JP2019041482A - Power conversion equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.
特許文献1には、コンデンサモジュールを備えた電力変換装置が開示されている。特許文献1に記載のコンデンサモジュールは、コンデンサケース内においてコンデンサ素子を樹脂モールドしてなる。コンデンサケースの底壁には、電力変換回路を収容する装置ケースに、コンデンサモジュールを固定するための固定穴が形成されている。そして、コンデンサモジュールは、コンデンサケースの前記固定穴において、装置ケースに固定されている。
しかしながら、特許文献1に記載の電力変換装置においては、コンデンサ素子から装置ケースまでにコンデンサケースが介在することとなり、コンデンサ素子からコンデンサケースまでの放熱性の向上を図りにくい。
However, in the power conversion device described in
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、コンデンサモジュールの放熱性を向上させやすい電力変換装置を提供しようとするものである。 This invention is made | formed in view of this subject, and it is going to provide the power converter device which is easy to improve the heat dissipation of a capacitor | condenser module.
本発明の一態様は、コンデンサ素子(21)、及び、前記コンデンサ素子を封止する封止樹脂(22)を有するコンデンサモジュール(2)と、
電力変換回路(11)を収容する装置ケース(3)と、を有し、
前記コンデンサモジュールの主面は、前記装置ケースに支持される被支持主面(24)を構成しており、
前記被支持主面は、前記封止樹脂の表面で構成されている、電力変換装置(1)にある。
An aspect of the present invention includes a capacitor element (21) and a capacitor module (2) having a sealing resin (22) for sealing the capacitor element;
A device case (3) for accommodating the power conversion circuit (11),
The main surface of the capacitor module constitutes a supported main surface (24) supported by the device case,
The supported main surface is in the power conversion device (1) configured by the surface of the sealing resin.
前記電力変換装置において、コンデンサモジュールは、封止樹脂の表面で構成された被支持主面において装置ケースに支持されている。それゆえ、コンデンサ素子の熱は、封止樹脂の表面から直接的に装置ケースに放熱される。これにより、コンデンサモジュールの放熱性を向上させやすい。 In the power conversion device, the capacitor module is supported by the device case on the supported main surface constituted by the surface of the sealing resin. Therefore, the heat of the capacitor element is radiated directly from the surface of the sealing resin to the device case. Thereby, it is easy to improve the heat dissipation of the capacitor module.
また、被支持主面は、コンデンサモジュールの主面によって構成されている。それゆえ、コンデンサモジュールの熱を、被支持主面から効率的に装置ケースに放熱することができる。 The supported main surface is constituted by the main surface of the capacitor module. Therefore, the heat of the capacitor module can be efficiently radiated from the supported main surface to the device case.
以上のごとく、前記態様によれば、コンデンサモジュールの放熱性を向上させやすい電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As mentioned above, according to the said aspect, the power converter device which is easy to improve the heat dissipation of a capacitor module can be provided.
In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the means to solve a claim and a subject shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later, and limits the technical scope of this invention. It is not a thing.
(実施形態1)
電力変換装置の実施形態につき、図1〜図7を用いて説明する。
本実施形態の電力変換装置1は、図1、図2に示すごとく、コンデンサモジュール2と装置ケース3とを有する。図2、図4に示すごとく、コンデンサモジュール2は、コンデンサ素子21、及び、コンデンサ素子21を封止する封止樹脂22を有する。装置ケース3は、電力変換回路11(図7参照)を収容する。コンデンサモジュール2の主面は、装置ケース3に支持される被支持主面24を構成している。被支持主面24は、封止樹脂22の表面で構成されている。以下、本実施形態の電力変換装置1について詳説する。
(Embodiment 1)
An embodiment of a power conversion device will be described with reference to FIGS.
The
以後、コンデンサモジュール2の長手方向をX方向、短手方向をY方向という。また、X方向とY方向との双方に直交する方向をZ方向という。
また、X方向の一方側をX1側といい、他方側をX2側という。また、Y方向の一方側をY1側といい、他方側をY2側という。また、Z方向の一方側をZ1側といい、他方側をZ2側という。
Hereinafter, the longitudinal direction of the
One side in the X direction is referred to as the X1 side, and the other side is referred to as the X2 side. One side in the Y direction is referred to as the Y1 side, and the other side is referred to as the Y2 side. One side in the Z direction is referred to as the Z1 side, and the other side is referred to as the Z2 side.
電力変換装置1は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される車載用電力変換装置1である。図7に示すごとく、電力変換装置1は、直流電源12と図示しない交流負荷との間に配される。電力変換装置1は、直流電源12の直流電圧に含まれるノイズをフィルタコンデンサ13によって除去し、昇圧コンバータ14で直流電圧を昇圧する。そして、昇圧後の電圧を平滑コンデンサ15によって平滑化し、平滑後の直流電圧をスイッチング回路16によって交流電圧に変換する。このようにして得られた交流電圧を、交流負荷に印加する。
The
コンデンサモジュール2は、平滑コンデンサ15とフィルタコンデンサ13との双方を一体的に構成している。図4に示すごとく、コンデンサモジュール2は、複数のコンデンサ素子21を有する。各コンデンサ素子21は、金属化フィルムを巻回してなるフィルムコンデンサである。複数のコンデンサ素子21は、各巻回軸の延びる方向が、互いに同じ方向となる姿勢で配されている。
The
複数のコンデンサ素子21は、平滑コンデンサ15を構成するコンデンサ素子21である平滑コンデンサ素子211と、フィルタコンデンサ13を構成するコンデンサ素子21であるフィルタコンデンサ素子212とを有する。複数の平滑コンデンサ素子211は、互いに並列接続されている。同様に、複数のフィルタコンデンサ素子212は、互いに並列接続されている。
The plurality of
平滑コンデンサ素子211は、Z方向から見たとき、X方向に長尺な略楕円状である。そして、平滑コンデンサ素子211は、X方向に3列、Y方向に3列、計9つ、並んで配されている。
The
フィルタコンデンサ素子212は、Z方向から見たとき、Y方向に長尺な略楕円形状である。フィルタコンデンサ素子212は、Y方向に2つ並んで配されている。2つのフィルタコンデンサ素子212は、9つの平滑コンデンサ素子211におけるX1側に配されている。
The
図2に示すごとく、コンデンサ素子21は、正側電極面25Pと負側電極面25Nとを備える。負側電極面25Nは、コンデンサモジュール2の被支持主面24側を向くよう配されている。本実施形態において、負側電極面25Nは、被支持主面24と平行である。
As shown in FIG. 2, the
図5、図6に示すごとく、コンデンサモジュール2は、コンデンサ素子21を装置ケース3内の他の部品と接続するための接続部材26を有する。接続部材26は、フィルタコンデンサ素子212の正側電極面25Pに接続されたフィルタバスバ261と、平滑コンデンサ素子211の正側電極面25Pに接続された平滑バスバ262と、フィルタコンデンサ素子212の負側電極面25N及び平滑コンデンサ素子211の負側電極面25Nに接続された負極バスバ263と、を有する。なお、図2においては、接続部材26の図示を省略している。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図6に示すごとく、フィルタバスバ261は、フィルタコンデンサ素子212の正側電極面25PとZ方向に対向するフィルタ対向部261aを有する。また、フィルタバスバ261は、コンデンサモジュール2の表面における被支持主面24と連続的に形成された面と平行に形成された平行部261bを有する。本実施形態において、平行部261bは、コンデンサモジュール2のX1側の表面と平行に形成されている。平行部261bは、X方向に長尺である。平行部261bは、X方向において、複数のコンデンサ素子21の一端から他端の略全領域に形成されている。
As shown in FIG. 6, the
図5、図6に示すごとく、フィルタバスバ261は、平行部261bから延設された正側DDC接続部261c、正側昇圧コンバータ接続部261d、及び正側バッテリ接続部261eを有する。正側DDC接続部261cは、フィルタバスバ261を図示しないDC−DCコンバータに接続するためのものである。正側昇圧コンバータ接続部261dは、フィルタバスバ261を昇圧コンバータ14に接続するためのものである。正側バッテリ接続部261eは、フィルタバスバ261をバッテリに接続するためのものである。正側DDC接続部261cは、平行部261bの一端部から延設されており、正側バッテリ接続部261eは、平行部261bの他端部から延設されている。そして、正側昇圧コンバータ接続部261dは、X方向における平行部261bの略中央部から延設されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図6に示すごとく、平滑バスバ262は、平滑コンデンサ素子211の正側電極面25PとZ方向に対向する平滑対向部262aと、平滑対向部262aから延設され、インバータと接続するための正側インバータ接続部262bと、を有する。正側インバータ接続部262bは、平滑対向部262aのY1側に形成されている。
As shown in FIG. 6, the smoothing
図5、図6に示すごとく、負極バスバ263は、複数のコンデンサ素子21の負側電極面25NにZ方向に対向する負側対向部263aを有する。また、負極バスバ263の負側対向部263aからは、負極バスバ263をDC−DCコンバータに接続するための負側DDC接続部263bと、負極バスバ263をインバータに接続するための負側インバータ接続部263cと、負極バスバ263をバッテリに接続するための負側バッテリ接続部263dとを有する。負側DDC接続部263bは、正側DDC接続部261cとX方向に隣り合うよう配されている。本実施形態においては、負側インバータ接続部263cの一部と正側インバータ接続部262bの一部とは、低インダクタンス化を図るべく、絶縁シート17を介してZ方向に近接して対向するよう配されている。正側バッテリ接続部261eは、負側対向部263aのX1側端部かつY1側端部から延設されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the negative
図4に示すごとく、複数のコンデンサ素子21、及びこれらに接続された接続部材26は、封止樹脂22の内側に埋設されている。封止樹脂22は、平滑コンデンサ素子211及びフィルタコンデンサ素子212をまとめて内包している。なお、接続部材26におけるコンデンサモジュール2と他の部品とを接続する端子部は、封止樹脂22から露出している。
As shown in FIG. 4, the plurality of
図3、図4に示すごとく、封止樹脂22は、X方向に長尺、Y方向に短尺な略直方体形状を呈している。本実施形態において、コンデンサモジュール2は、それ専用のケースは存在せず、封止樹脂22の表面の概ね全体がコンデンサモジュール2の全体の表面を構成している。コンデンサモジュール2は、Z1側の面、Z2側の面のそれぞれに主面を有する。そして、封止樹脂22のZ2側を向く主面が被支持主面24である。なお、コンデンサモジュール2の主面とは、コンデンサモジュール2の厚み方向を向く面である。本実施形態において、コンデンサモジュール2の主面は、コンデンサモジュールの側面よりも面積が大きい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the sealing
図2に示すごとく、装置ケース3、及び、コンデンサモジュール2の被支持主面24の一方には凸部241、他方には係合部311が形成されている。本実施形態においては、装置ケース3に係合部311が形成されており、コンデンサモジュール2の被支持主面24に凸部241が形成されている。凸部241は、被支持主面24において、Z2側に突出するピン状に形成されている。係合部311は、装置ケース3において、Z方向に貫通した孔である。そして、コンデンサモジュール2は、凸部241が係合部311に挿入嵌合されることにより、凸部241と係合部311とが係合し、これにより、装置ケース3に支持されている。装置ケース3の係合部311は、装置ケース3に対するコンデンサモジュール2の位置決めをする位置決め部としての役割も有する。なお、本実施形態において、装置ケース3は、Z2側に開口部を有する図示しないケース本体部と、ケース本体部の開口部を閉塞するケース蓋部31とを有し、コンデンサモジュール2は、ケース蓋部31に支持されている。
As shown in FIG. 2, a
図4に示すごとく、被支持主面24の法線方向(すなわちZ方向)から見たとき、被支持主面24は、多角形状であり、凸部241は、コンデンサモジュール2は、多角形状の被支持主面24の最も長い対角線(以後、最長対角線Lという。)の両端の領域にそれぞれ形成されている。これにより、コンデンサモジュール2は、最長対角線Lの両端の領域において、装置ケース3に支持されている。なお、本実施形態において、Z方向から見たとき、凸部241は、最長対角線Lと重なる位置に形成されている必要はなく、最長対角線Lの両端近辺に形成されていればよい。
As shown in FIG. 4, when viewed from the normal direction (that is, the Z direction) of the supported
図4に示すごとく、コンデンサモジュール2は、被支持主面24の法線方向から見たとき、コンデンサ素子21からずれた位置において、装置ケース3に支持されている。すなわち、凸部241は、コンデンサ素子21とZ方向に重ならない位置に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
コンデンサモジュール2における被支持主面24と反対側の面(以下、便宜的に、反対側面27という。)には、放電抵抗基板4が配されている。放電抵抗基板4は、貫通孔が形成されており、当該貫通孔に、反対側面27に形成された突出部271を挿入することにより、コンデンサモジュール2に固定されている。なお、図1において、突出部の図示は省略している。
The
図2に示すごとく、コンデンサモジュール2は、反対側面27が、装置ケース3内の他の部品と対向するよう配されている。本実施形態において、反対側面27は、Z方向において、リアクトル5、半導体モジュール6、及び冷却器7と対向している。リアクトル5は昇圧コンバータ14を構成するものであり、半導体モジュール6はスイッチング回路16を構成するものであり、冷却器7は半導体モジュール6を冷却するものである。
As shown in FIG. 2, the
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
電力変換装置1において、コンデンサモジュール2は、封止樹脂22の表面で構成された被支持主面24において装置ケース3に支持されている。それゆえ、コンデンサ素子21の熱は、封止樹脂22の表面から直接的に装置ケース3に放熱される。これにより、コンデンサモジュール2の放熱性を向上させやすい。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
In the
また、被支持主面24は、コンデンサモジュール2の主面によって構成されている。それゆえ、コンデンサモジュール2の熱を、被支持主面24から効率的に装置ケース3に放熱することができる。
The supported
また、コンデンサモジュール2は、被支持主面24の法線方向から見たとき、コンデンサ素子21からずれた位置において、装置ケース3に支持されている。それゆえ、装置ケース3からの振動がコンデンサモジュール2内のコンデンサ素子21に直接的に伝わることを抑制でき、コンデンサ素子21の耐振性の向上を図ることができる。
The
また、コンデンサモジュール2は、被支持主面24の最長対角線Lの両端の領域において、装置ケース3に支持されている。それゆえ、装置ケース3に対するコンデンサモジュール2の支持箇所を少なくしても、装置ケース3に強固に固定しやすい。これによって、容易にコンデンサ素子21の耐振性の向上を図ることができる。
Further, the
また、装置ケース3は、装置ケース3に対するコンデンサモジュール2の位置決めをする位置決め部(本実施形態においては係合部311)を有する。それゆえ、装置ケース3に対するコンデンサモジュール2の組付性を向上させやすい。
Further, the
また、コンデンサ素子21の負側電極面25Nは、被支持主面24側を向くよう配されている。それゆえ、コンデンサ素子21の熱を、負側電極面25N、被支持主面24を介して、効率的に装置ケース3に放熱しやすい。
Further, the
また、接続部材26は、コンデンサモジュール2の表面における被支持主面24と連続的に形成された面と平行に形成された平行部261bを有する。それゆえ、コンデンサ素子21の熱を、平行部261bを介して、被支持主面24と連続的に形成された面、すなわち被支持主面24以外からも、効率的に放熱することができる。
Further, the
また、コンデンサモジュール2は、コンデンサモジュール2の凸部241と装置ケース3の係合部311とが係合することにより、装置ケース3に支持されている。それゆえ、凸部241と係合部311とを係合させることにより、コンデンサモジュール2を装置ケース3に支持させることができるため、電力変換装置1の生産性向上を図りやすい。
Further, the
また、コンデンサモジュール2は、被支持主面24と反対側の面が、装置ケース3内の他の部品と対向するよう配されている。それゆえ、電力変換装置1全体の小型化を図りやすい。また、コンデンサモジュール2の熱は、主に被支持主面24から装置ケース3に放熱されるため、コンデンサモジュール2の被支持主面24と反対側の面を装置ケース3内の他の部品と対向するように配置しても、コンデンサモジュール2から他の部品に熱影響を与えにくい。
Further, the
以上のごとく、本実施形態によれば、コンデンサモジュールの放熱性を向上させやすい電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a power conversion device that can easily improve the heat dissipation of the capacitor module.
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、被支持主面と装置ケースの壁面との間に、接着剤を配することにより、被支持主面を装置ケースに支持してもよい。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention. For example, the supported main surface may be supported by the device case by placing an adhesive between the supported main surface and the wall surface of the device case.
1 電力変換装置
11 電力変換回路
2 コンデンサモジュール
21 コンデンサ素子
22 封止樹脂
24 被支持主面
3 装置ケース
DESCRIPTION OF
Claims (8)
電力変換回路(11)を収容する装置ケース(3)と、を有し、
前記コンデンサモジュールの主面は、前記装置ケースに支持される被支持主面(24)を構成しており、
前記被支持主面は、前記封止樹脂の表面で構成されている、電力変換装置(1)。 A capacitor module (2) having a capacitor element (21) and a sealing resin (22) for sealing the capacitor element;
A device case (3) for accommodating the power conversion circuit (11),
The main surface of the capacitor module constitutes a supported main surface (24) supported by the device case,
The said to-be-supported main surface is a power converter device (1) comprised by the surface of the said sealing resin.
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