè) 計(jì)。因此，可以提高功率模塊200的設(shè)計(jì)靈活性及其布局自由度。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率模塊中，如圖6所示，可以將每個(gè)輸出端 子設(shè)置為可連接到內(nèi)部功率半導(dǎo)體器件210的輸出端子220。盡管在此情 況下，導(dǎo)體板220#必須設(shè)置成與每個(gè)輸出端子對(duì)應(yīng)，但是也可以提高功率 模塊中各個(gè)輸出端子與電路元件之間連接關(guān)系的自由度。因此，即使在除了逆變器電路151和152之外的功率轉(zhuǎn)換電路安裝在 功率模塊200上的情況下，也可以允許殼體280和輸出端子220的設(shè)計(jì)被 共享使用。換句話說(shuō)，圖6的功率模塊220#允許這樣的殼體280設(shè)計(jì)即 使在功率模塊200#中包含的功率轉(zhuǎn)換電路不同的情況下，也可以將多個(gè)輸 出端子220設(shè)置為共享使用。這樣，可以進(jìn)一步提高功率模塊的電路設(shè)計(jì) 靈活性。下面將參考圖7—9，對(duì)設(shè)置根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率模塊時(shí)的高自由 度進(jìn)行說(shuō)明。圖7圖示了一種線路構(gòu)造，該線路構(gòu)造向位于功率模塊一側(cè)的電動(dòng)發(fā) 電機(jī)MG1和MG2供應(yīng)功率，其中所述功率模塊具有傳統(tǒng)的輸出端子結(jié) 構(gòu)。在圖7的傳統(tǒng)功率模塊200P中，與對(duì)應(yīng)于電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的輸出端 相連接的輸出端子220設(shè)置在殼體280的一端側(cè)281，而與對(duì)應(yīng)于電動(dòng)發(fā) 電機(jī)MG2的輸出端相連接的輸出端子220設(shè)置在殼體280的另一端側(cè) 282。為了布置PCU端子211 — 213和221—223來(lái)實(shí)現(xiàn)針對(duì)PCU 20與位于 一側(cè)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2之間建立連接的輸出，必須在功率模塊 200外側(cè)設(shè)置較長(zhǎng)的導(dǎo)線或母線，用于在功率模塊200的輸出端子220與 PCU 20中的PCU端子211 —213和221—223之間進(jìn)行連接。與之相比，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率模塊200，通過(guò)上述輸出端子 220的設(shè)置以及母線240的適當(dāng)設(shè)置，使得可以從PCU 20的任一側(cè)容易地
提供兩個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2的輸出。例如，根據(jù)圖8A所示構(gòu)造，母線240的設(shè)置允許從位于功率模塊200 一端側(cè)281的輸出端子220和230向電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2提供輸出， 在紙面上，所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2位于圖8A中功率模塊200 (PCU20)的右側(cè)。此外，通過(guò)將母線240的設(shè)置改為如圖8B所示，可以從位于功率模 塊200另一端側(cè)282的輸出端子220和230向電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2提 供輸出，在紙面上，所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2位于功率模塊200 (PCU20)的左側(cè)。這樣，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率模塊200中，可以對(duì)應(yīng)于電動(dòng)發(fā)電 機(jī)MG1和MG2的設(shè)置位置來(lái)提供用于輸出的PCU端子211—213和221 一223，而不必在功率模塊200外側(cè)設(shè)置較長(zhǎng)的導(dǎo)線或母線。圖9示出了安裝在車輛上的本實(shí)施例功率模塊的一種示例。參考圖9，功率模塊200作為PCU 20的部件設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)空間95中 (見(jiàn)圖1)。這里，假設(shè)從車輛的前進(jìn)方向看去，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和 MG2都位于發(fā)動(dòng)機(jī)空間95的后側(cè)。因此，朝向電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2的PCU輸出端子211 — 213以及 221—223在紙面上必須位于上側(cè)?？紤]到發(fā)動(dòng)機(jī)和其他裝置之間的布局限制，取決于汽車型號(hào)，可能需 要在位置96或97處進(jìn)行安裝。換句話說(shuō)，取決于汽車型號(hào)，可能有這樣 的情況所形成的包括了相同構(gòu)造功率模塊200的PCU 20必須安裝在位 置96或位置97中的任意位置。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率模塊200，通過(guò)圖8B所示的母線240設(shè) 置，PCU 20 (功率模塊200)可以設(shè)置在位置％。在要將PCU 20 (功率 模塊200)設(shè)置在位置97的情況下，圖8A所示的母線240設(shè)置是合適 的。換句話說(shuō)，即使在功率模塊200采用共享設(shè)計(jì)的情況下，也可以在 PCU 20的任一側(cè)設(shè)置朝向電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2的輸出端子，而不會(huì) 造成在功率模塊200外側(cè)設(shè)置母線的復(fù)雜情況。具體地說(shuō)，通過(guò)改變母線 240的設(shè)置方式，所形成的包括了功率模塊200的PCU 20可以安裝在兩個(gè)
位置96和97。因此可以提高功率模塊的設(shè)置自由度和靈活性。這增加了 采用共享設(shè)計(jì)的功率模塊200可以應(yīng)用到的汽車型號(hào)，可以由于部件共用 而帶來(lái)降低成本的好處。上文已經(jīng)說(shuō)明了本發(fā)明的一種實(shí)施例，其中用電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和 MG2 (它們是三相電動(dòng)機(jī))作為交流電動(dòng)機(jī)的典型示例，交流電動(dòng)機(jī)作為 本發(fā)明的功率模塊的電力負(fù)載。但是本發(fā)明的應(yīng)用不限于這樣的情況，本 發(fā)明還可以應(yīng)用到用作任意電力負(fù)載的功率模塊，而不依賴于電力負(fù)載的 形式。本發(fā)明的功率模塊不限于本實(shí)施例中所述安裝到混合動(dòng)力車輛這樣 的應(yīng)用，而是還可以用于安裝到各種車輛、系統(tǒng)、裝置等。盡管已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明和圖示了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)明白，這些只是通過(guò)圖 示和舉例方式，而不應(yīng)認(rèn)為是限制性的，本發(fā)明的精神和范圍只由權(quán)利要 求項(xiàng)來(lái)限定。
權(quán)利要求
1. 一種儲(chǔ)存在殼體(280)中的功率模塊(200)，包括 功率轉(zhuǎn)換電路(151、 152)，把從電源供給的供電功率轉(zhuǎn)換成將要供給到電力負(fù)載的供電功率；和多個(gè)輸出端子(220、 230)，能夠從所述殼體外側(cè)進(jìn)行電接觸， 所述功率轉(zhuǎn)換電路包括至少一個(gè)輸出端(161 — 163、 171 — 173)，用 于向所述電力負(fù)載輸出所述供電功率； 所述多個(gè)輸出端子包括第一輸出端子(230)，連接到所述至少一個(gè)輸出端，和 第二輸出端子(220)，不直接連接到每個(gè)所述輸出端， 其中，所述第一輸出端子和所述第二輸出端子設(shè)置成能夠與母線 (240)電連接，所述母線(240)布置在所述殼體周邊的投影輪廓內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其中，所述母線設(shè)置成在分別位 于所述殼體一端側(cè)和另一端側(cè)(281、 282)的所述第一輸出端子(230) 和所述第二輸出端子(220)之間建立電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其中，所述第一輸出端子設(shè)置成 允許通過(guò)線接合與所述功率轉(zhuǎn)換電路(151、 152)的所述輸出端(161 — 163、 171 — 173)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其中，所述第一輸出端子 (230)和所第二輸出端子(220)各自設(shè)置成允許通過(guò)線接合與所述功率轉(zhuǎn)換電路的所述輸出端子(161_163、 171 — 173)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率模塊，其中，所述功率轉(zhuǎn)換電路 (151、 152)設(shè)置成包括至少一個(gè)功率半導(dǎo)體器件(210)，所述功率模塊還包括絕緣體(250)，所述絕緣體(250)設(shè)置成覆蓋 所述功率半導(dǎo)體器件和所述輸出端，其中，所述母線(240)設(shè)置在所述絕緣體的外側(cè)。
6. —種儲(chǔ)存在殼體(280)中的功率模塊(200)，包括 功率轉(zhuǎn)換電路(151、 152)，把從電源供給的供電功率轉(zhuǎn)換成將要供 給到電力負(fù)載的供電功率，和多個(gè)輸出端子(220、 230)，能夠從所述殼體的外側(cè)進(jìn)行電接觸，所述功率轉(zhuǎn)換電路(151、 152)包括多個(gè)輸出端(161 — 163、 171_ 173)，用于向所述電力負(fù)載輸出所述供電功率，其中，所述多個(gè)輸出端子被設(shè)置成劃分為第一輸出端子組(220a — 220c、 230a—230c)和第二輸出端子組(220x—220y、 230x—230y)，所 述第一輸出端子組位于所述殼體的一端側(cè)(281)，所述第二輸出端子組 位于所述殼體的另一端側(cè)(282)，其中，所述第一輸出端子組和所述第二輸出端子組中至少一個(gè)組電連 接到所述功率轉(zhuǎn)換電路的所述多個(gè)輸出端(161 — 163、 171 — 173)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率模塊，其中，所述第一輸出端子組和所 述第二輸出端子組通過(guò)母線(240)彼此電連接，所述母線設(shè)置在所述殼 體周邊的投影輪廓內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l一7中任意一項(xiàng)所述的功率模塊，所述功率模塊被 安裝在車輛(100)上，所述車輛包括用作車輛驅(qū)動(dòng)源的交流電動(dòng)機(jī)(MG1、 MG2)，其中，所述功率轉(zhuǎn)換電路包括逆變器(151、 152)，所述逆變器將來(lái) 自蓄電池(10)的直流功率轉(zhuǎn)換成交流功率以驅(qū)動(dòng)所述交流電動(dòng)機(jī)，所述 蓄電池用作所述電源，所述交流電動(dòng)機(jī)用作所述電力負(fù)載。
全文摘要
由多個(gè)功率半導(dǎo)體器件(210)形成的逆變器電路(151、152)儲(chǔ)存在功率模塊(200)的殼體(280)中。設(shè)置在殼體(280)一端側(cè)(281)的輸出端子(220)連接到一個(gè)逆變器電路(152)。設(shè)置在殼體(280)另一端側(cè)(282)的輸出端子(220)連接到另一逆變器電路(152)。所述一端側(cè)(281)和另一端側(cè)(282)各自還設(shè)有輸出端子(230)，輸出端子(230)設(shè)置成允許通過(guò)母線(240)與位于相反側(cè)的輸出端子(220)電連接。通過(guò)適當(dāng)設(shè)置母線(240)，可以從所述一端側(cè)(281)和另一端側(cè)(282)中任一側(cè)由兩個(gè)逆變器電路(151、152)提供輸出?？梢詫?shí)現(xiàn)一種輸出端子構(gòu)造，它允許提高設(shè)置自由度以及與電力負(fù)載的位置關(guān)系有關(guān)的電路設(shè)計(jì)靈活性。
文檔編號(hào)H02M7/48GK101147316SQ20068000948
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者今井誠(chéng), 松井政治 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社