电力转换装置

技术领域

本发明涉及将直流电力转换为交流电力，或者将交流电力转换为直流电力的电力转换装置，特别涉及适合搭载在车辆上的电力转换装置。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，已知有日本特开2014-072938号公报(专利文献1)所记载的电力转换装置。专利文献1的电力转换装置在壳体中配置第一流路形成体、第一基板、第二流路形成体、功率半导体模块、电容器模块、驱动电路基板及控制电路基板，用罩覆盖收纳这些构成部件的壳体内部(参照段落0015)。在这些构成部件中，控制电路基板搭载在第二基板上，第二基板具有与从第一基板延伸的第一支承构件连接的第一固定部、与从第二流路形成体延伸的第二支承构件连接的第二固定部、以及与壳体直接连接的第三固定部(参照段落0020～0024)。另外，在专利文献1中，对于“第一固定部”、“第二固定部”以及“第三固定部”，没有记载“第一”、“第二”以及“第三”，但为了区分各固定部，在本说明书中标注“第一”、“第二”以及“第三”。该电力转换装置通过将第三固定部与壳体直接连接，使从功率半导体模块放射的电磁噪声经由第二基板、第三固定部以及壳体流到接地，保护控制电路基板不受电磁噪声的影响(参照段落0024)。

在专利文献1的电力转换装置中，如图3所示，第一固定部、第二固定部以及第三固定部设置在第二基板的外周的五处，特别是第三固定部设置在矩形形状的第二基板的一个角部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-072938号公报

发明内容

发明要解决的问题

功率半导体模块具有将直流电流转换为交流电流的电路体(电流转换电路部)。电磁噪声在功率半导体模块的电流转换电路部产生，从功率半导体模块、功率半导体模块与配置在其周边的电路部件的连接布线侧向第二基板及控制电路基板侧传播。在专利文献1的电力转换装置中，能够用第二基板遮蔽传播到控制电路基板侧的电磁噪声，使电磁噪声从第二基板经由壳体流到接地。在这种情况下，壳体成为与接地电位相当的接地基准。

搭载有控制电路基板的第二基板在矩形形状的一个角部与壳体接触。因此，第二基板的与成为接地基准的壳体连接的部位被限定于一个角部的狭窄范围(面积)。因此，专利文献1的电力转换装置在提高电磁噪声的降低效果上存在限制。

以下，把将直流电流转换为交流电流的功率半导体模块称为电路体，把对电路体进行驱动控制的基板称为驱动电路基板来进行说明。

本发明的目的在于提供一种能够降低从电路体侧向驱动电路基板侧传播的电磁噪声的影响的电力转换装置。

用于解决问题的技术手段

为了实现上述目的，本发明的电力转换装置在支承驱动电路基板的基座构件上构成与壳体的内表面接触的接触部，增大接触部的接触长度或接触面积，使电磁噪声容易从基座构件流向壳体。

发明的效果

根据本发明，能够降低从电路体侧向驱动电路基板侧传播的电磁噪声的影响。

上述以外的问题、构成及效果通过以下的实施方式的说明而明确。

附图说明

图1是本发明的一实施例的电流转换装置100的外观立体图。

图2是本发明的一实施例的电流转换装置100的剖面图。

图3是从基座构件4侧观察本发明的一实施例的电流转换装置100的功率半导体模块6的立体图。

图4是去掉顶盖2、控制电路基板5及基座构件4，从图1的上方观察本发明的一实施例的电流转换装置100的壳体1的内侧的俯视图。

图5是从电流转换电路侧观察本发明的一个实施例的电流转换装置100的基座构件4的立体图。

图6是本发明的一实施例的电流转换装置100的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施例的电力转换装置的实施方式进行说明。另外，在以下说明的图1至图6中，对相同的构成要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

本发明的一实施例的电力转换装置以用于混合动力汽车或电动汽车的装置为对象，但也可以是例如冰箱或空调等家庭用转换器、工业设备用转换器等用于其他设备的装置。

图1是本发明的一实施例的电流转换装置100的外观立体图。图2是本发明的一实施例的电流转换装置100的剖面图。另外，图2表示图1的II-II剖面。在以下的说明中，在指定上下方向进行说明的情况下，上下方向基于图1的上下方向，不一定与电力转换装置100的安装状态下的上下方向一致。

如图2所示，壳体1收纳功率半导体模块6、驱动电路基板(控制电路基板)5及功率半导体模块6的周边电路部件等，上端由顶盖(第一盖)2覆盖，下端由底盖(第二盖)3覆盖。

如图1所示，在壳体1的侧面设有冷却介质的出口配管连接部1C3及入口配管连接部(未图示)。入口配管连接部设置在与设有出口配管连接部1C3的侧面相反一侧的侧面。冷却介质被从入口配管连接部导入电力转换装置100的内部，从出口配管连接部1C3被排出到电力转换装置100的外部，在电力转换装置100的内部和外部循环。

壳体1具有开口部1E，交流汇流条12A、12B、12C插通开口部1E而从壳体1的内部向外部突出。交流汇流条12A、12B、12C是输出交流电流的布线构件(导电构件)，交流汇流条12A与U相对应，交流汇流条12B与V相对应，交流汇流条12C与W相对应。交流汇流条12A、12B、12C与未图示的马达连接，在它们与马达之间进行交流电力的收发。

并且，壳体1具有另外的开口部1F，直流正极端子8A及直流负极端子8B插通开口部1F而从壳体1的内部向外部突出。直流正极端子8A和直流负极端子8B与电池连接，进行直流电力的收发。

信号连接器11从顶盖2向上方突出。信号连接器11安装在驱动电路基板5上，插通形成在顶盖2上的开口部2A，从壳体1的内部向外部突出。信号连接器11与设置在车辆侧的上位控制装置连接，进行信号的收发。

如图2所示，壳体1被第一隔壁1A和第二隔壁1B划分为第一空间(第一收纳室)1X、第二空间(第二收纳室)1Y和第三空间(第三收纳室)1Z。并且，第一空间1X被基座构件4划分成上侧空间1X1和下侧空间1X2。

在第一空间1X中，收纳有基座构件4、驱动电路基板5、功率半导体模块(电路体)6以及电流传感器10作为主要的收纳部件。驱动电路基板5配置在上侧空间1X1中。另外，功率半导体模块6及电流传感器10配置在下侧空间1X2中。因此，上侧空间1X1构成驱动电路基板5的收纳空间(收纳室)，下侧空间1X2构成功率半导体模块6及电流传感器10的收纳空间(收纳室)。

划分上侧空间1X1和下侧空间1X2的基座构件4的固定部4C固定在设置于壳体1的多个壳体侧基座构件固定部1D上。作为具体的固定方法，例如可以使用基于螺钉的紧固。基座构件4在被固定于壳体侧基座构件固定部1D时，以基座构件4的外周缘与壳体1的内表面及第二隔壁1B的上端接触的方式被固定。

配置于上侧空间1X1的驱动电路基板5搭载在基座构件4上，固定部5A固定在设置于基座构件4的多个基座构件侧基板支承部4D上。多个基座构件侧基板支承部4D形成为从基座构件4的上表面朝向上方突出的凸状部。作为具体的固定方法，例如可以使用基于螺钉的紧固。由此，驱动电路基板5被基座构件4直接支承。

在下侧空间1X2中，功率半导体模块6配置在图2的左右方向的中央部，电流传感器10配置在图2的左右方向的右侧的端部空间。在图2的剖面中，在左右方向的中央部，在壳体1的第一隔壁1A上形成有流路壁1A1，并且在基座构件4上形成有流路壁4E。流路壁1A1以从第一隔壁1A向上方(基座构件4侧)突出的方式形成。另外，流路壁4E以从基座构件4向下方(第一隔壁1A侧)突出的方式形成。在基座构件4的流路壁4E及其内侧构成有第一流路形成部4A。在第一隔壁1A的流路壁1A1的内侧构成有第二流路形成部1A2。

另外，图2的左右方向是沿着基座构件4的板面及第一隔壁1A的壁面的方向，与基座构件4的板面及第一隔壁1A的壁面平行。

功率半导体模块6被配置为以其下表面与壳体1的第一隔壁1A相对、上表面与基座构件4相对的方式被夹持在流路壁1A1和流路壁4E之间。由此，在功率半导体模块6的上表面与基座构件4的下表面之间形成第一流路部(第一流路空间)1C1，在功率半导体模块6的下表面与第一隔壁1A的上表面之间形成第二流路部(第二流路空间)1C2。第一流路部1C1及第二流路部1C2与设于壳体1的侧面的出口配管连接部1C3及入口配管连接部连通，冷却介质通过入口配管连接部及出口配管连接部1C3在第一流路部1C1及第二流路部1C2中流动。

电流转换装置100具备将直流电流转换为交流电流的电流转换电路部6C、和对电流转换电路部6C进行驱动控制的驱动电路基板5。在本实施例中，由于控制电路搭载在驱动电路基板5上，所以有时也将驱动电路基板5称为控制电路基板。

功率半导体模块6经由滤波器电路8和平滑电容器9接收从直流正极端子8A和直流负极端子8B供给的直流电力，在电流转换电路部6C中转换为交流电力。滤波器电路8配置在壳体1的第二空间(第二收纳室)1Y中，平滑电容器9配置在壳体1的第三空间(第三收纳室)1Z中。第二空间1Y构成滤波器电路8的收纳空间(收纳室)，第三空间1Z构成平滑电容器9的收纳空间(收纳室)。

在壳体1的第一隔壁1A的下表面设有直流汇流条14。即，直流汇流条14配置在第一隔壁1A的与平滑电容器9相对的面上。直流汇流条14由正极用直流汇流条和负极用直流汇流条这两个直流汇流条构成。在直流汇流条14上电连接有平滑电容器9，向上方折弯的端子部14A与功率半导体模块6的直流端子6G连接。由此，直流汇流条14将功率半导体模块6与平滑电容器9及滤波器电路8连接，从而将从直流正极端子8A及直流负极端子8B供给的电流传递到功率半导体模块6。

如上所述，壳体1在内部具备具有直流端子8A、8B的滤波器电路8、平滑电容器9、基座构件4、驱动电路基板5、功率半导体模块6、电流传感器10、直流汇流条14以及交流汇流条12A、12B、12C。另外，直流端子8A、8B及交流汇流条12A、12B、12C的一部分露出到壳体外部，与外部设备电连接。

顶盖2堵住壳体1的上面侧的开口，作为盖保护壳体1内的部件。信号连接器11从外部收发信号，并将该信号传递到驱动电路基板5。交流汇流条12A、12B、12C从功率半导体模块6接收交流电力，并将其传递给马达。

参照图2和图3说明功率半导体模块6的构成。图3是从基座构件4侧观察本发明的一实施例的电流转换装置100的功率半导体模块6的立体图。

电流转换电路部6C包括IGBT或二极管等开关元件而被构成。另外，电流转换电路部6C也可以包括传递流过开关元件的电流的引线框、和密封该引线框及开关元件的树脂密封体6D而被构成。另外，引线框从树脂密封体6D露出，构成直流端子6G及交流端子6F(图3)。

功率半导体模块6具有电流转换电路部6C、第一翅片基座6A以及第二翅片基座6B。电流转换电路部6C具有从驱动电路基板5接收驱动信号的信号端子6E。第一翅片基座6A和第二翅片基座6B夹住电流转换电路部6C，各自的外表面与制冷剂直接接触。即，第一翅片基座6A的上表面在第一流路部1C1内露出，第二翅片基座6B的下表面在第二流路部1C2内露出。

功率半导体模块6具有与直流汇流条14连接的直流端子6G、与交流汇流条12A、12B、12C连接的交流端子6F、以及与驱动电路基板5连接的信号端子6E。直流汇流条14、直流端子6G、交流汇流条12A、12B、12C、交流端子6F以及信号端子6E分别设置有多个。

第一翅片基座6A及第二翅片基座6B具有散热片6H，散热片6H将功率半导体模块6的发热向由第一流路部1C1及第二流路部1C2构成的冷却水路散热。

参照图4，对壳体1内部的构成及功率半导体模块6的电气布线进行说明。图4是去掉顶盖2、控制电路基板5及基座构件4，从图1的上方观察本发明的一实施例的电流转换装置100的壳体1的内侧的俯视图。

在壳体1内设有固定基座构件4的固定部(基座构件固定部)1D和与基座构件4的外周部(外缘部)接触的接触部1G。接触部1G构成承接基座构件4的基座构件承接部。在图4所示的平面中，壳体1的外形呈矩形形状。在该呈矩形形状的外周壁部(侧壁部)1H的内周侧，形成有接触部1G。接触部1G沿着外周壁部1H的内周面遍及外周壁部1H的整周而形成。

固定部1D配置在比接触部1G更靠内侧的多处。在本实施例中，将固定部1D至少配置在外周壁部1H的四角，并且配置在第二隔壁1B的中间，由此，使得在将基座构件4固定于固定部1D时，基座构件4与接触部1G及第二隔壁1B的上端缘紧密贴合。

滤波器电路8在滤波器电路收纳空间1Y内经由端子8C、8D与直流汇流条14电连接。由此，滤波器电路8经由直流汇流条14与平滑电容器9电连接。

功率半导体模块6的电流转换电路部6C在功率半导体模块收纳空间1X2内与直流汇流条14电连接，并与平滑电容器9电连接。

壳体1的第二隔壁1B在功率半导体模块6与滤波器电路8之间构成滤波器遮蔽壁。由于滤波器电路8被第二隔壁1B和基座构件4遮蔽功率半导体模块6的影响，所以能够抑制在功率半导体模块6中产生的电磁噪声传播到滤波器电路8。

功率半导体模块6的交流端子6F与交流汇流条12A、12B、12C连接，通过收纳在壳体1内的电流传感器10与外部的马达电连接。电流传感器10与驱动电路基板5电连接，在与驱动电路基板5之间进行用于马达控制的信号的收发。因此，在电流传感器10上设有未图示的传感器连接用电缆，该传感器连接用电缆穿过基座构件4的切口部4H(参照图5)与驱动电路基板5电连接。

参照图5，对基座构件4进行说明。图5是从电流转换电路侧观察本发明的一实施例的电流转换装置100的基座构件4的立体图。

基座构件4在外周缘具有与壳体1侧的接触部(壳体侧接触部)1G接触的接触部4G。接触部4G构成与壳体侧接触部1G接触的基座构件侧接触部。基座构件4在外周缘形成有上述的切口部4H。切口部4H构成供传感器连接用电缆穿过的切口部。在本实施例中，仅在切口部4H的部分构成与壳体侧接触部1G的非接触部。为了其他目的，也可以进一步设置与壳体侧接触部1G的非接触部，但为了进一步增大与壳体侧接触部1G的接触面积，优选尽可能减小非接触部的数量及面积。在本实施例中，非接触部的长度相对于基座构件4的外周缘的长度所占的比例小于1成(10％)。

另外，基座构件4在与基座构件4的板面平行的第一方向的中央部具有第一流路形成部4A，在第一流路形成部4A的第一方向的两侧具有从第一流路形成部4A沿第一方向延伸设置的第二延伸设置部4B1。进而，从第二延伸设置部4B1沿第一方向向远离第一流路形成部4A的一侧延伸设置有第一延伸设置部4B2及第三延伸设置部4B3。第一延伸设置部4B2是向电流传感器10的上方延伸设置的部位，第三延伸设置部4B3是向滤波器电路8的上方延伸设置的部位。

在第二延伸设置部4B1上形成有供信号端子6E插通的多个贯通孔4F。构成于第一延伸设置部4B2及第三延伸设置部4B3的基座构件4的外周缘部构成基座构件侧接触部4G的一部分。在第一延伸设置部4B2、第二延伸设置部4B1以及第三延伸设置部4B3的外周缘部4G中，位于与基座构件的板面平行且与第一方向正交的第二方向上的两端部的外周缘部也构成基座构件侧接触部4G的一部分。

第一流路形成部4A、第二延伸设置部4B1、第一延伸设置部4B2及第三延伸设置部4B3一体形成，从而使基座构件4的热传导性良好。另外，符号4K所示的部位4K构成与图4所示的第二隔壁(滤波器遮蔽壁)1B接触的滤波器遮蔽壁接触部。

基座构件4为金属制，流路壁4E也为金属制。功率半导体模块6的第一翅片基座6A也是金属制的，流路壁4E以与第一翅片基座6A的流路形成部6A1接触的方式设置。另外，在本实施例中，壳体1也是金属制的，流路壁1A1也是金属制的。功率半导体模块6的第二翅片基座6B也是金属制的，以与第二翅片基座6B的流路形成部(与第一翅片基座6A的流路形成部6A1对应的部位)接触的方式设置。

来自功率半导体模块6的电磁噪声从金属制的流路形成部6A1传递到基座构件4的流路壁4E。传递到流路壁4E的电磁噪声经由基座构件4的外周缘部4G落到壳体1上。进而，传递到流路壁4E的电磁噪声经由壳体侧基座构件固定部1D及第二隔壁(滤波器遮蔽壁)1B而落到壳体1上。

另外，功率半导体模块6的发热向由第一流路形成部4A及第二流路形成部1A2构成的冷却水路的冷却介质散热。进而，驱动电路基板5上的发热元件5经由设置在基座构件4上的散热部7，向由第一流路形成部4A构成的冷却水路的冷却介质散热。

参照图2和图5，进一步说明电流转换装置100的构成。图6是本发明的一实施例的电流转换装置100的分解立体图。

在本实施例中，如图5所示，驱动电路基板5、基座构件4、功率半导体模块6、滤波器电路8以及电流传感器10从壳体1的顶盖2侧的开口插入壳体1而组装。另一方面，直流汇流条14及平滑电容器9从壳体1的底盖3侧的开口插入壳体1而组装。

基座构件4的外周缘与壳体1的接触部(基座构件承接部)1G接触，覆盖功率半导体模块6、滤波器电路8以及电流传感器10的上方，由此起到配置在顶盖2的内侧的中间盖的作用。顶盖2覆盖驱动电路基板5及基座构件4的上方，堵住壳体1的上面侧的开口。底盖3堵住壳体1的下面侧的开口，保护平滑电容器9。

接着，对本实施例的电力转换装置100所起到的作用效果进行说明。

在本实施例中，基座构件4的外周缘部4G与壳体1接触，作为将功率半导体模块6(电流转换电路部6C)的收纳区域与驱动电路基板5的收纳区域分开的遮蔽壁发挥作用。基座构件4降低从电流转换电路部6C向驱动电路基板5的噪声的影响。在基座构件4的电流转换电路部6C侧，具备形成流路空间1C1的第一流路形成部4E。基座构件4具有对驱动电路基板5上的发热元件5B进行冷却的散热部7。

直流端子8A、8B从未图示的电池接收直流电力，将该直流电力传递到滤波器电路8。滤波器电路8除去从直流电源供给的直流电力中包含的电磁噪声，将该直流电力传递到平滑电容器9。

平滑电容器9吸收直流电力的脉动电流，使脉动分量减少，从而使电流平滑化。直流汇流条14连接电流转换电路部6C和平滑电容器9。功率半导体模块6与壳体1形成流路空间1C2。因此，在壳体1的第一隔壁1A上形成有第二流路形成部1A2。

使直流电流通过电流转换电路部6C的滤波器电路8对于高频电流具有高阻抗，作为低通滤波器发挥作用，由此除去直流电力中包含的电磁噪声。从基座构件4延伸的第三延伸设置部4B3与壳体1的第二隔壁1B接触，遮蔽滤波器电路8与电流转换电路部6C之间，构成滤波器电路区域(第二空间、第二收纳室)1Y。第三延伸设置部4B3作为构成滤波器电路区域1Y的遮蔽壁发挥作用，降低从电流转换电路部6C向滤波器电路8的电磁噪声的影响。

在本实施例中，设置有第一延伸设置部4B2和第三延伸设置部4B3，该第一延伸设置部4B2和第三延伸设置部4B3从基座构件4的外周缘部4G经由作为框体的壳体1将电磁噪声落至接地。第一延伸设置部4B2及第三延伸设置部4B3以与壳体1的内表面直接接触的方式构成。更具体而言，第一延伸设置部4B2及第三延伸设置部4B3具有通过固定构件固定在壳体1的壳体侧基座构件固定部1D上的固定部4C、和为与固定部4C不同的部分且与壳体1的内表面接触的接触部4G。由此，能够降低从电流转换电路部6C向驱动电路基板5的电磁噪声的影响。

另外，本发明不限于上述各实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而进行的详细说明，不一定限定于具备所有的构成。另外，可以将某实施例的构成的一部分置换为其他实施例的构成，另外，也可以在某实施例的构成中增加其他实施例的构成。另外，对于各实施例的构成的一部分，可以进行其他构成的追加、删除、置换。

符号说明

1…壳体、1A2…第二流路形成部、1C2…流路空间、6…电路体、5…驱动电路基板、4…基座构件、4A…第一流路形成部、4B1…第二延伸部、4B2…第一延伸设置部、4B3…第三延伸部、4C…固定部、4G…接触部、4F…贯通孔、6E…信号端子、8…滤波器电路、1Y…配置有滤波器电路的空间、100…电力转换装置。