電力轉換裝置的製作方法

2023-10-10 10:37:49 3

本發明涉及電力轉換裝置。其涉及車輛中使用的將直流電流轉換為交流電流或者將交流電流轉換為直流電流的電力轉換裝置。

背景技術：

近年來，混合動力車或電動車等的電壓/電流值逐年增加，另外，因為搭載在車輛中，所以也同時要求小型化。日本特開2012-58199號公報(專利文獻1)的目的在於通過在有限的空間內獲得最大限度的母線截面積而減少發熱，但是在處理流過大電流時產生的熱量時並不充分。

另外，日本特開2012-163454號公報(專利文獻2)中，希望通過使霍爾元件遠離發熱的母線而減少熱影響，但是因為母線截面形狀變形，可以設想產生的電磁場會紊亂。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-58199號公報

專利文獻2：日本特開2012-163454號公報

技術實現要素：

發明要解決的技術課題

本發明要解決的課題是使貫通電流傳感器的母線的溫度進一步降低。

用於解決課題的技術方案

為了解決上述課題，本發明的電力轉換裝置包括：傳導電流的母線；具有形成供所述母線貫通其中的貫通孔的芯部的電流傳感器；配置在所述芯部的所述貫通孔的內部且與所述母線相對的位置的基體部；和導熱部件，所述基體部具有從所述貫通孔突出的延伸部，所述延伸部延伸至所述導熱部件並且與該導熱部件熱接觸。

發明效果

根據本發明，能夠使貫通電流傳感器的母線的散熱效率提高。

附圖說明

圖1是卸下未圖示的蓋後的、本實施方式的電力轉換裝置1的整體立體圖。

圖2是電力轉換裝置1的分解立體圖。

圖3是主電路組件2的整體立體圖。

圖4是主電路組件2的分解立體圖。

圖5是從圖3的平面a的箭頭方向觀察到的主電路組件2的截面。

圖6是圖5的部分c的主電路組件2的放大圖。

圖7是從圖6的箭頭方向觀察到的主電路組件2的放大圖。

具體實施方式

以下，用附圖等說明本發明的實施方式。以下說明本發明的內容的具體例，本發明不限定於這些說明，能夠在本說明書公開的技術思想範圍內由本領域的技術人員進行各種變更和修正。另外，在用於說明本發明的所有圖中，具有相同的功能的部分標註相同的附圖標記，有時省略其重複說明。

圖1是卸下未圖示的蓋後的、本實施方式的電力轉換裝置1的整體立體圖。圖2是電力轉換裝置1的分解立體圖。圖3是主電路組件2的整體立體圖。圖4是主電路組件2的分解立體圖。圖5是從圖3的平面a的箭頭方向觀察到的主電路組件2的截面。圖6是圖5的部分c的主電路組件2的放大圖。圖7是從圖6的箭頭方向觀察到的主電路組件2的放大圖。

如圖2所示，箱體10收納主電路組件2和中繼母線11。箱體10為了抑制噪聲和提高冷卻性能，用鋁鑄件等金屬形成。主電路組件2經由中繼母線11與箱體10所具有的外部接口15連接。中繼母線11包括：對後述的模塑母線200與外部接口15進行中繼的直流中繼母線12；和對後述的交流母線201與外部接口15進行中繼的交流中繼母線13。

圖4所示的功率半導體模塊203具有將直流電力轉換為交流電力的逆變器電路。功率半導體模塊203設置有3個，分別輸出u相交流電流、v相交流電流和w相交流電流。

圖4所示的電容器模塊204使對功率半導體模塊203供給的直流電力平滑化。噪聲除去用電容器205除去直流中繼母線12中混入的直流電流的噪聲。為了改善除去噪聲的功能，噪聲除去用電容器205與模塑母線200的連接部，以相比於電容器模塊204與模塑母線200的連接部更接近直流中繼母線12的方式配置。

模塑母線200具有將功率半導體模塊203與電容器模塊204電連接的金屬制的母線和覆蓋該母線的模塑部件。

圖4所示的流路形成體208形成收納功率半導體模塊203的空間、收納電容器模塊204的空間和用於使製冷劑流動的流路。流路形成體208的流路主要是為了使功率半導體模塊203冷卻而形成，但也可以為了使電容器模塊204冷卻而在電容器模塊204的下部形成。

如圖4所示，本實施方式中，主電路組件2具有對直流電力的電壓進行升壓或降壓的dcdc轉換器模塊21。該dcdc轉換器模塊21固定在與配置功率半導體模塊203和電容器模塊204的面不同的流路形成體208，由此dcdc轉換器模塊21能夠充分地確保散熱面。

圖4所示的基體板202以將功率半導體模塊203按壓於流路形成體208的方式固定於流路形成體208。

圖4所示的電流傳感器30檢測從功率半導體模塊203輸出的交流電流。如圖6所示，電流傳感器30包括：芯部302；用於檢測交流電流的霍爾元件303；和收納芯部302和霍爾元件303的電流傳感器殼體301。電流傳感器殼體301由絕緣性的樹脂形成。芯部302是包括鐵氧體或矽鋼等的磁性體，包圍成為貫通孔304的空間的周圍地形成為環狀。霍爾元件303配置在芯部302的間隙部，檢測與經過貫通孔304的電流相應地變化的磁通。

圖4和圖6所示的交流母線201與功率半導體模塊203連接，向電流傳感器30延伸，進而貫通芯部302。

如圖3和圖4所示，端子座209隔著電流傳感器30配置在與功率半導體模塊203相反的一側。貫通芯部302的交流母線201的一部分被夾在端子座209與交流中繼母線13之間，由此交流母線201與交流中繼母線13連接並且交流母線201被端子座209支承。另外，端子座209是樹脂成形品，形成有用於固定交流母線201的陰螺紋。

圖3和圖4所示的突出部220支承端子座209。該突出部220以與流路形成體208熱連接的方式與流路形成體208連接。由此，交流母線201經由端子座209和突出部220被流路形成體208中流過的致冷劑冷卻。

混合動力車或電動車的驅動用電動機中使用的電力轉換裝置1所處的溫度環境非常嚴苛，並且要求進一步的小型化。傳導驅動用電動機中流動的電流的交流母線201較大程度地發熱。另一方面，交流母線201所貫通的芯部302、霍爾元件303、電流傳感器殼體301與電力轉換裝置1的其他結構部件相比，耐熱性較低。於是，為了抑制交流母線201的發熱，增大了交流母線201的截面積。但是，要求電力轉換裝置1的小型化，交流母線201的截面積的增大存在極限。

例如，霍爾元件303耐熱約125℃，樹脂制的電流傳感器殼體301耐熱120℃，電力轉換裝置1所處的氣氛溫度是105℃，具有冷卻結構的流路形成體208一般具有水冷結構，製冷劑的溫度是85℃。電力轉換裝置1的內部空間即交流母線201的周圍溫度因電力轉換裝置1所處的氣氛溫度(105℃)而升高。於是，僅是使交流母線201的熱量向電力轉換裝置1的內部空間散熱時，交流母線201的熱量向電流傳感器30傳導，電流傳感器30高溫化。因此，電力轉換裝置1的內部空間與電流傳感器30的「溫度梯度」減小，電流傳感器30的散熱不充分。

本實施方式中的交流母線201中流過的交流電流非常大，是500a左右，另外，貫通電流傳感器30的貫通孔304的交流母線201的溫度上升至160℃左右。

於是，如圖6和圖7所示，基體部206配置在電流傳感器30的芯部302的貫通孔304的內部且位於與交流母線201相對的位置。另外，基體部206具有從貫通孔304突出的延伸部207。而且，延伸部207延伸至流路形成體208並且與該流路形成體208熱接觸。

由此，交流母線201的熱量向基體部206傳導，進而經由延伸部207向流路形成體208導熱。能夠使電流傳感器30的對於熱的可靠性提高。另外，作為其他效果，能夠使交流母線201的截面積縮小，於是也能夠使電流傳感器30的芯部302的尺寸縮小，能夠使電力轉換裝置1的本身的尺寸縮小。

另外，本實施方式中使用了交流母線201，但只要是發熱量較大的電流傳導用的母線，就能夠應用本發明。

另外，基體部206也可以與電流傳感器30形成為一體，形成電流傳感器30與基體部206的電流傳感器模塊體。此時，電流傳感器模塊體的基體部206與從流路形成體208突出的延伸部207熱連接。

另外，本實施方式中，流路形成體208實現導熱部件的功能，但箱體10也可以實現導熱部件的功能。此時，箱體10具有延伸部207和基體部206。

另外，本實施方式中，為了降低導熱通路的熱阻，基體部206和延伸部207和流路形成體208一體地形成，但也可以使它們構成為不同的部件，將它們機械連接而使它們熱連接。

另外，電流傳感器30的芯部302為了確保與交流母線201的絕緣距離，在芯部302的內周與交流母線201之間設置有間隙。於是，電流傳感器殼體301採用樹脂製造並且用傳遞模塑等埋設芯部302，內部包含芯部302。由此能夠在芯部302的內周與交流母線201之間減小間隙，能夠縮小芯部302的尺寸。但是，芯部302更易於受到來自交流母線201的熱影響。

於是，使與交流母線201相對的基體部206埋設在電流傳感器殼體301中，與基體部206連接的延伸部207與流路形成體208熱接觸，由此能夠降低交流母線201的溫度。另外，因為用傳遞模塑等將基體部206埋設在電流傳感器30中，所以能夠減少組裝工作量。

附圖標記說明

1……電力轉換裝置，2……主電路組件，10……箱體，11……中繼母線，12……直流中繼母線，13……交流中繼母線，15……外部接口，21……dcdc轉換器模塊，200……模塑母線，201……交流母線，202……基體板，203……功率半導體模塊，204……電容器模塊，205……噪聲除去用電容器，206……基體部，207……延伸部，208……冷卻形成體，209……端子座，220……突出部，30……電流傳感器，301……電流傳感器殼體，302……芯部，303……霍爾元件，304……貫通孔。