CN101640495B - 功率转换装置及电动车辆 - Google Patents

Abstract

提供一种功率转换装置，其可以冷却功率模块、电容、配线基板，同时可以降低连接电容与功率模块的配线的电感。金属壳体具有构成侧壁部的框体(12)、上部壳体(10)及下部壳体(16)，在设置于侧壁部内周的冷却套(19A)与下部壳体(16)之间形成第一区域(S1)，金属底板(11)将冷却套(19A)与上部壳体(10)之间的区域分成下侧的第二区域(S2)和上侧的第三区域(S3)，第一及第二功率模块(300)固定在冷却套(19A)的上表面(410S)上，电容模块(500)设置在第一区域(S1)，分别驱动各功率模块(300)的逆变器电路(144)、(145)的驱动电路(174A、174B)设置于第二区域(S2)，控制驱动电路(174A、174B)的控制电路(172)设置于第三区域(S3)。

Description

功率转换装置及电动车辆

技术领域

本发明涉及一种具备内置了逆变器电路(インバ一タ回路)的功率模块的功率转换装置以及具备该功率转换装置的电动车辆。

背景技术

在现有的功率转换装置中，已知有一种具备两个功率模块，在它们上部层叠配置电容模块及功率模块的控制基板的结构(例如，参照专利文献1)。

【专利文献1】日本特开2008-29117号公报

在现有的功率转换装置中，因为安装在功率模块的上部的电容、母线及功率模块的控制基板各自发热，所以需要冷却构造。因此，在各阶层上设置冷却板，需要将来自各部件的热量传递给壳体来进行冷却，这样增大了功率模块上方部的高度，组装变得复杂，功率转换装置的尺寸及成本提高。

发明内容

关于本发明的功率转换装置，其特征在于，其具备：具有侧壁部、上盖和下盖的金属壳体；具有冷却水路，并被设置在侧壁部内周上且在与下盖之间形成第一区域的冷却套；被固定在侧壁部上，将冷却套与上盖之间的区域分成下侧的第二区域和上侧的第三区域的金属板；被固定在冷却套的第二区域侧的面上，内置逆变器电路的第一及第二功率模块；被设置在第一区域上，具有多个电容的电容单元；被设置在第二区域上，安装有分别驱动第一及第二功率模块的逆变器电路的第一及第二驱动电路的第一基板；以及被设置在第三区域上，安装有控制第一及第二驱动电路的控制电路的第二基板。

发明效果

根据本发明，可以冷却功率模块、电容、配线基板，同时可以降低连接电容和功率模块的配线的电感。

附图说明

图1是表示混合动力汽车的控制块的图；

图2是说明功率转换装置200的电路结构的图；

图3是关于本发明的实施方式的功率转换装置的外观立体图；

图4是将关于本发明的实施方式的功率转换装置的整体结构分解为各结构要素的立体图；

图5是向具有冷却水流路的框体的铝铸件上安装冷却水入口配管和出口配管的图，(a)是框体的立体图，(b)是框体的俯视图，(c)是框体的仰视图；

图6是框体的俯视图的详细图；

图7(a)是关于本实施方式的功率模块的上方立体图，(b)是功率模块的俯视图；

图8是表示电压相位修正导出部10的结构的图；

图9(a)是功率模块的截面图，(b)是(a)中被虚线包围的部分的放大图；

图10(a)是说明上下臂串联电路的图，(b)是说明功率模块的电流路径的图；

图11是表示电容模块的外观结构的立体图；

图12是表示电容模块的模型(モ一ルド)内部的一部分的图；

图13(a)是在本实施方式的功率转换装置200中，只取出电容模块、直流侧导体板以及2个功率模块300之后的立体图，(b)是直流侧导体板的分解立体图；

图14(a)是功率模块与直流侧导体板的连接处的放大图，(b)是层叠导体板700的连接处的放大图；

图15是模式地表示功率转换装置200的外观图；

图16是图15的E-E截面图；

图17是图16的F-F截面图；

图18是表示变形例的图；

图19是表示在框体12内配置了逆变器装置140、142的情况下的变形例的图；

图20是表示使用2个层叠导体板710的情况下的变形例的图；

图21是图20的F-F截面图；

图22是表示设置了放电电路550的情况下的变形例的图；

图23是说明噪音过滤器(noise filter)204的连接点与泄露电流路径(漏れ電流ル一ト)的分离之间的关系的图；

图24是表示控制电路基板20及驱动电路基板22的安装结构的变形例的图；

图25是表示从上部壳体10侧看去的CPU212、控制电源204、178、驱动电路174、174B的安装位置的图；

图26是表示与金属底板11的固定方法相关的变形例的图；

图27是从上方看去的功率转换装置200的封装的图；

图28是表示与驱动电路基板22的散热结构相关的其它例子的图，表示与图16相同的截面；

图29是表示与驱动电路基板22的散热结构相关的其它例子的图，表示与图17相同的截面；

图30是表示连接器21的安装构造的第一变形例的图；

图31是表示连接器21的安装构造的第二变形例的图；

图32是说明使信号线830的连接容易进行的引导板11d的图；

图33是说明在将金属底板11及上部壳体10固定在框体12上时的、防止液状密封材料扩散的结构的图；

图34是表示在第二区域S2设置了液状密封材料用的防护壁840的情况下的图。

图35是表示在驱动电路基板22上设置了高的电源变压器850的情况下的变形例；

图中：

10-上部壳体；11-金属底板；12-框体；13-冷却水入口配管；14-冷却水出口配管；16-下部壳体；17-交流接线柱箱；18-交流接线柱；19-冷却水流路；19A-冷却套；20-控制电路基板；21-连接器；22-驱动电路基板；23-基板间连接器；43-辅机用逆变器装置；110-混合动力汽车；112-前轮；114-前轮车轴；116-前轮侧DEF；118-变速器；120-发动机；122-动力分配机构；123～130-齿轮；136-电池；138-直流连接器；140、142-逆变器装置；144～146-逆变器电路；150-上下臂的串联电路；156-上臂的二极管；159-交流端子；166-下臂的二极管；170-控制部；172-控制电路；174、174A～174C-驱动电路；176-信号线；180-电流传感器；182-信号线；186-交流电力线；188、189-交流连接器；191-底面；192、194-电动发电机(motor generator)；195-电动机；200-功率转换装置；204-噪音过滤器；230-输入层叠配线板；300-功率模块；302-功率模块箱；304-金属底座；305-翼(fin)；313-直流端子；315-正极导体板；317-负极导体板；318-绝缘纸；328-上臂用IGBT；330-下臂用IGBT；334-绝缘基板；400-开口部；401-入口部；402-开口部；403-出口孔；404-开口部；406-贯通孔；408-隔壁；410-支承部；410S-面；420-罩；500-电容模块；501-层叠配线板；502-电容箱；504-负极侧电容端子；505-负极导体板；506-正极侧电容端子；507-正极导体板；510-直流(电池)负极侧连接端子部；511-开口部(固定端子用)；512-直流(电池)正极侧连接端子部；514-电容单元；517-绝缘片；550-放电电路；700、710-层叠导体板；702-正极侧导体板；704-负极侧导体板；812-散热部件；836、840-防护壁；S1～S3-第一～第三区域。

具体实施方式

下面，参照附图对关于本发明的实施方式的功率转换装置进行详细说明。本发明的实施方式的功率转换装置可以适用于混合动力汽车及纯电动汽车。在此，作为代表例，结合图1和图2对本发明的实施方式的功率转换装置适用于混合动力汽车的情况下的控制结构和功率转换装置的电路结构进行说明。

在本发明的实施方式的功率转换装置中，以被搭载在汽车上的车载电机系统的车载用功率转换装置，特别是用于车辆驱动用电机系统，搭载环境和动作环境等非常严酷的车辆驱动用逆变器装置为例进行说明。车辆驱动用逆变器装置作为控制车辆驱动用电动机的驱动的控制装置被安装在车辆驱动用电机系统上，将由构成车载电源的车载电池或者车载发电装置供给的直流电转换成规定的交流电，将得到的交流电供应到车辆驱动用电动机而控制车辆驱动用电动机的驱动。另外，因为车辆驱动用电动机也具有作为发电机的功能，所以车辆驱动用逆变器装置还具有对应于运行模式将车辆驱动用电动机产生的交流电转换为直流电的功能。转换后的直流电被供应给车载电池。

并且，本实施方式的结构虽然最适合作为汽车或卡车等车辆驱动用功率转换装置，但是也适合于除此以外的功率转换装置。例如，也适用于电车、船舶、航空器等的功率转换装置，以及作为驱动工场设备的电动机的控制装置而使用的工业用功率转换装置，或者用于驱动家庭太阳能发电系统、家庭电气产品的电动机的控制装置中的家庭用功率转换装置。

图1是表示混合汽车的控制块的图。在图1中，混合电动汽车(以下，记为“HEV”)110是一种电动车辆，具备两个车辆驱动用系统。其一是将内燃机即发动机120作为动力源的发动机系统。发动机系统主要作为HEV110的驱动源而被使用。其二是将电动发电机192、194作为动力源的车载电机系统。车载电机系统主要作为HEV110的驱动源以及HEV110的电力产生源而被使用。因为电动发电机192、194例如是同步电机或者感应电机，根据运行方法作为电动机或者作为发电机而动作，所以在此记为电动发电机(motor generator)。

在车体的前部以可以旋转的方式支承有前轮车轴114。在前轮车轴114的两端设有一对前轮112。在车体的后部以可以旋转的方式支承有后轮车轴(省略图示)。在后轮车轴的两端上设有一对后轮。在本实施方式的HEV中，虽然将前轮112作为由动力驱动的主动轮，将后轮作为从动的从动轮，即采用前轮驱动方式，但是也可以与此相反即采用后轮驱动方式。

在前轮车轴114的中央部设有前轮侧差速器齿轮(以下，记为“前轮侧DEF”)116。前轮车轴114与前轮侧DEF116的输出侧机械连接。变速器118的输出轴与前轮侧DEF116的输入侧机械连接。前轮侧DEF116是将由变速器118进行变速并被传递的旋转驱动力分配给左右前轮车轴114的差动式动力分配机构。在变速器118的输入侧机械地连接电动发电机192的输出侧。在电动发电机192的输入侧通过动力分配机构122机械地连接发动机120的输出侧及电动发电机194的输出侧。并且，电动发电机192、194及动力分配机构122被收容在变速器118的筐体的内部。

电动发电机192、194是转子中具有永久磁铁的同步电机，通过由逆变器装置140、142控制被供应给定子的电枢绕组的交流电，来控制电动发电机192、194的驱动。在逆变器装置140、142上连接有电池136，在电池136与逆变器装置140、142之间可以进行电力的授受。

在本实施方式中，HEV110具备由电动发电机192及逆变器装置140构成的第一电动发电单元，以及由电动发电机194及逆变器装置142构成的第二电动发电单元这两个单元，根据运行状态区分使用这两个电动发电单元。即，在由来自发动机120的动力驱动车辆的状态中，在辅助(assist)车辆的驱动转矩的情况下，将第二电动发电单元作为发电单元，靠发动机120的动力使其动作进行发电，然后用通过该发电得到电力，将第一电动发电单元作为电动单元并使其动作。另外，在同样的状态中，在对车辆的车速进行辅助的情况下，将第一电动发电单元作为发电单元，靠发动机120的动力使其动作进行发电，然后用通过该发电得到电力，将第二电动发电单元作为电动单元并使其动作。

另外，在本实施方式中，通过理由电池136的电力将第一电动发电单元作为电动单元并使其动作，可以仅利用电动发电机192的动力来驱动车辆。并且，在本实施方式中，通过将第一电动发电单元或者第二电动发电单元作为发电单元并利用发动机120的动力或者来自车轮的动力使其动作而发电，可以对电池136进行充电。

电池136还可以作为驱动辅机用的电动机195的电源使用。作为辅机，例如有驱动空调器的压缩机的电动机、或者驱动控制用的液压泵的电动机，在逆变器装置43将从电池136供应给逆变器装置43的直流电转换为交流电，并供应给电动机195。逆变器装置43具有与逆变器装置140、142相同的功能，控制供应给电动机195的交流电的相位、频率及功率。例如，通过供给相对于电动机195的转子的旋转而进相位(進み位相)的交流电，电动机195产生转矩。另一方面，通过产生迟相位(遅れ位相)的交流电，电动机195作为发电机而作用，电动机195变为再生制动状态的运行。这样的逆变器装置43的控制功能与逆变器装置140、142的控制功能相同。由于电动机195的容量小于电动发电机192、194的容量，所以逆变器装置43的最大转换功率小于逆变器装置140、142，但是逆变器装置43的电路结构基本与逆变器装置140、142的电路结构相同。

逆变器装置140、142及43与电容模块500具有密切的电联系。并且，共同的要点是需要对发热采取对策。另外，希望装置的体积制作得尽可能小。下文从这些方面进行详述的功率转换装置200将逆变器装置140、142及43和电容模块500内置在功率转换装置200的框体内。根据这样的结构，可以实现小型的可靠性高的装置。

另外，通过将逆变器装置140、142及43和电容模块500内置于一个框体，有利于配线的简化、噪音对策。另外，可以降低电容模块500与逆变器装置140、142及43的连接电路的电感，可以降低尖峰电压，同时可以谋求发热的降低、散热效率的提高。

下面，结合图2对功率转换装置200的电路结构进行说明。如图1所示，功率转换装置200具备逆变器装置140、142，辅机用逆变器装置43，电容模块500。各逆变器装置140、142、43具有相同的结构及功能。

在逆变器装置140上设置有具备逆变器电路144和直流端子313的功率模块300，在逆变器装置142上设置有具有逆变器电路145和直流端子313的功率模块300，在逆变器装置43上设置有具有逆变器电路146的功率模块。如后所述，各功率模块具备逆变器电路和其附带的配线及散热底板等。

各逆变器电路144、145、146由被设置在控制部170上的驱动电路174A、174B及174C驱动控制。在图2中，将驱动电路174A和驱动电路174B合起来表示为驱动电路174。各驱动电路17A～17C由控制电路172控制。控制电路172生成用于控制开关用功率半导体元件的开关时刻的开关信号。

逆变器电路144由三相桥电路构成，相对于各U相(由符号U1表示)、V相(由符号V1表示)、W相(由符号W1表示)，具备与正极侧连接的正极侧半导体开关部和与负极侧连接的负极侧半导体开关部。正极侧半导体开关部和负极侧半导体开关部构成上下臂串联电路。正极侧半导体开关部具备开关用功率半导体元件即上臂用IGBT328(绝缘栅极型双极晶体管)和二极管156。负极侧半导体开关部具备下臂用IGBT330和二极管166。

各上下臂串联电路在直流端子313的直流正极端子314和直流负极端子316之间电气性并列连接。直流正极端子314及直流负极端子316在两个功率模块300的并列配置的方向(图示的上下方向)上由宽幅的导电性板材构成。直流端子313在直流正极端子314和直流负极端子316之间夹持绝缘纸318(未图示)，构成三层结构的层叠配线板。

IGBT328、330接收驱动电路174A(174)输出的驱动信号而动作，将电池136供给的直流电转换为三相交流电。该转换后的交流电被供应给电动发电机192的电枢绕阻。并且，关于V相及W相，省略符号328、330、156、166的表示。逆变器装置142的功率模块300的结构与逆变器装置140的情况相同，另外，逆变器装置43的逆变器电路146具有与逆变器电路144相同的结构，在此省略说明。

在本实施方式中，用IGBT328、330作为开关用功率半导体元件进行示例说明。IGBT328、330具备集电极、发射极(信号用发射极端子)、栅电极(栅电极端子)。如图所示，在IGBT328、330的集电极和发射极之间电性连接有二极管156、166。二极管156、166具有阴极和阳极两个电极，以从IGBT328、330的发射极朝向集电极的方向为顺方向的方式，阴极电连接在IGBT328、330的集电极上，阳极电连接在IGBT328、330的发射极上。作为开关用功率半导体元件也可以使用MOSFET(金属氧化物半导体型场效应晶体管)，在这种情况下不需要二极管156、二极管166。

控制电路172根据车辆侧的控制装置或传感器(例如，电流传感器180)等的输入信息，生成用于控制IGBT328、330的开关时刻的时刻信号。驱动电路174根据从控制电路172输出的时刻信号，生成用于使IGBT328、330进行开关动作的驱动信号。

控制电路172具备用于计算处理IGBT328、330的开关时刻的微型计算机(以下记为“微机”)。将对电动发电机192所要求的目标转矩值、从上下臂串联电路向电动发电机192的电枢绕阻供给的电流值以及电动发电机192的转子的磁极位置作为输入信息输入微机中。目标转矩值是基于从未图示的上位的控制装置输出的指令信号的值。电流值是根据从电流传感器180输出的检测信号而被检测出的。磁极位置是根据从设置在电动发电机192上的旋转磁极传感器(未图示)输出的检测信号而被检测出的。在本实施方式中，虽然以检测三相电流值的情况为例进行说明，但是也可以是检测两相电流值的情况。

控制电路172内的微机基于目标转矩值计算电动发电机192的d、q轴的电流指令值，根据该计算出的d、q轴的电流指令值与检测出的d、q轴的电流值的差量，计算d、q轴的电压指令值。并且，微机基于检测出的磁极位置将该计算出的d、q轴的电压指令值转换为U相、V相、W相的电压指令值。然后，微机根据基于U相、V相、W相的电压指令值的基本波(正弦波)和搬送波(三角波)的比较，生成脉冲状的调制波，将该生成的调制波作为PWM(脉冲宽度调制)信号向驱动电路174输出。

驱动电路174在驱动下臂的情况下，放大PWM信号，将其作为驱动器信号，向对应的下臂的IGBT330的栅电极输出。另一方面，在驱动上臂的情况下，驱动电路174在将PWM信号的基准电位的电平变(shift)为上臂的基准电位的电平后，放大PWM信号，将其作为驱动器信号，分别输出给对应的上臂的IGBT328的栅电极。由此，各IGBT328、330基于输入的驱动器信号进行开关动作。

另外，控制部170进行异常检测(过电流、过电压、过温等)，保护上下臂串联电路。因此，向控制部170输入遥感信息。例如，各IGBT328、330的发射极中流动的电流的信息从各臂的信号用发射极端子155、165输入向对应的驱动部(IC)。由此，各驱动部(IC)进行过电流检测，在检测出过电流的情况下停止对应的IGBT328、330的开关动作，对对应的IGBT328、330进行保护使其免受过电流影响。从设置在上下臂串联电路上的温度传感器(未图示)向微机输入上下臂串联电路的温度信息。另外，向微机输入上下臂串联电路的直流正极侧的电压信息。微机根据这些信息进行过温检测及过电压检测，在检测出过温或者过电压的情况下停止所有的IGBT328、330的开关动作，对上下臂串联电路进行过温或过电压保护。

逆变器装置140的上下臂的IGBT328、330的导通及切断动作按照一定的顺序切换，该切换时在电动发电机192的定子绕阻中产生的电流在包括二极管156、166的电路中流动。并且，在本实施方式的功率转换装置200中，虽然在逆变器装置140的各相上设置了一个上下臂串联电路，但是，作为产生向电动发电机输出的三相交流电的各相的输出的电路，也可以是在各相上并列连接两个上下臂串联电路这样的电路结构的功率转换装置。

设置在各逆变器装置140、142上的直流端子313连接在共用的层叠导体板700上。层叠导体板700在功率模块排列方向上靠宽幅的导电性板材构成的正极侧导体板702和负极侧导体板704夹持绝缘片706(未图示)，构成三层结构的层叠配线板。层叠导体板700的正极侧导体板702及负极侧导体板704分别与设置在电容模块500上的层叠配线板501的正极导体板507及负极导体板505连接。正极导体板507及负极导体板505也在功率模块排列方向上由宽幅的导电性板材构成，夹持绝缘片517(未图示)，构成三层结构的层叠配线板。

与电容模块500并列连接有多个电容单元514，电容单元514的正极侧与正极导体板507连接，负极侧与负极导体板505连接。电容模块500构成用于控制由IGBT328、330的开关动作产生的直流电压的变动的平滑电路。

电容模块500的层叠配线板501与输入层叠配线板230连接，输入层叠配线板230和功率转换装置200的直流连接器138连接。输入层叠配线板230也与辅机用逆变器装置43的逆变器电路146连接。在输入层叠配线板230与层叠配线板501之间设置有噪音过滤器204。在噪音过滤器204上具有连接框体12的接地端子和各直流电力线的两个电容，构成共模噪音(common mode noise)对策用的Y电容。

19A是形成有冷却水流路的冷却套，从冷却水入口配管13流入的冷却水如箭头所示沿U字形状流动并往返，从冷却水出口配管14流出。逆变器电路144、145配置在冷却水的往返路径上，在任一个逆变器电路中，上臂侧的IGBT及二极管都配置在冷却水路的去流路侧，下臂侧的IGBT及二极管都配置在冷却水路的回流路侧。

在图3～图6中，200是功率转换装置，10是上部壳体，11是金属底板，12是框体，13是冷却水入口配管，14是冷却水出口配管，420是罩，16是下部壳体，17是交流接线柱箱，18是交流接线柱，19是冷却水流路，20是控制电路基板，用于保持控制电路172。21是用于与外部连接的连接器，22是驱动电路基板，用于保持驱动电路174。300是功率模块(半导体模块部)，设有两个，一个功率模块300内置有逆变器电路144，另一个功率模块300内置有逆变器电路145。700表示层叠导体板，800表示O环，304表示金属底座，188表示交流连接器，314表示直流正极端子，316表示直流负极端子，500表示电容模块，502表示电容箱，504表示正极侧电容端子，506表示负极侧电容端子，514表示电容单元。

图3是表示本发明的实施方式的功率转换装置200的外观立体图。作为本实施方式的功率转换装置200的外观部件，具备：上表面或者底面大致为长方形的框体12、设置于框体12的一个短边侧的外周上的冷却水入口配管13及冷却水出口配管14、用于堵塞框体12的上部开口的上部壳体10以及用于堵塞所述框体12的下部开口的下部壳体16。因为框体12的底面侧或者上表面侧的形状大致为长方形，所以有容易向车辆安装且容易生产的效果。

在功率转换装置200的长边侧的外周上设置有两组用于与各电动发电机192、194连接的交流接线柱箱17。交流接线柱18用于电连接功率模块300和电动发电机192、194。从功率模块300输出的交流电流通过交流接线柱18被传递给电动发电机192、194。

连接器21与被内置在框体12中的控制电路基板20连接。来自外部的各种信号通过连接器21被传送至控制电路基板20。直流(电池)负极侧连接端子部510与直流(电池)正极侧连接端子部512将电池136与电容模块500电连接。在此，在本实施方式中，连接器21被设置在框体12的短边侧的外周面的一方侧。另一方面，直流(电池)负极侧连接端子部510与直流(电池)正极侧连接端子部512设置在与设置有连接器21的面相反一侧的短边侧的外周面上。即，连接器21与直流(电池)负极侧连接端子部510分离配置。由此，可以降低从直流(电池)负极侧连接端子部510向框体12侵入，且传递到连接器21的噪音，使基于控制电路基板20的电动机的控制性提高。

图4是将本发明的实施方式的功率转换装置的整体结构分解为各结构要素的立体图。

如图4所示，在框体12的大致中部设置有内部形成了冷却水流路19的冷却套19A，在冷却套19A的上部沿流动方向排列形成有两组开口400和402。以堵塞两组开口400和402的方式在冷却套19A的上面固定两个功率模块300。在各功率模块300上设有散热用的翼305(参照图9)，各功率模块300的翼305分别从冷却套19A的开口400、402向冷却水流路19中突出。

在冷却套19A的下面形成有用于使铝铸造容易进行的开口404，开口404被下罩420堵塞。另外，在冷却套19A的下面安装有辅机用逆变器装置43。辅机用逆变器装置43具有内置了如图2所示构成逆变器电路146的功率半导体元件的功率模块。辅机用逆变器装置43以其内置的功率模块的散热金属面面向冷却套19A的下面的方式，被固定于冷却套19A的下表面上。另外，在功率模块300与框体12之间设置有密封用的O环800，且在下罩420与框体12之间也设置有O环802。在本实施方式中，虽然以O环作为密封件，也可以用树脂材、液状密封、封装等代替O环，特别是在使用液状密封的情况下，可以提高功率转换装置200的组装性。

并且，在冷却套19A的下方设置有下部壳体16，在下部壳体16上设有电容模块500。电容模块500以其金属制壳体的散热面与下部壳体16的底板内表面相接的方式被固定在下部壳体16的底板内表面上。根据这样的结构，利用冷却套19A的上表面与下表面，可以高效率地冷却功率模块300及逆变器装置43，有利于功率转换装置整体的小型化。

通过来自冷却水出入口配管13、14的冷却水在冷却水流路19中流动，冷却并设的两个功率模块300具有的散热面(散热翼)，冷却两个功率模块300整体。设置在冷却套19A的下表面上的辅机用逆变器装置43也同样被冷却。

并且，通过冷却设置有冷却套19A的框体12，冷却设置在框体12的下部的下部壳体16。其结果是电容模块500的热量通过下部壳体16及框体12被热性地传导给冷却水，从而冷却电容模块500。

在功率模块300的上方配置有用于电连接功率模块300和电容模块500的层叠导体板700。该层叠导体板700跨在两个功率模块300上，宽幅地构成在两个功率模块300的并列配置方向上。并且，层叠导体板700由与电容模块500的正极导体板507连接的正极侧导体板702(参照图13)、与电容模块500的负极导体板505连接的负极侧导体板704(参照图13)、以及配置在导体板702、704之间的绝缘片706构成。因为由此可以扩大层叠导体板700的层叠面积，所以可以谋求从功率模块300到电容模块500的寄生电感的降低。另外，因为在将一个层叠导体板700载置在两个功率模块300上后，可以将层叠导体板700、功率模块300及电容模块500电连接起来，所以即使是具有两个功率模块300的功率转换装置，也可以抑制其安装工时数。

在层叠导体板700的上方配置有控制电路基板20和驱动电路基板22。在驱动电路基板22上搭载有图2所示的驱动电路174(174A、174B)，在控制电路基板20上搭载有图2所示的具有CPU的控制电路172。另外，在驱动电路基板22与控制电路基板20之间配置有金属底板11。金属底板11发挥对搭载在两基板22、20上的电路群进行电磁屏蔽的作用，同时也将在驱动电路基板22与控制电路基板20产生的热量带走，具有冷却的作用。这样，通过在框体12的中央部设置冷却套19A，在其一侧配置电动发电机192、194驱动用的功率模块300，且在另一侧配置辅机用的逆变器装置(功率模块)43，由此可以在小空间内高效率地进行冷却，可以实现功率转换装置整体的小型化。通过将冷却套19A与框体12一体地通过铝铸造制作，可以使冷却套19A在具有冷却效果的基础上还具有增强机械强度的效果。另外，因为通过铝铸造将框体12与冷却套19A形成一体成形构造，因此可以使热传导良好，可以提高对位于远离冷却套19A的位置的驱动电路基板22、控制电路基板20及电容模块500的冷却效率。

在驱动电路基板22上设有通过金属底板11，用于进行与控制电路基板20的电路群之间的连接的基板间连接器23。另外，在控制电路基板20上设有与外部进行电连接的连接器21。利用连接器21，在与设置在功率转换装置的外部上的车载电池136、即锂电池模块之间进行信号的传送。从锂电池模块将表示电池状态的信号、锂电池的充电状态等的信号送给控制电路基板20。图2所示的信号线176(图4中未表示)与基板间连接器23连接，从控制电路基板20将逆变器电路的开关时刻信号传递给驱动电路基板22，驱动电路基板22产生栅驱动信号并施加在功率模块的各个栅电极上。

在框体12的上端部和下端部上形成有开口。例如通过用螺钉或螺栓等紧固部件分别将上部壳体10和下部壳体16固定在框体12上，由此堵住这些开口。在框体12的高度方向的大致中央位置形成有内部设置了冷却水流路19的冷却套19A。通过用功率模块300覆盖冷却套19A的上表面开口，用下罩420覆盖下表面开口，由此在冷却套19A的内部形成冷却水流路19。在组装过程中进行冷却水流路19的漏水试验。然后，在漏水试验合格后，从框体12的上部和下部的开口进行安装基板、电容模块500的作业。如此，在框体12的中央配置冷却套19A，之后从框体12的上端部和下端部的开口进行固定需要的部件的作业，通过采用这样的结构，提高生产率。另外，可以先完成冷却水流路19，进行漏水试验后，安装其它部件，同时提高生产率和可靠性。

图5是向具有冷却套19A的框体12的铝铸件上安装冷却水入口配管和出口配管的图，图5(a)是框体12的立体图，图5(b)是框体12的俯视图，图5(c)是框体12的仰视图。如图5所示，在框体12上一体铸造有内部形成冷却水流路19的冷却套19A。在俯视形状为近似长方形的框体12的短边的一方侧侧面上设置有用于引入冷却水的冷却水入口配管13和冷却水入口配管14。

从冷却水入口配管13流入冷却水流路19的冷却水沿箭头418的方向即长方形的长边流动，在长方形的短边的另一侧的侧面的跟前附近按箭头421a及421b那样折返，再沿长方形的长边按箭头422的方向流动，从未图示的出口孔向冷却水入口配管14流出。在冷却套19A的上表面开有四个开口400及402。在冷却水的去路和回路上各设有一个开口400。开口402也一样。在开口400、402分别固定功率模块300，各功率模块300的散热用翼从各个开口向冷却水流中突出。在冷却水的流动方向即沿框体12的长边方向排列的两组功率模块300被固定成通过例如O环800等密封件堵住冷却套19A的开口使其不透水。

冷却套19A横穿框体周壁12W的中段并与框体12一体成形。在冷却套19A的上表面设有四个开口400、402，在下表面设有一个开口404。在开口400及402的周围分别设有功率模块安装面410S。将安装面410S的开口400与开口402之间的部分称为支承部410。在相对于支承部410的冷却水的出入口侧固定一个功率模块300，在相对于支承部410的冷却水的折返侧固定另一个功率模块300。如图5(b)所示的螺孔412用于将出入口侧的功率模块300固定在安装面410S上，通过该固定密闭开口400。另外，螺孔414用于将折返侧的功率模块300固定在安装面410S上，通过该固定密闭开口402。这样，通过以跨过冷却水流路19的去路和回路这两条流路的方式配置各功率模块300，由此可以使逆变器电路144、145在金属底座304(参照图8)上高密度集成，所以可以使功率模块300小型化，从而有利于功率转换装置200的小型化。

出入口侧的功率模块300被来自冷却水入口配管13的冷的冷却水和出口侧附近的被来自发热部件的热量加温过的冷却水冷却。另一方面，折返侧的功率模块300被稍微温些的冷却水以及比出口孔403附近的冷却水稍微凉些的状态的冷却水冷却。结果是，折返冷却通路与两个功率模块300的配置关系具有使两个功率模块300的冷却效率达到均衡状态的优点。

支承部410用于固定功率模块300，是密闭开口400、402的必要构件。并且，支承部410对强化框体12的强度有很大效果。冷却水流路19是如上所述的折返形状，设有隔开流路的去路和流路的回路的隔壁408，该隔壁408与支承部410一体做成。隔壁408虽然是隔开流路的去路和流路的回路的部件，但是也有提高框体12的机械强度的功能。另外，还具有将流路的回路内的冷却水的热量热传递至流路的去路内的冷却水而使冷却水的温度均一化的作用。若冷却水的入口侧与出口侧的温度差大，则冷却效率的不均变大。虽然某种程度的温度差不能避免，但是通过将该隔壁408与支承部410一体制作，有抑制冷却水的温度差的效果。

图5(c)表示冷却套19A的背面，在对应于支承部410的背面上形成有开口404。该开口404用于提高框体的通过铸造形成的支承部410和框体12一体成形时的成品率。通过形成开口404，支承部410与冷却水流路19的底部的双重结构消失，容易铸造，生产率提高。

另外，在冷却水流路19的侧部外侧形成贯通孔406。隔着冷却水流路19而设置在两侧的电气部件(功率模块300及电容模块500)彼此通过该贯通孔406连接。

因为框体12可以与冷却套19A作为一体结构来制造，所以适于铸造生产，特别是适于铝压铸生产。

图6表示在冷却套19A的上表面开口固定功率模块300，且在背面开口固定下罩420的状态。在框体12的长方形的一方的长边侧，交流电力线186及交流连接器188向框体12的外侧突出。

在图6中，在框体12的长方形的另一长边侧内部形成有贯通孔406，通过贯通孔406可以看见与功率模块300连接的层叠导体板700的一部分。辅机用逆变器装置43被配置在连接直流正极侧连接端子部512的框体12的侧面的附近。另外，在该辅机用逆变器装置43的下方(有冷却水流路19的一侧的相反侧)配置有电容模块500。辅机用正极端子44与辅机用负极端子45向下方(配置有电容模块500的方向)突出，分别与电容模块500侧的辅机用正极端子532和辅机用负极端子534连接。由此，因为从电容模块500到辅机用逆变器装置43的配线距离变短，所以可以降低通过金属制框体12从电容模块500侧的辅机用正极端子532及辅机用负极端子534侵入到控制电路基板20的噪音。

另外，辅机用逆变器装置43配置在冷却水流路19与电容模块500的间隙内，且辅机用逆变器装置43的高度与下罩420的高度相同。因此，在冷却辅机用逆变器装置43的同时可以抑制功率转换装置200的高度的增加。

另外，在图6中，冷却水入口配管13与冷却水出口配管14由螺钉固定。在图6的状态下可以实施对冷却水流路19的漏水检查。在该检查合格的产品上安装上述辅机用逆变器装置43，进而安装电容模块500。

图7(a)是关于本实施方式的功率模块300的上方立体图，图7(b)是该功率模块300的俯视图。图8是关于本实施方式的功率模块300的直流端子的分解立体图。图9是功率模块300的剖面图。图10(a)是表示功率模块300的结构部件即金属底座304和三个上下臂串联电路中的一个电路的图。图110(b)是金属底座304、电路配线图案及绝缘基板334的分解立体图。

在图7(a)中，302表示功率模块箱，304表示金属底板，314a表示直流正极端子连接部，316a表示直流负极端子连接部，318表示绝缘纸(参照图8)，320U/320L表示功率模块的控制端子，328表示上臂用IGBT，330表示下臂用IGBT，156/166表示二极管。

功率模块300主要由例如包括树脂材料的功率模块箱302内的配线在内的半导体模块部，金属材料例如Cu、Al、AlSiC等构成的金属底座304，与外部连接的连接端子(直流正极端子314、控制端子320U等)构成。并且，作为与外部连接的端子，功率模块300具有用于与电动机连接的U、V、W相的交流端子159和与电容模块500连接的直流正极端子314以及直流负极端子316(参照图8)。

半导体模块部在绝缘基板334的上方设置有上下臂的IGBT328、330，二极管156/166等，由树脂或者硅凝胶(未图示)保护。绝缘基板334可以是陶瓷基板，也可以使薄的绝缘片。

图7(b)是表示在被固定安装在金属底座304上的热传导性好的陶瓷构成的绝缘基板334的上方，具体以怎样的配置设置上下臂串联电路的配置结构图。图7(b)所示的IGBT328、330和二极管327、332分别将两个芯片并列连接而构成上臂、下臂，增加可以在上下臂通电的电流容量。

如图8所示，内置于功率模块300中的直流端子313具有直流负极端子316和直流正极端子314夹着绝缘纸318的层叠结构(图8的虚线部)。直流负极端子316、直流正极端子314的端部互相向相反的方向弯曲，形成有用于电连接层叠导体板700和功率模块300的负极连接部316a及正极连接部314a。通过分别设置两个与层叠导体板700连接的连接部314a及316a，使从负极连接部316a及正极连接部314a到三个上下臂串联电路的平均距离大致相等，所以可以降低功率模块300内的寄生电感的不均。

在层叠组装直流正极端子314、绝缘纸318、直流负极端子316时，负极连接部316a与正极连接部314a变为互相向相反方向弯曲的结构。绝缘纸318沿负极连接部316a弯曲，确保正极、负极的端子的绝缘沿面距离。在要求绝缘纸318耐热时，使用将聚酰亚胺、间位芳香族聚酰胺纤维(メタ系アラミド繊維)、提高了跟踪性的聚酯等复合后的片。另外，考虑到针孔(pin hole)等缺陷，在提高可靠性时用两枚重叠。另外，为防止损坏、裂开的情况发生，在角部设置圆角，以使端子的边缘不接触绝缘纸的方式使冲裁时的塌边面为朝向绝缘纸的方向。在本实施例中，虽然作为绝缘物使用了绝缘纸，但是作为其它的例子，也可以在端子上涂敷绝缘物。为降低寄生电感，例如在600V耐压的功率模块时，设正极、负极间的距离在0.5mm以下，绝缘纸的厚度在其一半以下。

直流正极端子314及直流负极端子316具有用于与绝缘基板334上的电路配线图案334k连接的连接端314k、316k。各连接端314k、316k相对于各相(U、V、W相)设有两个。由此，如后所述，在各相的每个臂上都可以与形成了两个小环电流路径的电路配线图案连接。另外，各连接端314k、316k向电路配线图案334k的方向突出，且为了形成与电路配线图案334k的接合面，其前端部弯曲。连接端314k、316k与电路配线图案334k通过焊锡等连接，或者通过超声波焊接直接连接金属。

功率模块300特别是金属底座304随着温度循环而膨胀及收缩。由于其膨胀及收缩，连接端314k、316k与电路配线图案334k的连接部产生龟裂或者破裂的顾虑。因此，在关于本实施方式的功率模块300中，如图9所示，通过层叠直流正极端子314和直流负极端子316而形成的层叠平面部319以相对于搭载了绝缘基板334一侧的金属底座304的平面大致平行的方式构成。由此，层叠平面部319可以进行与由所述膨胀及收缩产生的金属底座304的暂时弯曲相对应的暂时弯曲动作。因此，与层叠平面部319一体形成的连接端314k、316k的刚性可以相对于金属底座304的暂时弯曲变小。因此，可以缓和施加在连接端314k、316k与电路配线图案334k的接合面的垂直方向上的应力，可以防止该接合面的龟裂或者破裂。

并且，关于本实施方式的层叠平面部319，为了能够对应于金属底座304的宽方向及纵深方向这两方向的暂时弯曲而可以进行暂时弯曲动作，使层叠平面部319的宽度方向的长度为130mm，纵深方向的长度为10mm，使纵深方向的长度稍大一些。另外，直流正极端子314与直流负极端子316的各个的层叠平面部319的厚度被设定为比1mm稍薄的厚度，以使暂时弯曲动作容易进行。

如图9所示，金属底座304为了高效率地向在冷却水流路19中流动的冷却水散热，在绝缘基板334的相反侧具有翼305。金属底座304在其一方的面上安装构成逆变器电路的IGBT、二极管，在金属底座304的外周具有树脂制的功率模块箱302。在金属底座304的另一方的面上通过焊接突出设有翼305。金属底座304与翼305也可以通过锻造一体成型。在该制造方法中，可以提高功率模块300的生产率，并且可以提高从金属底座304到翼305的热传导率，提高IGBT及二极管的散热性。另外，通过用维氏硬度在60以上的材料制造金属底座304，可以抑制由温度循环而产生的金属底座304的棘轮(ratchet)变形，提高金属底座304与框体12的密封性。并且，如图9(a)所示，以分别对应于上下臂的方式设有两组翼群305G，这些翼群305G从往复的冷却水流路19的上方的开口400、402向水路内突出。金属底座304的翼群305G的周围的金属面用于闭塞设置在冷却套19上的开口400、402。

并且，虽然本实施方式的翼305的形状为销(pin)型，但是作为其它的实施方式，也可以是沿冷却水的流动方向形成的笔直(straight)型的翼。在翼305的形状为笔直型的情况下，可以降低使冷却水流动用的压力，另一方面，在使用销型的翼的情况下可以提高冷却效率。

在金属底座304的一方的面(图中上侧的面)上固定绝缘基板334，在绝缘基板334上通过焊锡337固定芯片，该芯片具有上臂用IGBT328和上臂用二极管156，及下臂用IGBT330、下臂用二极管166。在绝缘基板334的背面即在电路配线图案面的相反侧的面上，形成有未形成电路图案的全面图案(ベタパタ一ン)334r。该绝缘基板334的背面的全面图案334r与金属底座304通过焊锡337接合。

如图10(a)所示，上下臂串联电路150具备上臂电路151、下臂电路152、用于对所述上下臂电路151、152进行结线的端子370以及用于输出交流电的交流端子159。另外，如图10(b)所示，上臂电路151在金属底座304上设置形成了电路配线图案334k的绝缘基板334，在电路配线图案334k的上方安装IGBT328、二极管156而构成。

IGBT328及二极管156通过锡焊接合它们背面侧的电极和电路配线图案334k。下臂电路152也和上臂一样，具备配置在金属底座304上方的绝缘基板334、配置在该绝缘基板334上方的电路配线图案334k、安装在该电路配线图案334k上方的IGBT330以及二极管166。

IGBT330及二极管166的背面侧的电极也通过焊锡与电路配线图案334k接合。并且，本实施方式中各相的各臂是通过下述方式构成的：即，将IGBT328和二极管156并列连接构成一组电路部，将这样的电路部并列连接两组来构成。所要求的电路部的组数由对电动机192通电的电流量决定。在需要比对本实施方式的电动机192通电的电流大的电流的情况下，将三组或者三组以上的电路部并列连接构成。相反，在可以用小电流驱动电动机的情况下，各相的各臂只由一组电路部构成。

使用图10(b)说明功率模块300的电流路径。以下表示在功率模块300的上臂电路151中流动的电流的路径。

(1)从未图示的直流正极端子314向连接导体部371U，(2)从连接导体部371U通过元件侧连接导体部372U向上臂用IGBT328及上臂用二极管156的一方侧电极(与元件侧连接导体部372U连接的一侧的电极)，(3)从上臂用IGBT328及上臂用二极管156的另一侧电极通过电线336向连接导体部373U，(4)从连接导体部373U通过结线端子370的连接部374U、374D向连接导体部371D流动。并且，如上所述，上臂是将两组的将IGBT328与二极管156并列连接后的电路部并列地连接而构成的。因此，在上述(2)的电流路径中，电流在元件侧连接导体部372U处分为两支，分支后的电流分别向两组电路部流去。

在功率模块300的下臂电路152中流动的电流路径如下所示。

(1)从连接导体部371D通过元件侧连接导体部372D向下臂用IGBT330及上臂用二极管166的一方侧电极(与元件侧连接导体部372D连接的一侧的电极)，(2)从下臂用IGBT330及下臂用二极管166的另一侧电极通过电线336向连接导体部373D，(3)从连接导体部373D向未图示的直流负极端子316流动。并且，与上臂同样，因为下臂是通过将两组的并列连接了IGBT330与二极管166之后的电路部并列地连接而构成的，所以在上述(1)的电流路径中，电流在元件侧连接导体部371D处分为两支，分支后的电流分别向两组电路部流去。

在此，用于连接上臂电路的IGBT328(以及二极管156)与未图示的直流正极端子314的连接导体部371U被配置在绝缘基板334的一边的大致中央部附近。而且，IGBT328(以及二极管156)被安装在与配置了连接导体部371U的绝缘基板334的一边侧相反的一侧即另一边侧的附近。另外，在本实施方式中，所具备的两个连接导体部373U夹着所述连接导体部371U、且在绝缘基板334的一边侧被配置成一列。

将这样的电路图案及安装图案、即绝缘基板334上的电路配线图案做成大致是T字形状的配线图案以及在大致T字的纵线(371U)的两侧做成两个配线图案(373U)，通过从连接端371U、373U安装端子，IGBT328在开关时的过渡电流路径变为如图10(b)的箭头350(虚线)所示那样的M字状的电流路径即两个小环电流路径(箭头方向为下臂接通时)。在这两个小环电流路径的周围产生图10(b)中的箭头350H方向(实线)的磁场350H。在该磁场350H的作用下，在被配置在绝缘基板334的下方的金属底座304上感应出感应电流即所谓的涡电流340。该涡电流340产生与所述磁场350H相抵消的方向的磁场340H，可以降低在上臂电路产生的寄生电感。

上述两个小环电流是在绝缘基板334上流动的电流彼此相抵消的两个掉头电流(Uタ一ン電流)。因此，如图10(b)的磁场350H所示，因为在功率模块300的内部可以产生更小的环磁场，所以可以降低寄生电感。并且，因为开关时产生的磁场环小，可以将磁场环关在功率模块内部，所以可以降低向功率模块的外部的框体的感应电流，防止控制电路基板上的电路产生误动作、对功率转换装置的外部带来的电磁噪音。

下臂电路也具有与所述上臂电路同样的电路配线图案及安装图案。即，用于连接下臂电路的IGBT330(以及二极管166)与未图示的直流负极端子316的连接导体部371D被配置在绝缘基板334的一边的大致中央部附近。而且，IGBT330(以及二极管166)被安装在与配置了连接导体部371D的绝缘基板334的一边侧相反的一侧即另一边侧的附近。另外，在本实施方式中，所具备的两个连接导体部373D夹着所述连接导体部371D，且在绝缘基板334的一边侧被配置成一列。

通过采用这样的电路配线图案及安装图案，在下臂电路侧也可以具有所述的降低寄生电感的效果。并且，在本实施方式中，各相的各臂的电流路径的入口例如是被两个连接导体部373U夹着的连接导体部371U，另一方面，电流路径的出口是两个连接导体部373U。但是，即使这些入口和出口相反，在各相的各臂中也形成所述的小环电流路径。因此，如前所述，可以实现各相的各臂的寄生电感的降低以及防止电磁噪音。

下面，参照图11及图12对本实施方式的电容模块500的详细结构进行说明。图11是表示本实施方式的电容模块500的外观结构的立体图。图12是表示图11所示的电容模块500的内部结构的一部分的图。

在电容箱502内设置有多个电容单元514和层叠配线板501，并且填充有树脂等填充材料522。在图11中，用双点划线表示被埋入填充材料522内的层叠配线板501。在该层叠配线板501的下侧设置有多个电容单元514，多个电容单元514分别与层叠配线板501并列连接。如图12所示，电容模块500的蓄电部的单位结构体即电容单元514由薄膜电容器515构成，薄膜电容器515是对两片在一面上蒸镀了铝等金属后的薄膜进行层叠并卷绕，使两片金属薄膜分别为正极和负极的电容器。卷绕的层叠体的轴端面分别为正以及负的电极508，它们通过吹涂錫等导电体508来制造。

如图12所示，层叠配线板501是隔着绝缘片517层叠由薄板状的宽幅导体构成的负极导体板505和正极导体板507而构成的。通过形成这样的结构，可以降低层叠配线板501的寄生电感。并且，作为负极导体板505和正极导体板507之间的绝缘层，不仅限于绝缘片517，例如，为形成负极导体板505和正极导体板507之间的绝缘层，也可以用树脂、合成橡胶等绝缘材料对其进行模制(mould)来制作。

在层叠配线板501的负极导体板505及正极导体板507上，对应于各电容单元514设置有用于与电容单元514的正负的电极508连接的端子516、518。并且，负极侧的端子518与位于与连接正极侧的端子516的电极508相反的一侧的电极508连接，在图12中未表示。端子516、518通过焊锡或者焊接与电极508连接。

另外，在负极导体板505及正极导体板507上设置有多个使其薄板状的宽幅导体的端部向上方弯曲而形成的负极侧电容端子504以及正极侧电容端子506。所述负极侧电容端子504以及正极侧电容端子506与层叠导体板700连接。另外，如图11所示，在负极导体板505及正极导体板507上设置有与接收电池电量的端子连接的直流负极侧连接端子510、直流正极侧连接端子512、以及用于给辅机用逆变器43的功率模块供电的辅机用正负极端子532、534。在四对电容端子504、506上形成开口部509、511，为了能够用螺栓固定功率模块300的直流正负极端子316、314，在开口部509、511的背面侧焊接有螺母。

电容箱502具有端子罩520，决定端子的位置，并且电容箱502与功率转换装置的框体绝缘。另外，在电容箱502上设置用于对电容单元514进行定位的分隔件。作为电容箱502的材料，使用热传导性良好的材料，也可以在上述分隔件埋入散热用的热传导性好的材料。

在电容模块500中，通过蒸镀在电容单元内部的薄膜上的金属薄膜、内部导体(端子)的电阻，在开关时若有纹波(ripple)电流流动则发热。为了电容单元的耐湿，电容单元、内部导体(端子)用树脂(填充材料522)含浸(模制)在电容箱502中。这样，电容单元、内部导体通过树脂变为与电容箱502密接的状态，变为电容单元所发热量容易传递到箱体的结构。并且，在本结构中，因为负极导体板505、正极导体板507与电容单元514的电极508及端子516、518直接连接，所以电容单元514所发热量直接传递给负极、正极导体板505、507，靠宽幅导体容易将热量传递至模制树脂。通过形成这样的构造，热量可以很好地从电容箱502传递至框体12，进而传递至冷却水流路19，可以保证散热性。

在本实施方式中，因为形成为将所有的电容单元514与宽幅导体板即层叠配线板501连接的结构，所以可以减少配线部件的件数，提高生产率，并且可以大致均等地使用所有的电容单元514的静电容，可以延长电容模块500整体的部件寿命。并且，通过使用宽幅导体板，可以降低寄生电感。

图13(a)是在本实施方式的功率转换装置200中，只抽出电容模块500、层叠导体板700以及两个功率模块300之后的立体图。图13(b)是层叠导体板700的分解立体图。

如图13(a)所示，两个功率模块300并设成使各个交流端子159的一侧对齐。在这些交流端子159的相反侧设置有两个功率模块300与电容模块500的电连接部。该两个功率模块300与电容模块500的电连接是通过平板上的层叠导体板700而进行的。

在下部壳体16上固定的电容箱502内收容多个电容单元514(未图示)，电容模块500的正极侧电容端子504及负极侧电容端子506沿电容箱502的一侧长边排列。正极侧电容端子504及负极侧电容端子506的上端部的正极连接部及负极连接部504c、506b被配置在从电容单元514的上表面突出的位置。

与功率模块300连接的层叠导体板700以覆盖两个功率模块300的方式配置。而且，正极侧电容端子504及负极侧电容端子506形成从电容箱502的开口面立起的结构的L字结构，该L字结构的正极侧电容端子504及负极侧电容端子506的上端部的正极连接部506b及负极连接部504c，在组装功率转换装置200时，直接抵接于层叠导体板700并用螺栓连接。

如图13(b)所示，该层叠导体板700由平板状的正极侧导体板702及负极侧导体板704、以及被夹在该正极侧导体板702与负极侧导体板704之间的绝缘片706构成。即，因为层叠导体板700是以层叠结构形成的，所以可以降低从功率模块300到电容模块500的寄生电感。

如图13(a)及图7(b)所示，多个上臂控制端子320U靠近功率模块300的A边侧(参照图7(b))的中央部附近配置。即，使U相控制销靠近V相控制销，使W相控制销靠近V相控制销，在功率模块300的A边侧的中央部附近配置一列上臂控制端子320U。然后，层叠导体板700具有用于贯通该多个上臂控制端子320U的通孔705，在该通孔705的两肋也层叠正极侧导体板702和负极侧导体板704。根据这样的结构，可以扩大负极侧导体板704与正极侧导体板702的层叠面积，进而可以降低从功率模块300到电容模块500的寄生电感。

在图7(b)所示的功率模块300的A边侧的中央部附近、即上臂控制端子320U附近配置轴套(boss)321。该轴套321上固定安装了驱动电路174的驱动电路基板22，且使上臂控制端子320U贯通形成于驱动电路基板22上的孔。之后，驱动电路基板22上的端子与臂控制端子320U通过焊接等接合。根据这样的结构，因为上臂控制端子320U与驱动电路基板22上的端子之间的接合部相对于轴套321的距离近，所以车辆行驶时的耐振动性提高。

驱动电路基板22被配置在层叠导体板700的上方。在此，如图13(b)所示，层叠导体板700在驱动电路基板22侧具备负极侧导体板704，另一方面，在功率模块300侧具备正极侧导体板702。由此，在变成高电压的正极导体板702和驱动电路基板22之间，存在低电压的负极导体板704及绝缘片706，可以防止驱动电路基板22触碰高电压。

如图13(b)所示，正极侧导体板702横跨两个功率模块300的上方被配置，且将两个功率模块300与电容模块500结线。同样，负极导体板704横跨两个功率模块300的上方被配置，且将两个功率模块300与电容模块500结线。由此，因为层叠导体板700变成宽幅，所以可以降低从功率模块300到电容模块500的寄生电感。另外，因为相对于一个功率模块300，存在四组电容模块500的连接部位，所以可以降低寄生电感。另外，通过在两个功率模块300之间使从两个功率模块300到电容模块500的连接导体共有化，可以减少功率转换装置200整体的部件件数，提高生产率。

如图7所示，功率模块300将正极侧连接部314a与负极侧连接部316a作为一组，在功率模块300的一边侧配置一组连接部314a、316a，在其相反侧的边上配置另外一组连接部314a、316a。层叠导体板700横跨在该两组连接部314a、316a的上方被配置，且各连接部314a、316a由螺栓连接。由此，从电容模块500供给的直流电不会集中在一组连接部314a、316a侧，即直流电被分散在两组连接部314a、316a侧，因此可以降低从功率模块300到电容模块500的电感。

如前所述，在电容模块500内置有多个电容单元514。并且，还具备与各组对应的宽幅导体(正极导体板507及负极导体板505)。在本实施方式中，将所有这些负极电容端子504及正极电容端子506都电连接于一组层叠导体板700上。由此，相对于两个功率模块300，所有的电容单元514都变为电连接的关系，可以大致均等地使用所有的电容单元514的静电容，可以延长电容模块500整体的部件寿命。

构成层叠导体板700的正极侧导体板702和负极侧导体板704，为减小寄生电感，优选尽可能减小其间的间隙距离。例如，在层叠导体板700上存在用于将功率模块300与电容模块500结线的弯曲结构部的情况下，在该弯曲结构部上产生比平板部大的间隙距离，寄生电感变大。

因此，本实施方式的功率模块300的正极侧连接部314a、负极侧连接部316a以及电容模块500的正极侧连接部504c、负极侧连接部506b构成为大致被配置在同一平面上。由此，因为可以使用平板状的层叠导体板700，所以可以减小正极侧导体板702与负极侧导体板704的间隙距离，可以降低寄生电感。

图14(a)表示图13所示的功率模块300和层叠导体板700的连接部位380(参照图13(a))的放大图。

如图14(a)所示，负极侧连接部316a及正极侧连接部314a通过使直流正极端子314及直流负极端子316的端部向相反方向弯曲而构成，相对于所述负极侧连接部316a及正极侧连接部314a，分别连接层叠后的层叠导体板700的负极导体板704、正极导体板702。由此，由于IGBT328、330在开关时瞬间流过的负极侧的电流成为图14(a)所示的电流路径382那样，所以在负极导体板的连接部704a与负极侧连接部316a之间形成掉头电流。因此，因为在负极侧导体板704的连接部704a的周围产生的磁通与在负极侧连接部316a的周围产生的磁通相抵消，所以可以实现电感的降低。

另一方面，正极导体板的连接部702a的电流通过图14(a)所示的电流路径384。因为在该正极导体板的连接部702a的上方配置有负极导体板704，所以正极导体板的连接部702a的电流方向与负极导体板704的电流方向变为相反方向，因各个电流产生的磁通互相抵消。其结果是，可以降低正极导体板的连接部702a的寄生电感。

另外，如图14(a)所示，绝缘纸318与绝缘片706以在上下方向具有重叠区域的方式分别被配置。并且，在用螺栓等将层叠导体板700固定在负极侧连接部316a及正极侧连接部314a上的情况下，绝缘纸318与绝缘片706被配置成：没有被层叠导体板700和正极侧连接部314a夹着的区域，即具有未被施加压缩应力的区域。由此，可以保证连接部的正极和负极间的绝缘，具体地说是可以保证正极侧连接部314a与负极导体板704之间的绝缘。

图14(b)表示层叠导体板700的连接部位390的放大图(参照图13(a))。如图14(b)所示，电容模块500的正极侧连接部506b及负极侧连接部504c分别向相反方向弯曲而构成，在其上表面上分别连接层叠导体板700的正极导体板702及负极导体板704。由此，由于IGBT328、330在开关时瞬间流过的负极侧的电流成为图14(b)所示的电流路径392，所以在负极导体板704的连接部704c与电容模块500的负极侧连接部504c之间形成掉头电流。因此，因为在负极导体板704的连接部704a的周围产生的磁通与在负极侧连接部504c的周围产生的磁通相抵消，所以可以降低电感。

同样，IGBT328、330在开关时瞬时流过的正极侧的电流通过图14(b)所示那样的电流路径394。即，在正极导体板的连接部702b与电容模块500的正极侧连接部506b之间形成掉头电流。因此，因为在正极侧导体板702的连接部702b的周围产生的磁通与在正极侧连接部506b的周围产生的磁通相抵消，所以可以减小电感。

另外，如图14(b)所示，绝缘片517与绝缘片706以在上下方向具有重叠区域的方式分别被配置。并且，在用螺栓等将层叠导体板700固定在电容模块500的正极侧连接部506b及负极侧连接部504c上的情况下，绝缘片517与绝缘片706被配置成：没有被层叠导体板700和正极侧连接部506b夹着的区域，即具有未被施加压缩应力的区域。由此，可以保证连接部的正极和负极间的绝缘，具体地说是可以保证正极侧连接部506b与负极导体板704之间的绝缘。

图15是模式地表示功率转换装置200的外观的图。在长度方向(图中的左右方向)的一方的侧面上设有冷却水入口配管13、冷却水出口配管14、与外部进行信号收发的连接器21以及辅机用逆变器装置43的交流连接器189。在长度方向另一方的侧面上配置有直流连接器138。另外，在近前侧的侧面上分别配置有逆变器装置140、142的交流连接器188。如后所述，功率转换装置200的框体12内为三层结构，直流连接器138及辅机用交流连接器189被配置在一层部分的侧面上，配管13、14、连接器21及一对交流连接器188被配置在二层部分的侧面上。

图16及图17是表示功率转换装置200的截面的图。图16是表示图15的E-E截面的图，是沿着冷却水流的去路部分的截面的图。图17是表示图16的F-F截面的图，是将并列配置的两个功率模块300的大致中间的位置相对于冷却水流方向垂直剖开的图。在图16、17中，被设置在框体12的大致中间位置的冷却套19A的下侧是一层部分，冷却套19A的部分及由冷却套19A与金属底板11夹着的部分是二层部分。而且，包括金属底板11、比其更靠上侧的上部壳体10的部分是三层部分。

并且，在所述图4、5所示的例子中，虽然是将金属底板11安装在设置于框体12内部的轴套419上并用螺栓固定的结构，但在图16、17所示例子中，是将金属底板11夹在框体12的上端与上部壳体10之间并用螺栓固定的结构，在这一点上两者不同。

在一层部分中，在下部壳体16上设有电容模块500。电容模块500如前所述具有多个电容单元514和层叠配线板501。另外，在层叠配线板501的下侧设有图2所示的过滤器204。设置在层叠配线板501的负极导体板505及正极侧导体板507上的四组电容端子504、506从层叠配线板501垂直立起，通过冷却套19A与框体12的侧壁之间的间隙(图5中的贯通孔406)，延伸到二层部分。并且，在图16所示的例子中，虽然将层叠配线板501配置在电容单元514的上方，但是也可以配置在下方。

另外，在冷却套19A的底面191上固定有构成辅机用逆变器装置43的功率模块。因为冷却套19A与框体12通过铝铸造一体形成，所以通过冷却水的流动可以冷却冷却套19A的整体。因此，冷却套19A的底面191也可以作为冷却面利用。功率模块被固定成：使搭载了逆变器用半导体元件(IGBT、二极管)的散热用的金属底座431为上侧，该金属底座431与冷却套19A的底面191密接。逆变器装置43的驱动电路174C、搭载有驱动电源432的驱动电路基板433被设置在开关半导体元件的下侧。

逆变器装置140、142的各功率模块300被配置在冷却套19A的上面侧，即框体12的二层部分。各功率模块300在冷却水的水流方向即图16中的左右方向排列配置。图中左侧是逆变器装置140的功率模块300，右侧是逆变器装置142的功率模块300。设置在各功率模块300上的金属底座304被固定在冷却套19A的上表面侧，在金属底座304的底面形成的多个翼(销形翼)305向冷却水流路19内突出。在各金属底座304上，沿图中左右方向隔着绝缘基板334搭载有在图2的纵向上排列的上臂侧的U、V、W相的元件。

在框体12的截面的上下方向的中央部设置通过压铸铝与框体12制成一体的冷却套19A，在冷却套19A的上面侧形成的开口设置有功率模块300。图中左侧是冷却水的去路19a，右侧是水路的折返侧的回路19b。如上所述，在去路19a及回路19b的上方分别设置开口，用功率模块300散热用的金属底座304以跨过去路19a及回路19b这两者的方式堵塞开口，设置在金属底座304上的散热用翼305从开口向冷却水流中突出。另外，在冷却水流路19的下面侧固定有辅机用的逆变器装置43。

大致中央部弯曲了的板状交流电力线186，其一端与功率模块300的交流端子159连接，另一端从功率转换装置200内部突出并形成交流连接器。正极侧电容端子504及负极侧电容端子506通过贯通孔406分别与正极侧导体板702及负极侧导体板704电气且机械地连接。在与设置在框体12上的冷却水流路19内的冷却水的流动方向大致垂直的方向上，配置交流连接器188、正极侧电容端子504及负极侧电容端子506。因此，电气配线被整齐地配置，有利于功率转换装置200的小型化。层叠导体板700的正极侧导体板702、负极侧导体板704以及交流侧电力线186向功率模块300外突出并形成有连接端子。因此，由于电气连接结构十分简单且不使用其它的连接导体，所以有利于小型化。根据该结构，不仅提高了生产率，也提高了可靠性。

并且，贯通孔406与冷却水流路19被框体12内部的框体隔开，且正极侧导体板702及负极侧导体板704与正极侧电容端子506及负极侧电容端子504的连接部存在于贯通孔406内，因此，可靠性提高。

在图17中，带箭头的线表示电流的流动。输入到功率转换装置200的直流电，通过电容模块500、电容端子504、506及层叠导体板700，被输入到设置在二层部分的各功率模块300。直流电在功率模块300中被转换为交流电，从交流连接器188输出。

这样，因为以通过冷却套19A的侧方的方式设置电容端子504、506，连接电容模块500和层叠导体板700，所以可以形成包围冷却套19的电力配线，实现电力线最短的配线结构。另外，电力配线采用层叠结构。其结果是，在夹着冷却套19A的位置配置电容模块500和功率模块300的情况下，也可以减小电感。并且，因为在冷却套19A附近配置电容模块500，所以提高了电容模块500的冷却效率。

在上述说明的冷却结构中，在冷却套19A的一方的面上固定发热量大的功率模块300，使功率模块300的翼305向冷却水流路19内突出，高效地冷却功率模块300。散热量次大的辅机用逆变器装置43由冷却套19A的另一面冷却。并且，发热量第三大的电容模块500通过框体12及下部壳体16冷却。这样由于形成为对应于发热量的多少的冷却结构，所以提高冷却效率及可靠性，同时可以使功率转换装置200更小型化。

并且，将辅机用逆变器装置43固定在冷却套19A的面对电容模块500的底面上，因此，在使用电容模块500作为辅机用逆变器装置43的平滑用电容时，有使配线距离变短的效果。另外，因为配线距离短，所以有能够减小电感的效果。

在功率模块300的上方配置安装了驱动电路174的驱动电路基板22，且在驱动电路基板22的上方，隔着提高散热及电磁屏蔽效果的金属底板11而配置有控制电路基板20。驱动电路基板22被固定在形成于功率模块箱302的基板固定部302a上。另外，用螺钉将控制电路基板20固定在设置于金属底板11的支柱810上。在控制电路基板20产生的热量通过支柱810被传递至金属底板11。在控制电路基板20上搭载有构成控制电路172的CPU212、控制电源214等。在金属底板11上形成有开口部100，来自控制电路基板20的信号端子的信号电缆102通过该开口部100与设置在二层部分的框体侧壁上的连接器21连接。通过将上部壳体10固定在框体12上，构成本实施方式的功率转换装置200。

如上所述，因为在控制电路基板20与功率模块300之间配置有驱动电路基板22，所以从控制电路基板20将逆变器电路的动作时刻传给驱动电路基板22，基于此，在驱动电路基板22生成栅信号，并将该信号分别施加在功率模块300的栅极上。由于这样沿着电连接关系来配置控制电路基板20、驱动电路基板22，所以可以简化电气配线，有利于功率转换装置200的小型化。另外，驱动电路基板22被配置于相对于控制电路基板20来说距离比功率模块300、电容模块500更近的位置。因此，从驱动电路基板22到控制电路基板20的配线距离比其它部件(功率模块300等)与控制电路基板20的配线距离短。因此，可以抑制从直流正极侧连接端子部512传出的电磁噪音、因IGBT328、330的开关动作引起的电磁噪音侵入从驱动电路基板22到控制电路基板20的配线。

通过在冷却套19A的一方的面上固定功率模块300，在另一方的面上固定辅机用逆变器装置43，用在冷却水流路19中流动的冷却水同时冷却功率模块300和辅机用逆变器装置43。在这种情况下，因为散热用的翼直接与冷却水流路19的冷却水相接，所以功率模块300的冷却效果更大。并且，用冷却水流路19中流动的冷却水冷却框体12，同时冷却固定在框体12上的下部壳体16及金属底板11。因为在下部壳体16上固定电容模块500的金属壳体，所以通过下部壳体16和框体12，电容模块500也被冷却水冷却。并且，通过金属底板11冷却控制电路基板20、驱动电路基板22。下部壳体16也由热传导性良好的材料制成，其接受来自电容模块500的热量，将热量传导至框体12，被传导来的热量被释放到冷却水流路19的冷却水中。另外，在冷却套19A的下表面设置有车内用空调、油泵、作为其它用途的泵而使用的容量较小的辅机用逆变器装置43。来自该辅机用逆变器装置43的热量通过框体12的中间框体被释放到冷却水流路19的冷却水中。这样，通过在框体12的中央设置冷却套19A，在冷却套19A的一方即上方设置金属底板11，在另一方即下方侧设置下部壳体16，由此可以对应于发热量高效冷却构成功率转换装置200所需要的部件。另外，可以在功率转换装置200的内部整齐配置部件，可以实现小型化。

功率转换装置的起散热作用的散热体，第一是冷却水流路19，此外金属底板11也起该作用。金属底板11起电磁屏蔽作用，同时接收来自控制电路基板20、驱动电路基板22的热量，将热量传导至框体12，通过冷却水流路19的冷却水散热。

这样，本实施方式的功率转换装置中，散热体是三层的层叠体，即具有金属底板11、冷却水流路19(冷却套19A)，下部壳体16这样的层叠结构。所述散热体按阶层与各个发热体(功率模块300、控制电路基板20、驱动电路基板22、电容模块500)邻接设置。形成为如下结构：在层叠结构的中央部具有作为主要散热体的冷却水流路19，金属底板11和下部壳体16通过框体12向冷却水流路19的冷却水传导热量。在框体12内收容三个散热体(冷却水流路19、金属底板11、下部壳体16)，提高散热性，同时有利于装置的薄型化及小型化。

图18是表示上述实施方式的变形例的图，是与图2相同的电路块图。在图18中，功率模块300中逆变器电路144、145的配置与图2所示的情况不同。在图2所示的例子中，逆变器电路144、145的上臂侧的半导体开关部(IGBT328、二极管156)被配置在去路侧的冷却水流路19上，下臂侧的半导体开关部(IGBT330、二极管166)被配置在回路侧的冷却水流路19上。另一方面，在图18所示的例子中，逆变器电路144、145内的各半导体开关部的配置相对于图2所示的配置旋转了90度。

图19表示在框体12内配置逆变器装置140、142的情况。对用于行驶驱动的电动发电机192、194进行驱动控制的逆变器装置140、142，与辅机用的逆变器装置43相比发热多，所以被配置在设置了冷却套19A的框体12内。另一方面，发热较少的辅机用逆变器装置43虽未图示但被配置在框体12的外部。并且，在这种情况下，如图2所示，也可以将上臂侧半导体开关部(IGBT328、二极管156)配置在冷却水流路19的去路侧，将下臂侧半导体开关部(IGBT330、二极管166)配置在回路侧。

图20表示图18所示的结构中层叠配线板的形态变化后的变形例。图21是变形例中功率转换装置200的剖面图，是表示从与图17的情况相同的方向看去的剖面图。并且，该变形例也可以适用于图2所示的结构。在图18中，构成为在电容模块500的层叠配线板501上连接层叠导体板700，在该层叠导体板700上连接功率模块300内置的直流端子313。另一方面，在图20所示的例子中，构成为将层叠导体板700分割为两个层叠导体板710，将分割后的各层叠配线板710的一部分内置于各功率模块300内。

层叠导体板710隔着绝缘片713设置有正极导体板711和负极导体板712，层叠导体板710与电容端子504、506的连接结构与层叠导体板700的情况相同。相对于电容端子504、506基本成直角固定的层叠导体板710在上臂和下臂的中间位置折曲成直角并被导入功率模块300内，与功率模块300的电路配线图案334k(参照图9)连接。功率模块300的各上下臂串联电路分别并列连接在正极导体板711与负极导体板712之间。

在图18所示的例子的情况下，如图17所示，需要用螺栓等将层叠导体板700连接在内置于功率模块300中的配线部件(直流正极端子连接部314a、直流负极端子连接部316a)上。另一方面，在图21所示例子的情况下，因为将层叠导体板700的正极导体板711及负极导体板712直接连接使得与功率模块300的端子接触，所以可以削减部件件数，并且可以谋求提高组装作业的效率。在图20所示的变形例中，由于层叠配线板501及层叠导体板710关于F-F剖面对称构成，所以关于被并列配置的两个功率模块300可以谋求等电感化。

图22所示的变形例是在图18所示的结构中添加了用于对平滑电容器即电容模块500的能量进行放电的放电电路550。放电电路550被设置在辅机用逆变器装置43内，连接在直流线432的正极部与负极部之间。在放电电路550上设置有串联连接的放电电阻551和开关元件552。在放电电阻551上并列连接有环流用的二极管553。开关元件552及二极管553被内置于功率模块，例如安装在散热底座431上。另一方面，放电电阻551被设置在逆变器装置43的功率模块的外侧，并被固定在冷却套19A的底面191(例如，堵塞形成于冷却套19A的底面上的开口404的罩420)上。开关元件552的开和关由逆变器装置43的驱动电路174C驱动控制。并且，如果可以内置，则也可以在逆变器装置43内设置放电电阻551。

通常(非放电时)开关元件552处于断开状态。在车辆的点火装置断开，将蓄积在电容模块500内的电荷放电的情况下，接通开关元件552。通过开关元件552的接通动作，电流流向放电电阻551，电容模块500被放电。蓄积在电容模块500中的能量由放电电阻551转换为热能，产生的热量被释放到冷却套19A。即，通过将功率模块用的冷却装置(冷却套19A)兼作放电电阻551的冷却装置，就不需要设置放电电阻551专用的冷却装置，可以谋求小型化。另外，由于使用辅机用逆变器装置43的配线432，可以省略放电用的配线。并且，在上述例子中，虽然将放电电阻551固定在冷却套19A的底面上，但是也可以将放电电阻551设置在逆变器装置43的功率模块内。另外，该放电电路550也可以适用于图2、18～20所示的结构。

图23是表示用于应对泄漏电流的变形例的图。在图23所示的功率转换装置中，辅机(电动机195)用的交流连接器189被设置在从主机(电动发电机192、194)用的交流连接器188离开的位置的一层部分。实线所示的箭头线表示主机的泄漏电流的路径，虚线所示的箭头线表示辅机的泄漏电流的路径。

在图23中，对于连接直流电的输入接线柱即直流连接器138与电容模块500的层叠配线板501的直流线，从直流连接器138侧按照逆变器装置43的功率模块、噪音过滤器204的顺序连接而构成。通过这样配置各连接点的位置，可以分离主机的泄漏电流的路径与辅机的泄漏电流的路径。来自主机的泄漏电流如实线的箭头线所示，从框体12的连接噪音过滤器204的点，通过噪音过滤器204流向层叠配线板501。另一方面，来自辅机的泄漏电流，如虚线箭头线所示，从框体12通过噪音过滤器204及输入层叠配线板230，流入逆变器装置43的功率模块。

在用于行驶驱动用的电动发电机192、194产生的噪音比辅机用电动机195产生的噪音大。因此，使在电动发电机192、194产生的噪音不与辅机用逆变器电路1446的输入重叠这一点非常重要。这一点，在图23的结构中，因为将噪音过滤器204设置在层叠配线板501的连接点与逆变器43的输入线的连接点之间，所以主机的泄漏电流路径与辅机的泄漏电流路径被分离，可以防止噪音对电动发电机192、194的影响。其结果是，可以谋求降低噪音。

并且，在图2、18、19、20、22中，带有符号F的虚线表示与图16中F-F剖面相同的剖面的位置。另外，在图23中，为便于表示，层叠配线板501是相对于层叠导体板700向图中上方偏移地记载的，与图2的情况相同，层叠配线板501、层叠导体板700及直流端子313关于F-F剖面对称配置。

(关于三层结构的说明)

图16、17所说明的那样，在本实施方式中，功率转换装置200的封套(casing)内形成三层构造。功率转换装置200是各种部件的集合体，但是存在控制电路172(CPU212)发热量小、抗噪音性弱，功率模块300噪音大且产生热量多，从电容模块500到功率模块300的配线部件放射噪音大的问题。另外，功率模块300还存在紧固用的螺钉数量多、组装性差的问题。

因此，在本实施方式中，设置金属底板11并将功率模块300的上方区域分割为第二区域S1和第三区域S2，产生大量噪音的功率模块300、配线部件(层叠导体板700、层叠配线板501)配置在比金属底板11更靠下侧的第二区域S2或者第一区域S1，安装有抗噪音性弱的控制电路172的控制电路基板22配置在第三区域S3。在图16、17所示的例子中，控制电路基板22固定在金属底板11上。其结果是，功率模块300、配线部件产生的噪音被金属底板11隔断，可以降低噪音对控制电路172的影响。另外，因为驱动电路174抗噪音性较强，所以驱动电路基板22被配置在第二区域。

电容模块500配置在一层部分的第一区域S1(冷却套19与下部壳体16之间的区域)。电容模块500被固定在下部壳体16上，如前所述，将在电容模块500产生的热量通过下部壳体16传递至冷却套19A。另外，通过将发热密度高的功率模块300固定在冷却套19A上，可以有效地进行功率模块300的冷却。

如图16、17所示，为了由螺栓等紧固电容端子504、506与层叠导体板700，由螺栓等紧固层叠导体板700与直流端子313，将电容模块500配置在一层区域，这样紧固操作变得容易。例如，在采用将电容模块500配置在功率模块300的上部这样的层叠结构的情况下，功率模块300变成阻碍，使紧固操作难以进行。

这样，通过使功率转换装置200的封套构造为三层构造，如上述那样将控制电路172、功率模块300以及电容模块500配置在各层上，可以同时解决发热问题和噪音问题。

另外，通过将辅机用功率模块43固定在冷却套19A的底面191上，可以有效地冷却功率模块43。冷却套19A不仅可以利用形成了冷却水流路19的上表面，也可以将底面191作为冷却面利用。通过采用三层结构可以在底面191侧形成第一区域S1，可以将功率模块43固定在底面191上。其结果是，可以将冷却套19A的上下面作为冷却面利用，可以使冷却套19A小型化，谋求装置的小型化。

图24是表示控制电路基板20及驱动电路基板22的安装结构的变形例的图。与图16、17所示的情况相同，控制电路基板20由螺钉固定在设置于金属底板11上的支柱810上。另一方面，驱动电路基板22由螺钉固定在设置于金属底板11的下面侧的支柱811上。在基板20、22和金属底板11之间以夹持方式设置散热部件812。并且，在此，虽然在基板20的上下两方设置了散热部件812，当然也可以只在任一侧设置。在图14所示的例子中，在配置有CPU212、控制电源(电源变压器)204、178、驱动电路174、174B等发热部件的区域，设有散热部件812。当然，也可以以扩大到基板面整体的方式配置散热部件812。散热部件812使用散热片、凝胶、树脂等。基板20、22产生的热量，如箭头线所示，通过散热部件812传递至金属底板11，之后，通过框体12、冷却套19A最终被散热到冷却水中。这样，通过在基板20、22与金属底板11之间设置散热部件812，可以提高从基板20、22向金属底板11的热传导效率。

并且，为了可靠地提高热传导性能，优选将散热部件(CPU212、控制电源204、178、驱动电路174、174B)以图25所示的配置安装在基板20、22上。图25是表示从上部壳体10侧看去的CPU212、控制电源204、178、驱动电路174、174B的安装位置的图。如图25所示，控制电路基板20上的发热部件(CPU212、控制电源204)和驱动电路基板22上的发热部件(控制电源178、驱动电路174、174B)，与各个部件配置在上下方向上不重叠的位置。

当安装在基板20、22上的发热部件的位置在上下方向重叠时，该部分局部温度容易上升，相对于金属底板11的实质的热传递面积也变窄。另一方面，若按图25那样以发热部件在上下方向不重叠的方式配置，则发热部件的位置分散到金属底板11的整体，相对于金属底板11的实质的热传递面积变大，发热性能提高。

图26是表示与金属底板11的固定方法相关的变形例的图。在图24所示的例子中，使上部壳体10与框体12的缘部以匹配的方式相对，在其间夹着金属底板11，用螺栓等紧固上部壳体10与框体12。因此，存在无法得到大的金属底板11与框体12的接触面积的缺点。另一方面，在图26所示的变形例中，在上部壳体10与框体12这两方形成凸缘部10F、12F，在所述凸缘部10F、12F之间夹入金属底板11的缘部，并用螺栓814紧固。图27是从上方看功率转换装置200的封套的图。

通过采用这样的共固结构，金属底板11与框体12的接触面积变大，提高了从金属底板11到框体12的热传导性能。另外，也提高了组装操作性。特别是，在与图5所示的在框体12内的轴套419螺栓固定的结构相比的情况下，接触压力提高，热传导性能良好，因为是共固结构，还可以削减螺栓个数。

图28、29是表示关于驱动电路基板22的散热结构的其它的例子的图，分别表示与图16、17相同的剖面的图。在此，驱动电路基板22被固定在功率模块箱302上。在驱动电路基板22的下侧，以架设在两个功率模块300上的方式设有金属制的散热板818。散热板818被固定在设置于冷却套19A的支承壁816上。支承壁816可以与冷却套19A一体形成，也可以分体形成。在散热板818与驱动电路基板22之间以夹持方式设有散热部件812。

由驱动电路基板22产生的热量如箭头线所示，被传递至散热部件812、散热板818、支承壁816及冷却套19A，最终被散热到冷却水。在图28、29所示的结构的情况下，与图26所示的情况相比，到冷却套19A的传递路径的距离变短，可以谋求散热性能的提高。

图30、31是表示连接器21的安装结构的变形例的图。在图30所示的第一变形例中，从装置外部供应电信号及电源的连接器21被螺栓824固定在二层部分的框体外周面上。在连接器21上设有多个导线端子21a。各导线端子21a被折曲成L字形状，其垂直部分通过设置于金属底板11上的开口11b并向三层部分的第三区域S3突出。另外，设置在控制电路基板20与驱动电路基板22之间的信号电缆820通过金属底板11的开口11a连接。

在组装装置时，连接器21预先被固定在框体12上，之后，当将固定有控制电路基板20的金属底板11载置在框体12上时，导线端子21a被插入到设置于控制电路基板20的插座822的各嵌合部内，变为电连接状态。因此，可以简单容易地连接设置于框体12上的连接器21和控制电路基板20，操作性提高。

在图30所示的第一变形例中，连接器21被预先固定在框体12侧，但是在图31所示的第二变形例中，被预先固定在控制电路基板20侧。连接器21的导线端子21a与图30的情况相同，折曲成L字形状。连接器21的导线端子21a的垂直部分从控制电路基板20的背面侧贯通基板端子部分，并被软钎焊固定。然后，将焊接固定了连接器21的控制电路基板20用螺钉固定在金属底板11的支柱810上。此时，通过设置在金属底板11上的开口11b，并将连接器21的插座部分配置在技术底板1的下侧。在第二变形例的情况下，由于预先将连接器21软钎焊在控制电路基板20侧，因此，将连接器21安装到控制电路基板20上的组装操作变容易。

图32是说明使信号线830的连接容易进行的引导板11d的图。功率模块300的输出端子即交流连接器188从框体12的二层部分向外部突出。在框体12上以包围交流连接器188的方式设有电流传感器180。在电流传感器180的连接器180C上连接信号电缆830，来自电流传感器180的电信号通过信号电缆830被传递至设置在三层部分的第三空间S3上的控制电路基板20。在金属底板11上设置有通过信号电缆830用的开口11e，在金属底板11的下面的开口11e的附近形成有引导板11d。另一方面，在框体12的电流传感器附近形成有开口834。

引导板11d从金属底板下表面向斜下方延伸，直到开口834的下侧的框体内周面附近。因此，当将信号电缆830的前端从上方插入金属底板11的开口111e时，其前端抵接于引导板11d并被导向右下侧，可以容易地从框体侧壁的开口834取出到电流传感器侧。因此，信号电缆830的连接操作变得容易。并且，在此，虽然以电流传感器180的信号电缆为例进行了说明，但是在将连接器21的信号电缆102(参照图16)从框体侧壁侧向设置有控制电路基板20的第三区域引出的情况下，也可以通过设置同样的引导板，使电缆832的连接变得容易进行。

图33是说明在将金属底板11及上部壳体10固定在框体12上时的、防止液状密封材料扩散的结构的图。在将功率转换装置200搭载在车辆上的情况下，例如，搭载在发动机室等条件恶劣的环境下。因此，为了保护封套内的部件不受周围环境干扰，在上部壳体10或下部壳体16与框体12的接合部施加密封用的液状密封材料838。

例如，在将金属底板11及上部壳体10固定在框体12上的情况下，在框体12的上端及金属底板的上表面的密封部，使用分配器等涂敷液状密封材料838。之后，将金属底板11及上部壳体10依次重叠在框体12上，通过螺栓等紧固。在紧固时，大多情况下多余的液状密封材料838溢出到壳体内周侧及外周侧。若金属底板11上表面的液状密封材料838溢出到内侧并附着在控制电路基板20或安装部件上，则存在产生故障等不正常情况的可能。

因此，在图33所示的例子中，在金属底板11的密封部的内周侧设置防护壁836。溢出到内周侧的液状密封材料838被防护壁阻止向基板侧的移动。结果是可以防止液状密封材料838附着在控制电路基板20上。

图34是在第二区域S2设置了液状密封材料用的防护壁840的情况下的图。在防护壁840的上端形成有凹部842。溢出到框体12的内周面的液状密封材料838留在该凹部842，可以防止液状密封材料838附着在配置于防护壁840内侧的功率模块300或驱动电路基板22上。并且，防护壁836、840优选设置在全周上，但也可以只设置在具有需要防止液状密封材料838附着的部件的区域。

并且，在此，虽然说明了在上部壳体10与框体12的接合部的液状密封材料838的溢出，但是在下部壳体16与框体12的接合部也可以设置同样的防护壁，可以防止溢出的液状密封材料838对内置部件的影响。

但是，在必须在驱动电路基板22上安装高的部件的情况下，若对应于该部件的高度设定驱动电路基板22与金属底板11的距离，则封套整体的高度变大，装置整体大型化。在这种情况下，通过采用图35所示的结构，可以尽可能降低装置的高度。在图35的情况下，在驱动电路基板22上安装有高的电源变压器850。在此，在驱动电路基板22的中央配置电源变压器850，在电源变压器850的左侧安装驱动左侧的功率模块30的驱动电路174A，在电源变压器850的右侧安装驱动右侧的功率模块30的驱动电路174B。在金属底板11及控制电路基板20上分别形成有开口852、854，电源变压器850贯通开口852、854，并向三层侧的第三区域突出。通过采用这样的结构，可以将壳体的高度尺寸控制在与图16所示的情况大致相同的程度。并且，在图35所示的例子中，虽然在驱动电路基板22的中央配置了高的电源变压器850，但是也可以不设置在中央。

在以上说明的本实施方式中，具有以下这样的作用效果。

(1)如图16、17所示，金属壳体具有构成侧壁部的框体12、上部壳体10及下部壳体16，在设置于侧壁部内周的冷却套19A与下部壳体16之间形成第一区域S1，通过金属底板11将冷却套19A与上部壳体10之间的区域分为下侧的第二区域S2和上侧的第三区域S3，将第一及第二功率模块300固定在冷却套19A的上表面410S，将电容模块500设置在第一区域S1，将分别驱动各功率模块300的逆变器电路144、145的驱动电路174A、174B设置在第二区域S2，将控制驱动电路174A、174B的控制电路172设置在第三区域S3。根据这样的结构，来自功率模块300或配线部件的噪音被金属底板11遮挡，可以降低噪音对驱动电路172的影响。另外，通过将发热密度高的功率模块300固定在冷却套19A上，可以有效地进行功率模块300的冷却。其结果是，可以同时解决发热问题和噪音问题。并且，通过采用三层的结构，可以一边冷却功率模块、电容器、配线基板，一边降低连接电容器与功率模块的配线的电感。

(2)并且，如图16、17所示，将辅机用功率模块(43)固定于冷却套19A的下表面191，将驱动辅机用功率模块的逆变器电路146的驱动电路174C设置于第一区域S1。通过在冷却套19A的下侧形成第一区域S1，可以将功率模块43固定在底面191上。其结果是，可以利用冷却套19A的上下的面作为冷却面，可以使冷却套19A小型化，可以谋求装置的小型化。

(3)并且，在图16中，通过将下部壳体16固定安装在冷却套19A上，将电容模块500固定在下部壳体16上，可以靠冷却套19A有效地对电容模块500进行冷却。

(4)通过将驱动电路基板22固定在金属底板11的第二区域S2侧的面上，将控制电路基板20固定在金属底板11的第三区域S3侧的面上，使由基板20、22产生的热量向金属底板11散热，可以谋求散热性能的提高。

(5)并且，通过在驱动电路基板22及控制电路基板20中的至少一个基板与金属底板11之间设置散热部件812，可以进一步提高向金属底板11的散热性能。

(6)设定控制电源178、214与驱动电路174A、174B以及CPU212的安装位置，使得包含在驱动电路174A、174B中的控制电源178以及驱动电路174A、174B在驱动电路基板22上的安装位置隔着金属底板11不与包含在控制电路172中的控制电源214以及CPU212的在控制电路基板20上的安装位置相对。由此，若以上下不重叠的方式配置发热部件，则发热部件的位置分散到金属底板11整体，相对于金属底板11的实质的热传递面积变大，从而散热性能提高。

(7)通过将与冷却套19A热接触的散热板818配置在功率模块300与驱动电路基板22这两个之间，在散热板818与驱动电路基板22之间设置散热部件812，这样，从驱动电路基板22到冷却套19A的热路径变短，提高了散热性能。

(8)因为信号线830通过的开口11e和引导部11d设置在金属底板11上，其中所述引导部11d从金属底板11延伸到框体12的内周面附近，且将从第三区域S3插入到开口834的信号线830引导向连接部方向，所以简化了配线连接作业。

(9)如图32所示，由于具备连接在控制电路基板20与设置在框体12上的连接器180C之间的信号电缆830，设置信号电缆830通过的开口11e和引导板11d，其中所述引导板11d从金属底板11延伸到框体12的内周面附近，且将从区域S3插入开口11e的信号电缆830引导向连接器180C的方向，这样，信号电缆830的前端抵接于引导板11d并被引导，与连接器180C的连接操作变得容易。

(10)如图30所示，将来自装置外部的电信号及电源供应给控制电路基板20的连接器21具有多个导线端子21a，所述导线端子21a被设置在包围区域S2的框体12的外周面上，并贯通形成于金属底板11上的开口11b，以向区域S3突出的方式向上方折曲。而且，当将控制电路基板20固定在金属底板11上时，各导线端子21a被插入设置在控制电路基板20上的插座822的各嵌合部内。因此，多个导线端子21a与控制电路基板20的连接作业被简化，组装作业得到简化。

(11)如图31所示，从装置外部将电信号及电源供应给控制电路基板20的连接器21的多个导线端子21a被软钎焊在控制电路基板20上。导线端子21a折曲成L字形状，当将控制电路基板20固定在金属底板11上时，与导线端子21a连接的连接器21贯通金属底板11的开口11b，被配置在框体12的外周面的规定位置上。因此，在将控制电路基板20固定在金属底板11上后，可以不进行连接器21与控制电路基板20之间麻烦的配线作业。

可以对实施方式和变形例的一个或者多个进行组合，也可以对变形例进行任意的组合。

上述说明只是一个例子，本发明不仅限于上述实施方式的结构。例如，在上述实施方式中，逆变器装置43、功率模块300的逆变器电路以三相输出型为例进行了说明，但是不仅限于三相。

Claims (14)

1.一种功率转换装置，其特征在于，其具备：

金属壳体，其具有构成侧壁部的框体、上盖及下盖；

冷却套，其具有冷却水路，并被设置在所述侧壁部上，在所述冷却套与所述下盖之间形成第一区域；

金属板，其被固定在所述侧壁部上，将所述冷却套与所述上盖之间的区域分成下侧的第二区域和上侧的第三区域；

第一及第二功率模块，它们被固定在所述冷却套的所述第二区域侧的面上，并内置有逆变器电路；

电容单元，其被设置在所述第一区域上，具有多个电容；

第一基板，其被设置在所述第二区域上，安装有分别驱动所述第一及第二功率模块的逆变器电路的第一及第二驱动电路；

第二基板，其被设置在所述第三区域上，安装有控制所述第一及第二驱动电路的控制电路；以及

信号线，其连接在所述第二基板与设置在所述侧壁部上的连接部之间；

所述第一及第二功率模块的输出端子即交流连接器从功率转换装置的框体的所述第二区域向外部突出，在所述框体上以包围所述交流连接器的方式设有电流传感器，

所述金属板具有：连接所述第二区域和所述第三区域且供所述信号线通过的开口部；以及从所述金属板延伸到侧壁部的内周面附近，将从所述第三区域插入所述开口部的所述信号线引导向所述连接部方向的导向部。

2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：

所述功率转换装置具备：

第三功率模块，其被固定在所述冷却套的所述第一区域侧的面上，并内置有三相输出型逆变器电路，以及

第三基板，其被设置于所述第一区域，安装有驱动所述第三功率模块的逆变器电路的第三驱动电路，

所述控制电路分别控制所述第一、第二及第三驱动电路。

3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于：

所述下盖固定安装在所述冷却套上，

所述电容单元固定在所述下盖上。

4.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：

所述第一基板固定在所述金属板的所述第二区域侧的面上，所述第二基板固定在所述金属板的所述第三区域侧的面上。

5.如权利要求4所述的功率转换装置，其特征在于：

在所述第一基板及所述第二基板中的至少一个基板与所述金属板之间设有散热部件。

6.如权利要求4或5所述的功率转换装置，其特征在于：

以所述第二驱动电路中包含的电源电路部件及驱动用半导体元件在所述第一基板上的安装位置隔着所述金属板不与所述控制电路中包含的电源电路部件及计算用半导体元件在所述第二基板上的安装位置相对的方式，设定各电源电路部件、驱动用半导体元件以及计算用半导体元件的安装位置。

7.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：

与所述冷却套热接触的散热板配置在所述第一及第二功率模块与所述第一基板之间，

在所述散热板与所述第一基板之间设有散热部件。

8.如权利要求2所述的功率转换装置，其特征在于：

在包围所述第一区域的所述侧壁部的外周面上，具备向所述电容单元输电的电力输入端子和所述第三功率模块的输出端子，

在包围所述第二区域的所述侧壁部的外周面中的一个短边侧的外周上具备所述冷却水路的冷却水入口、冷却水出口以及所述第一及第二功率模块的输出端子。

9.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，具备：

所述功率转换装置具有连接器和多个嵌合部，

所述连接器将来自装置外部的电信号及电源供应给所述第二基板，并具有结合部和多个导线端子，所述结合部设置在包围所述第二区域的所述侧壁部的外周面上，所述导线端子被结合在该结合部上，并且以贯通在所述金属板上形成的所述开口部且向所述第三区域突出的方式向上方折曲，

所述多个嵌合部被设置在所述第二基板上，在该第二基板被固定在所述金属板上时，所述多个导线端子分别插入并嵌合在所述多个嵌合部中。

10.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：

所述功率转换装置具备被固定在所述第二基板上、并从装置外部对该基板供应电信号及电源的连接器，

所述连接器具备多个导线端子和结合部，

所述多个导线端子的一端被焊接固定在所述第二基板上，并且贯通所述金属板的所述开口部，向所述第二区域突出，之后向所述侧壁部方向折曲成L字形状，

所述结合部结合所述多个导线端子的另一端，且被配置在所述侧壁部的外周面上。

11.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：

在所述上盖的外缘部与所述侧壁部的上端分别形成相互相对的凸缘，

以由所述上盖的凸缘与所述侧壁部的凸缘夹持所述金属板的外缘的方式紧固所述一对凸缘。

12.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：

在所述上盖及下盖与所述功率转换装置的框体的接合部配置液状密封材料，且设置阻止部，所述阻止部阻止从所述接合部流向所述第一～第三区域的所述液状密封材料附着在内置于所述第一～第三区域的部件上。

13.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：

在所述金属板及第二基板相互相对的区域分别形成开口，

安装在所述第一基板上的部件的一部分贯通所述金属板以及第二基板上形成的所述开口，并向所述第三区域突出。

14.一种电动车辆，其特征在于，其具备：

权利要求1所述的功率转换装置，

由所述第一功率模块驱动的第一电动发电机，以及

由所述第二功率模块驱动的第二电动发电机。

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