電力變換裝置制造方法
【專利摘要】一種電力變換裝置，包括制冷劑供給和排出部分（26）和層疊體（12）。制冷劑供給和排出部分（26）相對于冷卻器（13）執(zhí)行制冷劑的供給和排出。制冷劑供給和排出部分（26）被放置在層疊體（12）的第一端面上，該第一端面與第一垂直方向相交，該第一垂直方向垂直于層疊體（12）中的層疊方向。端子部分（30）和半導(dǎo)體模塊（16、18、20）的電極端子（41、43）中的一個(gè)被放置在層疊體（12）的第二端面上，該第二端面與第一垂直方向相交。
【專利說明】電力變換裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種設(shè)置有層疊體的電力變換裝置，半導(dǎo)體模塊、電容器和冷卻器被 層疊在該層疊體中。

【背景技術(shù)】
[0002] 在日本專利申請公報(bào)No. 2001-320005 (JP2001-320005A)中，提供了一種層疊體， 半導(dǎo)體模塊、電容器和制冷劑管被層疊在該層疊體中，將制冷劑供給到制冷劑管中的制冷 劑供給部分被放置在層疊體的在垂直于層疊方向的方向上的一個(gè)端面上，并且從制冷劑管 排出制冷劑的制冷劑排出部分被放置在層疊體的在垂直于層疊方向的方向上的另一個(gè)端 面上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在層疊體的外表面上，有必要放置各種構(gòu)件諸如供給制冷劑的制冷劑供給部分， 排出制冷劑的制冷劑排出部分，連接到電源的端子部分，將半導(dǎo)體模塊的電極端子、電容器 和端子部分相互連接的配線部件等。在JP2001-320005A中，因?yàn)橹评鋭┕┙o部分和制冷 劑排出部分被分別放置在層疊體的在垂直于層疊方向的方向上的一個(gè)端面和另一個(gè)端面 上，所以有必要在層疊體被夾在彼此相對的相應(yīng)的平面之間的情況下在該彼此相對的相應(yīng) 的平面上放置端子部分和半導(dǎo)體模塊的電極端子，這使得難以通過減小尺寸來實(shí)現(xiàn)空間節(jié) 約。此外，用于連接它們的電氣路徑長度是長的，從而難以實(shí)現(xiàn)低的電感。
[0004] 本發(fā)明提供一種電力變換裝置，半導(dǎo)體模塊、電容器和冷卻器被層疊在該電力變 換裝置中，并且該電力變換裝置提供了制冷劑供給部分、制冷劑排出部分、端子部分和半導(dǎo) 體模塊的電極端子的布置，由此實(shí)現(xiàn)空間節(jié)約并且通過縮短電氣路徑長度實(shí)現(xiàn)了低電感。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的一種電力變換裝置包括冷卻器、制冷劑供給和排出部 分、半導(dǎo)體模塊、電容器、端子部分、電極端子和配線部件。制冷劑供給和排出部分相對于冷 卻器執(zhí)行制冷劑的供給和排出。半導(dǎo)體模塊、電容器和冷卻器被層疊起來以便構(gòu)成層疊體。 制冷劑供給和排出部分被放置在層疊體的第一端面上，第一端面與第一垂直方向相交，該 第一垂直方向垂直于層疊體中的層疊方向。端子部分被連接到電源。電極端子被設(shè)置在半 導(dǎo)體模塊中。端子部分和半導(dǎo)體模塊的電極端子中的一個(gè)被放置在層疊體的第二端面上， 第二端面與第一垂直方向相交。端子部分和半導(dǎo)體模塊的電極端子中的另一個(gè)被放置在層 疊體的第三端面上，第三端面與第二垂直方向相交，該第二垂直方向垂直于層疊方向和第 一垂直方向。配線部件將電極端子連接到電容器和端子部分。
[0006] 在以上方面中，半導(dǎo)體模塊和電容器可以在層疊方向上經(jīng)由冷卻器彼此相鄰地放 置。
[0007] 在以上方面中，電抗器可以進(jìn)一步被層疊在層疊體中，并且電抗器可以比半導(dǎo)體 模塊和電容器更靠近與層疊方向相交的端部放置。
[0008] 在以上方面中，制冷劑供給和排出部分可以設(shè)置有制冷劑供給端口，該制冷劑供 給端口與冷卻器的制冷劑通路連通，以便將冷卻劑供給到冷卻器的制冷劑通路，并且該制 冷劑供給和排出部分可以設(shè)置有制冷劑排出端口，該制冷劑排出端口與冷卻器的制冷劑通 路連通，以便從冷卻器的制冷劑通路排出冷卻劑。
[0009] 在以上方面中，電容器可以包括濾波電容器和平滑電容器，并且濾波電容器可以 比平滑電容器更靠近層疊體的第二端面放置。
[0010] 根據(jù)以上方面，相對于冷卻器執(zhí)行制冷劑的供給和排出的制冷劑供給和排出部分 被放置在層疊體的第一端面上，第一端面與第一垂直方向相交。由此，與第一垂直方向相交 的第二端面空閑。因此，連接到電源的端子部分和半導(dǎo)體模塊的電極端子之一被放置在第 二端面上，并且連接到電源的端子部分和半導(dǎo)體模塊的電極端子中的另一個(gè)被放置在第三 端面上，該第三端面與第二端面相鄰并且與第二垂直方向相交，該第二端面與第一垂直方 向相交。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)空間節(jié)約，并且通過減小將端子部分和電容器連接到半導(dǎo)體模塊 的電極端子的配線部件的電氣路徑長度而實(shí)現(xiàn)低電感。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 將在下面參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意 義，其中類似的數(shù)字表示類似的元件，并且其中：
[0012] 圖1是示意包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電力變換裝置的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造 的實(shí)例的電路圖；
[0013] 圖2是示意根據(jù)本實(shí)施例的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0014] 圖3是示意根據(jù)本實(shí)施例的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0015] 圖4是示意根據(jù)本實(shí)施例的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0016] 圖5是用于描述限定層疊體的三維坐標(biāo)系的透視圖；
[0017] 圖6是示意升壓電源卡的電極端子經(jīng)由匯流條連接到電抗器的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的透 視圖；
[0018] 圖7是示意升壓電源卡的電極端子經(jīng)由匯流條連接到平滑電容器的結(jié)構(gòu)的實(shí)例 的透視圖；
[0019] 圖8是示意逆變器電源卡的電極端子經(jīng)由匯流條連接到平滑電容器的結(jié)構(gòu)的實(shí) 例的透視圖；
[0020] 圖9是示意升壓電源卡的電極端子經(jīng)由匯流條連接到平滑電容器的結(jié)構(gòu)的實(shí)例 的透視圖；
[0021] 圖10是示意逆變器電源卡的電極端子經(jīng)由匯流條連接到平滑電容器的結(jié)構(gòu)的實(shí) 例的透視圖；
[0022] 圖11是示意濾波電容器被連接到平滑電容器的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的透視圖；并且
[0023] 圖12是示意逆變器電源卡的電極端子的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的透視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0025] 圖1是示意包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電力變換裝置的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造 的實(shí)例的電路圖。根據(jù)本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠例如用于車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。如在圖 1中所示意地，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：二次電池27,該二次電池27作為能夠充電和放電的直 流電源；DC-DC轉(zhuǎn)換器(升壓轉(zhuǎn)換器)15,該DC-DC轉(zhuǎn)換器15將來自二次電池27的直流電力 轉(zhuǎn)換成具有不同電壓值的直流電力并且輸出該直流電力；濾波電容器22,該濾波電容器22 被設(shè)置在DC-DC轉(zhuǎn)換器15的輸入側(cè)上；逆變器17、19,該逆變器17、19將來自DC-DC轉(zhuǎn)換 器15的直流電力轉(zhuǎn)換成交流電并且輸出該交流電；平滑電容器24,該平滑電容器24被設(shè) 置在逆變器17、19的輸入側(cè)（DC-DC轉(zhuǎn)換器15的輸出側(cè)）上；和電動(dòng)發(fā)電機(jī)28、29,該電動(dòng) 發(fā)電機(jī)28、29從逆變器17、19接收交流電以便被以旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動(dòng)。
[0026] DC-DC轉(zhuǎn)換器15包括：兩個(gè)開關(guān)元件Q1、Q2,所述兩個(gè)開關(guān)元件Q1、Q2相互串聯(lián)連 接，使得它們相對于逆變器17、19的正側(cè)線路PL和負(fù)側(cè)線路SL分別被設(shè)置在源側(cè)和匯側(cè) 上；兩個(gè)二極管D1、D2,所述兩個(gè)二極管D1、D2分別地與開關(guān)元件Q1、Q2反并聯(lián)連接；和電 抗器14,該電抗器14的一端被連接到二次電池27的一端(正側(cè)端子)而另一端被連接到在 開關(guān)元件Q1、Q2之間的連接點(diǎn)。開關(guān)元件Q1、Q2中的每一個(gè)開關(guān)元件例如由半導(dǎo)體元件諸 如IGBT構(gòu)成。開關(guān)元件Q1被放置在電抗器14的另一端和DC-DC轉(zhuǎn)換器15的輸出端(逆 變器17、19的正側(cè)線路PL)之間。開關(guān)元件Q2被放置在電抗器14的另一端和二次電池27 的另一端(負(fù)側(cè)端子)之間。DC-DC轉(zhuǎn)換器15被構(gòu)造成使得，當(dāng)開關(guān)元件Q2打開時(shí)，將二次 電池27、電抗器14和開關(guān)元件Q2相互連接的短路形成，使得根據(jù)從二次電池27流動(dòng)的直 流電，能量暫時(shí)地積聚在電抗器14中。在這種狀態(tài)中，當(dāng)開關(guān)元件Q2從它的打開狀態(tài)關(guān)閉 時(shí)，在電抗器14中積聚的能量經(jīng)由二極管D1而積聚在平滑電容器24中。在此情形中，平 滑電容器24的直流電壓（DC-DC轉(zhuǎn)換器15的輸出電壓）能夠增加至高于二次電池27的直 流電壓（DC-DC轉(zhuǎn)換器15的輸入電壓)。相應(yīng)地，DC-DC轉(zhuǎn)換器15用作升壓轉(zhuǎn)換器，該升壓 轉(zhuǎn)換器升高從二次電池27輸入的直流電力并且將其輸出到逆變器17、19。同時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn) 換器15能夠通過使用平滑電容器24的電荷對二次電池27充電。
[0027] 濾波電容器22在DC-DC轉(zhuǎn)換器15的輸入側(cè)上與二次電池27并聯(lián)設(shè)置。濾波電 容器22的容量小于平滑電容器24的容量。在開關(guān)元件Ql、Q2的開關(guān)操作時(shí)，在流過電抗 器14的電流中引起脈動(dòng)成分。當(dāng)濾波電容器22與二次電池27并聯(lián)設(shè)置時(shí)，流過電抗器14 的電流是通過迭加二次電池27的電流(直流成分）與濾波電容器22的電流(脈動(dòng)成分）而 獲得的電流。結(jié)果二次電池27的電流變化受到抑制。
[0028] 逆變器17包括在正側(cè)線路PL和負(fù)側(cè)線路SL之間相互并聯(lián)連接的多個(gè)(在圖1中 三個(gè)）臂71。每一個(gè)臂71包括在正側(cè)線路PL和負(fù)側(cè)線路SL之間相互串聯(lián)連接的一對開 關(guān)元件Q11、Q12,和分別與開關(guān)元件Q11、Q12反并聯(lián)連接的一對二極管D11、D12。電動(dòng)發(fā)電 機(jī)28的線圈（三相線圈）被連接到每一個(gè)臂71的中點(diǎn)。逆變器17通過開關(guān)元件Qll、Q12 的開關(guān)操作將從DC-DC轉(zhuǎn)換器15輸入的直流電力轉(zhuǎn)換成相位以120度相互不同的三相交 流電，并且然后將該三相交流電供給到電動(dòng)發(fā)電機(jī)28的三相線圈。由此，電動(dòng)發(fā)電機(jī)28能 夠被以旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，還能夠使得逆變器17將電動(dòng)發(fā)電機(jī)28的三相線圈的交流電 力轉(zhuǎn)換成直流電并且將該直流電供給到DC-DC轉(zhuǎn)換器15。
[0029] 逆變器19具有與逆變器17相同的構(gòu)造。逆變器19包括多個(gè)(在圖1中三個(gè)）臂 72,每一個(gè)臂72包括開關(guān)元件Q21、Q22和二極管D21、D22,并且電動(dòng)發(fā)電機(jī)29的三相線圈 連接到每一個(gè)臂72的中點(diǎn)。逆變器19也通過開關(guān)元件Q21、Q22的開關(guān)操作將從DC-DC轉(zhuǎn) 換器15輸入的直流電力轉(zhuǎn)換成三相交流電，并且然后將該三相交流電供給到電動(dòng)發(fā)電機(jī) 29的三相線圈。由此，電動(dòng)發(fā)電機(jī)29能夠被以旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，還能夠使得逆變器19 將電動(dòng)發(fā)電機(jī)29的三相線圈的交流電力轉(zhuǎn)換成直流電并且將直流電供給到DC-DC轉(zhuǎn)換器 15。
[0030] 接著，將描述根據(jù)本實(shí)施例的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)。圖2到4是示意根據(jù)本實(shí)施 例的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖。根據(jù)本實(shí)施例的電力變換裝置包括層疊體12,逆變器 電源卡18、20、升壓電源卡16、濾波電容器22、平滑電容器24、電抗器14和多個(gè)冷卻板13-1 到13-5被層疊在該層疊體12。在層疊體12中相應(yīng)的部件被層疊的方向被視為層疊方向。 當(dāng)層疊體12的層疊方向被視為X軸的xyz三維坐標(biāo)系如在圖2到4中所示意地被定義時(shí)， 在圖2到4中示意的層疊體12的實(shí)例中的這些部件沿著X軸從負(fù)側(cè)到正側(cè)按照如下順序 被層疊：冷卻板13-1、電抗器14、冷卻板13-2、升壓電源卡16和逆變器電源卡18、冷卻板 13-3、濾波電容器22和平滑電容器24、冷卻板13-4、逆變器電源卡20和冷卻板13-5。當(dāng) 形成層疊體12時(shí)，通過從X軸負(fù)側(cè)到X軸正側(cè)在層疊體12上施加壓縮負(fù)載來擠壓層疊體 12 〇
[0031] 升壓電源卡16是設(shè)置有開關(guān)元件Q1、Q2和二極管D1、D2的半導(dǎo)體模塊，并且升壓 電源卡16與電抗器14 一起形成用于在圖1中不意的DC-DC轉(zhuǎn)換器(升壓轉(zhuǎn)換器）15的電 路。升壓電源卡16設(shè)置有：多個(gè)電極端子41，該電極端子41向開關(guān)元件Ql、Q2和二極管 D1、D2輸入和輸出電力；以及多個(gè)控制端子44,該控制端子44對于開關(guān)元件Q1、Q2執(zhí)行開 關(guān)控制。逆變器電源卡18是設(shè)置有開關(guān)元件Q11、Q12和二極管D11、D12的半導(dǎo)體模塊，并 且逆變器電源卡18形成用于在圖1中示意的逆變器17的電路。逆變器電源卡18設(shè)置有： 多個(gè)電極端子，該電極端子向開關(guān)元件Qll、Q12和二極管D11、D12輸入和輸出電力；以及 多個(gè)控制端子45,該控制端子45對于開關(guān)元件Qll、Q12執(zhí)行開關(guān)控制。逆變器電源卡20 是設(shè)置有開關(guān)元件Q21、Q22和二極管D21、D22的半導(dǎo)體模塊，并且逆變器電源卡20形成用 于在圖1中示意的逆變器19的電路。逆變器電源卡20設(shè)置有：多個(gè)電極端子43,該電極 端子43向開關(guān)元件Q21、Q22和二極管D21、D22輸入和輸出電力；以及多個(gè)控制端子46,該 控制端子46對于開關(guān)元件Q21、Q22執(zhí)行開關(guān)控制。來自控制電路(未示出）的控制電壓被 輸入到控制端子44、45、46中的每一個(gè)控制端子中。
[0032] 在作為冷卻器設(shè)置的冷卻板13-1到13-5中的每一個(gè)冷卻板的內(nèi)部，形成制冷劑 諸如冷卻劑流過的制冷劑通路。電抗器14在層疊方向（X軸方向）上被夾在冷卻板13-1、 13-2之間，并且利用流過冷卻板13-1U3-2內(nèi)部的制冷劑通路的冷卻劑從電抗器14的兩 側(cè)執(zhí)行電抗器14的冷卻。升壓電源卡16和逆變器電源卡18在層疊方向上被夾在冷卻板 13-2U3-3之間，使得利用流過冷卻板13-2U3-3內(nèi)部的制冷劑通路的冷卻劑從升壓電源 卡16 (開關(guān)元件Q1、Q2)和逆變器電源卡18 (開關(guān)元件Q11、Q12)的兩側(cè)執(zhí)行升壓電源卡 16 (開關(guān)元件Q1、Q2)和逆變器電源卡18 (開關(guān)元件Q11、Q12)的冷卻。濾波電容器22和 平滑電容器24在層疊方向上被夾在冷卻板13-3U3-4之間。并且利用流過冷卻板13-3、 13-4中的制冷劑通路的冷卻劑從濾波電容器22和平滑電容器24的兩側(cè)執(zhí)行濾波電容器 22和平滑電容器24的冷卻。逆變器電源卡20在層疊方向上被夾在冷卻板13-4、13-5之 間，并且利用流過冷卻板13-4、13-5中的制冷劑通路的冷卻劑從逆變器電源卡20 (開關(guān)元 件Q21、Q22)的兩側(cè)執(zhí)行逆變器電源卡20 (開關(guān)元件Q21、Q22)的冷卻。
[0033] 制冷劑供給和排出管道26相對于冷卻板13-1到13-5中的每一個(gè)冷卻板執(zhí)行冷 卻劑的供給和排出。制冷劑供給和排出管道26設(shè)置有：制冷劑供給端口 26a，該制冷劑供 給端口 26a與冷卻板13-1到13-5中的每一個(gè)冷卻板的制冷劑通路連通，以便將冷卻劑供 給到制冷劑通路；以及制冷劑排出端口 26b，該制冷劑排出端口 26b與冷卻板13-1到13-5 中的每一個(gè)冷卻板的制冷劑通路連通，以便從制冷劑通路排出冷卻劑。
[0034] 在負(fù)側(cè)匯流條34與正側(cè)匯流條32電絕緣的狀態(tài)中，端子臺(tái)30包括樹脂殼體35、 固定到樹脂殼體35的正側(cè)匯流條32和固定到樹脂殼體35的負(fù)側(cè)匯流條34。正側(cè)匯流條 32設(shè)置有正側(cè)端子36,該正側(cè)端子36被電連接到用作電源的二次電池27的正側(cè)端子，負(fù) 側(cè)匯流條34設(shè)置有負(fù)側(cè)端子38,該負(fù)側(cè)端子38被電連接到二次電池27的負(fù)側(cè)端子，并且 來自二次電池27的直流電力被供給到正側(cè)匯流條32的正側(cè)端子36和負(fù)側(cè)匯流條34的負(fù) 側(cè)端子38。在圖3、4中，樹脂殼體35在這里未被示意。
[0035] 主配線模塊40包括作為配線部件的多個(gè)匯流條。該多個(gè)匯流條將升壓電源卡16 的電極端子41、逆變器電源卡18的電極端子，和逆變器電源卡20的電極端子43電連接到 平滑電容器24、濾波電容器22和端子臺(tái)30的負(fù)側(cè)匯流條34。將在以后描述主配線模塊40 的匯流條的詳細(xì)說明。在圖2中，主配線模塊40未被示意。
[0036] 如在圖5中所示意地，在層疊體12中，在垂直于X軸(層疊方向）的y軸方向（第 一垂直方向)上的一個(gè)端面被視為+y表面12a，在y軸方向上的另一個(gè)端面被視為-y表面 12b，在垂直于X軸和y軸的z軸方向(第二垂直方向)上的一個(gè)端面被視為-z表面12c，并 且在z軸方向上的另一個(gè)端面被視為+z表面12d。在該情形中，在本實(shí)施例中，制冷劑供給 和排出管道26被放置在層疊體12中的+y表面12a (在第一垂直方向上的一個(gè)端面）上。 端子臺(tái)30被放置在層疊體12中的-y表面12b (在第一垂直方向上的另一個(gè)端面）上，并 且因此被放置在相對于放置了制冷劑供給和排出管道26的+y表面12a的反面上。升壓電 源卡16的電極端子41、逆變器電源卡18的電極端子、逆變器電源卡20的電極端子43和 主配線模塊40被放置在層疊體12中的-z表面12c (在第二垂直方向上的一個(gè)端面）上， 并且因此被放置在與放置了端子臺(tái)30的-y表面12b相鄰的表面上。此外，升壓電源卡16 的控制端子44、逆變器電源卡18的控制端子45、逆變器電源卡20的控制端子46和控制電 路(未示出）被放置在層疊體12中的+z表面12d上，并且因此被放置在相對于放置了電極 端子41、43和主配線模塊40的-z表面12c的反面上。
[0037] 升壓電源卡16在y軸方向上比逆變器電源卡18更靠近-y表面12b (在端子臺(tái) 30側(cè)上）放置。濾波電容器22在y軸方向比平滑電容器24更靠近-y表面2b (在端子臺(tái) 30側(cè)上）放置。如在圖1、3中所示意地，端子臺(tái)30的正側(cè)匯流條32被電連接到濾波電容 器22的正側(cè)端子和電抗器14的一端。濾波電容器22被放置在端子臺(tái)30側(cè)上，以便被電 連接到正側(cè)匯流條32,并且正側(cè)匯流條32在-y表面12b側(cè)上(在端子臺(tái)30側(cè)上）被電連 接到電抗器14,由此能夠縮短正側(cè)匯流條32的電氣路徑長度。
[0038] 接著將描述主配線模塊40的匯流條的構(gòu)造。在以下說明中，在有必要區(qū)分升壓電 源卡16的該多個(gè)電極端子41的情形中，將通過使用附圖標(biāo)記41-1、41-2、41-3來描述它 們，并且在有必要區(qū)分逆變器電源卡20的該多個(gè)電極端子43的情形中，將通過使用附圖標(biāo) 記43-1、43-2、43-3來描述它們。
[0039] 如在圖1、6中所示意地，升壓電源卡16的電極端子41-1經(jīng)由主配線模塊40的正 側(cè)匯流條61電連接到電抗器14的另一端。如在圖1中所示意地，電極端子41-1是在開關(guān) 元件Ql、Q2之間的連接點(diǎn)（例如，在IGBT的發(fā)射極端子和IGBT的集電極端子之間的連接 點(diǎn)）的實(shí)例。
[0040] 如在圖1、7中所示意地，升壓電源卡16的電極端子41-2經(jīng)由主配線模塊40的正 側(cè)匯流條62電連接到平滑電容器24的正側(cè)端子。如在圖1、8中所示意地，逆變器電源卡 20的電極端子43-1經(jīng)由主配線模塊40的正側(cè)匯流條63電連接到平滑電容器24的正側(cè)端 子。由此，升壓電源卡16的電極端子41-2、平滑電容器24的正側(cè)端子和逆變器電源卡20 的電極端子43-1被相互電連接。正側(cè)匯流條62、63這兩者均可以電連接到平滑電容器24 的正側(cè)端子，使得正側(cè)匯流條62、63被相互電連接。正側(cè)匯流條62、63可以被相互電連接， 使得正側(cè)匯流條62、63中的任一個(gè)被電連接到平滑電容器24的正側(cè)端子。如在圖1中所 示意地，升壓電源卡16的電極端子41-2是開關(guān)元件（IGBT)Ql的集電極端子的一個(gè)實(shí)例， 并且逆變器電源卡20的電極端子43-1是開關(guān)元件（IGBT) Q21的集電極端子的一個(gè)實(shí)例。
[0041] 如在圖1、9中所示意地，升壓電源卡16的電極端子41-3經(jīng)由主配線模塊40的負(fù) 側(cè)匯流條64電連接到平滑電容器24的負(fù)側(cè)端子。如在圖1、10中所示意地，逆變器電源卡 20的電極端子43-2經(jīng)由主配線模塊40的負(fù)側(cè)匯流條65電連接到平滑電容器24的負(fù)側(cè)端 子。此外，如由圖4中的粗線A所示意地，端子臺(tái)30的負(fù)側(cè)匯流條34被電連接到主配線模 塊40的負(fù)側(cè)匯流條64,并且濾波電容器22的負(fù)側(cè)端子被電連接到主配線模塊40的負(fù)側(cè) 匯流條64。由此，端子臺(tái)30的負(fù)側(cè)匯流條34、濾波電容器22的負(fù)側(cè)端子、升壓電源卡16 的電極端子41-3、平滑電容器24的負(fù)側(cè)端子和逆變器電源卡20的電極端子43-2被相互 電連接。例如，如在圖11中所示意地，負(fù)側(cè)匯流條64、65這兩者均可以電連接到濾波電容 器22的負(fù)側(cè)端子，以便將負(fù)側(cè)匯流條64、65相互電連接，并且負(fù)側(cè)匯流條64、65中的任一 個(gè)可以被電連接到平滑電容器24的負(fù)側(cè)端子。這使得促進(jìn)負(fù)側(cè)匯流條64、65的簡化、銅使 用量的降低和匯流條產(chǎn)率?？商娲?，負(fù)側(cè)匯流條64、65這兩者均可以電連接到平滑電容 器24的負(fù)側(cè)端子，以便將負(fù)側(cè)匯流條64、65相互電連接，并且負(fù)側(cè)匯流條64、65中的任一 個(gè)可以被電連接到濾波電容器22的負(fù)側(cè)端子。如在圖1中所示意地，升壓電源卡16的電 極端子41-3是開關(guān)元件（IGBOQ2的發(fā)射極端子的一個(gè)實(shí)例，并且逆變器電源卡20的電極 端子43-2是開關(guān)元件（IGBT) Q22的發(fā)射極端子的一個(gè)實(shí)例。此外，與正側(cè)匯流條62相比 較，負(fù)側(cè)匯流條64被放置于在z軸方向上的正側(cè)上的位置處，并且如在圖9中所示意地，孔 64a形成在負(fù)側(cè)匯流條64中，電極端子41-2通過該孔64a電連接到正側(cè)匯流條62。此外， 與正側(cè)匯流條63相比較，負(fù)側(cè)匯流條65被放置于在z軸方向上的正側(cè)上的位置處，并且如 在圖10中所示意地，凹口 65a形成在負(fù)側(cè)匯流條65中，電極端子-43-1通過該凹口 65a電 連接到正側(cè)匯流條63。
[0042] 此外，如在圖1、12中所示意地，逆變器電源卡20的電極端子43-3被電連接到電 動(dòng)發(fā)電機(jī)29的線圈。如在圖1中所示意地，電極端子43-3是臂72的中點(diǎn)的實(shí)例，該中點(diǎn) 是在開關(guān)元件Q21、Q22之間的連接點(diǎn)(例如，在IGBT的發(fā)射極端子和IGBT的集電極端子之 間的連接點(diǎn)）。
[0043] 注意，將逆變器電源卡18的電極端子電連接到升壓電源卡16的電極端子41-2和 平滑電容器24的正側(cè)端子的主配線模塊40的正側(cè)匯流條的構(gòu)造能夠利用與正側(cè)匯流條 62、63相同的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)，從而省略其說明，其中逆變器電源卡18的該電極端子是開關(guān)元件 (IGBT)Qll的集電極端子的一個(gè)實(shí)例。此外，將逆變器電源卡18的電極端子電連接到端 子臺(tái)30的負(fù)側(cè)匯流條34、濾波電容器22的負(fù)側(cè)端子、升壓電源卡16的電極端子41-3和 平滑電容器24的負(fù)側(cè)端子的主配線模塊40的負(fù)側(cè)匯流條的構(gòu)造也能夠利用與負(fù)側(cè)匯流條 64、65相同的構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)，從而省略其說明，其中逆變器電源卡18的電極端子是開關(guān)元件 (IGBT) Q12的發(fā)射極端子的一個(gè)實(shí)例。
[0044] 根據(jù)上述本實(shí)施例，用于供給冷卻劑的制冷劑供給管道和用于排出冷卻劑的制冷 劑排出管道被組合成制冷劑供給和排出管道26,并且被放置在層疊體12的+y表面12a(同 一表面）上，使得能夠在層疊體12的-y表面12b (關(guān)于+y表面12a的反側(cè)表面）上確保用 于放置端子臺(tái)30的空間。然后，在與放置了端子臺(tái)30的-y表面12b相鄰的-z表面12c 上放置升壓電源卡16的電極端子41、逆變器電源卡18的電極端子、逆變器電源卡20的電 極端子43和主配線模塊40。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)空間節(jié)約，并且在將升壓電源卡16的電極端 子41、逆變器電源卡18的電極端子和逆變器電源卡20的電極端子43電連接到平滑電容 器24、濾波電容器22和端子臺(tái)30 (負(fù)側(cè)匯流條34)的主配線模塊40 (負(fù)側(cè)匯流條64、65) 方面，能夠在不經(jīng)過長的路徑而通過控制電路(在+z表面12d上)的情況下縮短電氣路徑長 度。相應(yīng)地，主配線模塊40的匯流條使用量減小，由此能夠?qū)崿F(xiàn)空間節(jié)約和低的電感。
[0045] 此外，在本實(shí)施例中，平滑電容器24和逆變器電源卡20經(jīng)由冷卻板13-4在X軸 方向(層疊方向)上彼此相鄰地放置。由此，能夠利用流過冷卻板13-4中的制冷劑通路的冷 卻劑冷卻平滑電容器24和逆變器電源卡20,并且進(jìn)一步縮短將平滑電容器24電連接到逆 變器電源卡20的電極端子43的主配線模塊40 (正側(cè)匯流條63和負(fù)側(cè)匯流條65)的電氣 路徑長度。類似地，因?yàn)槠交娙萜?4和升壓電源卡16經(jīng)由冷卻板13-3在X軸方向上彼 此相鄰地放置，所以能夠利用流過冷卻板13-3中的制冷劑通路的冷卻劑冷卻平滑電容器 24和升壓電源卡16,并且進(jìn)一步縮短將平滑電容器24電連接到升壓電源卡16的電極端子 41的主配線模塊40 (正側(cè)匯流條62和負(fù)側(cè)匯流條64)的電氣路徑長度。相應(yīng)地，主配線 模塊40的匯流條使用量進(jìn)一步減少，由此能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的空間節(jié)約和進(jìn)一步低的電感。
[0046] 此外，在本實(shí)施例中，在電抗器14、升壓電源卡16、逆變器電源卡18、逆變器電源 卡20、濾波電容器22和平滑電容器24中，具有高剛度并且寬的電抗器14被放置于在層疊 方向上的一個(gè)端部(在X軸負(fù)側(cè)上的端部）上。由此，當(dāng)通過從X軸負(fù)側(cè)到X軸正側(cè)地在層 疊體12上施加壓縮負(fù)載而擠壓層疊體12時(shí)，能夠統(tǒng)一作用于層疊體12上的壓縮負(fù)載。此 夕卜，因?yàn)殡娍蛊?4和升壓電源卡16經(jīng)由冷卻板13-2在X軸方向上彼此相鄰地放置，所以 能夠利用流過冷卻板13-2中的制冷劑通路的冷卻劑冷卻電抗器14和升壓電源卡16,并且 進(jìn)一步縮短將電抗器14電連接到升壓電源卡16的電極端子41-1的主配線模塊40 (正側(cè) 匯流條61)的電氣路徑長度。
[0047] 上述實(shí)施例涉及端子臺(tái)30被放置在層疊體12的-y表面12b上，并且升壓電源卡 16的電極端子41、逆變器電源卡18的電極端子、逆變器電源卡20的電極端子43和主配線 模塊40被放置在層疊體12的-z表面12c上的情形。然而，通過利用主配線模塊40的布置 的取代端子臺(tái)30的布置，還能夠在層疊體12的-y表面12b上放置升壓電源卡16的電極 端子41、逆變器電源卡18的電極端子、逆變器電源卡20的電極端子43和主配線模塊40， 并且在層疊體12的-z表面12c上放置端子臺(tái)30。
[0048] 以上已經(jīng)解釋了本發(fā)明的實(shí)施例，但是顯然本發(fā)明絕對不限于以上實(shí)施例并且可 以在執(zhí)行時(shí)被以各種方式修改，只要經(jīng)修改的實(shí)施例不超過本發(fā)明的主旨即可。
【權(quán)利要求】
1. 一種電力變換裝置，包括： 冷卻器（13); 制冷劑供給和排出部分（26)，所述制冷劑供給和排出部分相對于所述冷卻器（13)執(zhí) 行制冷劑的供給和排出； 半導(dǎo)體模塊（16、18、20); 電容器（22、24)， 所述半導(dǎo)體模塊（16、18、20)、所述電容器（22、24)和所述冷卻器（13)被層疊起來以便 構(gòu)成層疊體（12)，所述制冷劑供給和排出部分（26)被放置在所述層疊體（12)的第一端面 上，所述第一端面與第一垂直方向相交，所述第一垂直方向垂直于所述層疊體（12)中的層 疊方向； 端子部分（30)，所述端子部分被連接到電源（27); 電極端子（41、43)，所述電極端子被設(shè)置在所述半導(dǎo)體模塊（16、18、20)中，所述端子 部分（30)和所述半導(dǎo)體模塊（16、18、20)的所述電極端子（41、43)中的一個(gè)被放置在所述 層疊體（12)的第二端面上，所述第二端面與所述第一垂直方向相交，所述端子部分（30)和 所述半導(dǎo)體模塊（16、18、20)的所述電極端子（41、43)中的另一個(gè)被放置在所述層疊體的 第三端面上，所述第三端面與第二垂直方向相交，所述第二垂直方向垂直于所述層疊方向 和所述第一垂直方向；和 配線部件（40)，所述配線部件將所述電極端子（41、43)連接到所述電容器（22、24)和 所述端子部分（30)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中： 所述半導(dǎo)體模塊（16、18、20)和所述電容器（22、24)經(jīng)由所述冷卻器（13)彼此相鄰地 放置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力變換裝置，進(jìn)一步包括： 被層疊在所述層疊體（12)中的電抗器（14)，所述電抗器（14)被放置在與所述層疊方 向相交的端部處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中： 所述制冷劑供給和排出部分（26)設(shè)置有制冷劑供給端口（26a)，所述制冷劑供給端口 與所述冷卻器（13)的制冷劑通路連通，以便將冷卻劑供給到所述冷卻器（13)的所述制冷 劑通路；并且 所述制冷劑供給和排出部分（26)設(shè)置有制冷劑排出端口（ 26b)，所述制冷劑排出端口 與所述冷卻器（13)的所述制冷劑通路連通，以便從所述冷卻器（13)的所述制冷劑通路排 出所述冷卻劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中： 所述電容器（22、24)包括濾波電容器（22)和平滑電容器（24)，并且 所述濾波電容器（22)比所述平滑電容器（24)更靠近所述層疊體的所述第二端面放 置。
【文檔編號】H02P27/06GK104113221SQ201410150732
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月17日
【發(fā)明者】杉田昌行, 渥美貴司, 三浦進(jìn)一 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社