BR112019026428B1

BR112019026428B1 - Dispositivo de conversão de energia

Info

Publication number: BR112019026428B1
Application number: BR112019026428-0A
Authority: BR
Inventors: Keita Abe
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2023-04-18
Also published as: EP3641122B1; MY187132A; CN110754033A; WO2018229929A1; KR102083139B1; RU2727730C1; US20200382014A1; JPWO2018229929A1; US11424689B2; CA3067320C; EP3641122A4; BR112019026428A2; CA3067320A1; JP6648859B2; KR20200007844A; CN110754033B; EP3641122A1

Abstract

Para realizar a redução de tamanho de um dispositivo de conversão de energia. Uma caixa (30), um módulo de energia (4), um capacitor suavizador (5) e uma parte de conexão de alta voltagem (8) são fornecidos. O módulo de energia (4) é alojado na caixa (30). O capacitor suavizador (5) é fixado à caixa (30) por um parafuso de fixação de capacitor (54) e suprime as flutuações de voltagem. Na parte de conexão de alta voltagem (8), o módulo de energia (4) e o capacitor suavizador (5) são eletricamente conectados. Quando as localizações nas quais o capacitor suavizador (5) é fixado à caixa (30) pelos parafusos de fixação de capacitor (54) são os pontos de fixação do capacitor (9C), os pontos de fixação do capacitor (9C) estão dispostos nas posições que evitam as partes de canto (5a) do capacitor suavizador (5). O módulo de energia (4) e o capacitor suavizador (5) são aproximados na parte de conexão de alta voltagem (8).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente divulgação refere-se a um dispositivo de conversão de energia.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[002] Em um dispositivo de conversão de energia convencional, um módulo semicondutor e um capacitor estão dispostos em posições adjacentes. O capacitor é quadrado e fixado a uma caixa do dispositivo de conversão de energia por meio de parafusos. Os parafusos são fixados, por exemplo, nos quatro cantos do capacitor (por exemplo, consultar o Documento de Patente 1).

DOCUMENTOS DA TECNICA ANTERIOR DOCUMENTOS DE PATENTE

[003] Documento de Patente 1: Pedido de Patente Japonês Aberto ao Público No 2013-9581

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA QUE SERÁ RESOLVIDO PELA INVENÇÃO

[004] Entretanto, em um dispositivo de conversão de energia convencional, visto que os quatro cantos do capacitor servem como pontos para fixar o capacitor pela fixação de parafusos, o espaço para uma ferramenta deve ser fornecido entre o módulo semicondutor e o capacitor. Por esta razão, há o problema de aumentar o volume e, assim, o tamanho do dispositivo de conversão de energia.

[005] Tendo em vista o problema descrito acima, o objetivo da presente divulgação é obter o tamanho reduzido de um dispositivo de conversão de energia.

MEIOS PARA RESOLVER O PROBLEMA

[006] Um dispositivo de conversão de energia, de acordo com a presente divulgação, que atinge o objetivo descrito acima, compreende uma caixa, um módulo semicondutor, um capacitor suavizador e uma parte de conexão de alta voltagem. O módulo semicondutor é alojado na caixa. O capacitor suavizador é fixado à caixa por meio da fixação de parafusos e suprime as flutuações de voltagem. O módulo semicondutor e o capacitor suavizador são eletricamente conectados na parte de conexão de alta voltagem. As localizações nas quais o capacitor suavizador é fixado à caixa com os parafusos de fixação são pontos de fixação do capacitor, os pontos de fixação do capacitor estão dispostos nas posições que evitam as partes de canto do capacitor suavizador. O módulo semicondutor e o capacitor suavizador estão dispostos adjacentes um ao outro na parte de conexão de alta voltagem.

EFEITOS DA INVENÇÃO

[007] Ao aproximar o módulo semicondutor e o capacitor suavizador na parte de conexão de alta voltagem, é possível realizar a redução de tamanho do dispositivo de conversão de energia.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A Figura 1 é um diagrama de circuito de um sistema de acionamento ao qual um dispositivo inversor, de acordo com uma primeira forma de realização, é aplicado.

[009] A Figura 2 é uma vista plana do dispositivo inversor, de acordo com a primeira forma de realização.

[010] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um capacitor suavizador, de acordo com a primeira forma de realização.

[011] A Figura 4 é uma vista em seção transversal esquemática que explica a conexão entre o módulo de energia e o capacitor suavizador das Formas de realização 1 a 2, e uma vista em seção transversal esquemática que ilustra uma seção transversal tomada ao longo da linha II-II da Figura 2, linha III-III da Figura 7, ou linha IV-IV da Figura 7.

[012] A Figura 5 é uma vista plana de um dispositivo inversor, de acordo com um exemplo convencional.

[013] A Figura 6 é um diagrama de circuito de um sistema de acionamento de um veículo elétrico com alcance estendido ao qual um dispositivo inversor, de acordo com uma segunda forma de realização, é aplicado.

[014] A Figura 7 é uma vista plana do dispositivo inversor, de acordo com a segunda forma de realização.

FORMAS DE REALIZAÇÃO PARA IMPLEMENTAR A INVENÇÃO

[015] As formas de realização preferidas para realizar um dispositivo de conversão de energia, de acordo com a presente invenção, serão descritas abaixo com referência às Formas de realização 1 e 2 ilustradas nos desenhos.

PRIMEIRA FORMA DE REALIZAÇÃO

[016] A configuração será descrita primeiro. O dispositivo de conversão de energia, de acordo com a primeira forma de realização, é aplicado a um dispositivo inversor (um exemplo de um dispositivo de conversão de energia) de um motor/gerador que é montado em um veículo elétrico (um exemplo de um veículo eletricamente acionado) como uma fonte de acionamento de tráfego ou semelhantes. A “configuração de circuito do sistema de acionamento”, a “configuração do dispositivo inversor” e a “configuração dos componentes principais” serão descritas separadamente abaixo em relação à configuração da primeira forma de realização.

CONFIGURAÇÃO DE CIRCUITO DO SISTEMA DE ACIONAMENTO

[017] A Figura 1 ilustra um diagrama de circuito de um sistema de acionamento de um veículo elétrico ao qual um dispositivo inversor, de acordo com uma primeira forma de realização, é aplicado. A configuração de circuito do sistema de acionamento, de acordo com a primeira forma de realização, será descrita abaixo com referência à Figura 1.

[018] O sistema de acionamento 1A compreende uma fonte de energia DC 2 (bateria de alta potência), um dispositivo inversor 3A e um motor/gerador 11.

[019] A fonte de energia DC 2 é uma bateria de acionamento de alta voltagem para veículos elétricos e inclui uma bateria (não mostrada) em que um pluralidade de baterias secundárias é conectada em série ou em paralelo. A fonte de energia DC 2 emite uma voltagem DC entre um barramento P 12 (positivo, positivo) e um barramento N 13 (negativo, negativo).

[020] O dispositivo inversor 3A converte a energia DC fornecida a partir da fonte de energia DC 2 em energia AC e emite a energia elétrica convertida ao motor/gerador 11. Além disso, o dispositivo inversor 3A converte a energia AC gerada pelo motor/gerador 11 em energia DC e emite a energia elétrica convertida à fonte de energia DC 2. O dispositivo inversor 3A inclui um módulo de energia 4 (módulo semicondutor), um capacitor suavizador 5 e uma linha trifásica 6.

[021] O módulo de energia 4 inclui uma pluralidade de grupos de comutadores compostos de uma pluralidade de elementos de comutação modularizados, tais como IGBTs (Transistores Bipolares de Porta Isolada) ou MOSFETs (transistores de efeito de campo semicondutores de óxido de metal), em um substrato. A energia DC a partir da fonte de energia DC 2 é convertida ativando e desativando os elementos de comutação com base em um sinal de controle a partir de um controlador, que não é mostrado, e a energia AC é emitida ao motor/gerador 11 através da linha trifásica 6. Além disso, o módulo de energia 4 converte a energia DC da energia regenerativa (energia AC) do motor/gerador 11 por meio de uma operação regenerativa do motor/gerador 11, que é fornecida à fonte de energia DC 2; assim, a fonte de energia DC 2 é carregada pela energia regenerativa do motor/gerador 11.

[022] O motor/gerador 11 é eletricamente conectado ao lado AC do módulo de energia 4 por intermédio da linha trifásica 6. O capacitor suavizador 5 é eletricamente conectado ao lado DC do módulo de energia 4. O módulo de energia 4 compreende uma pluralidade dos elementos de comutação e uma pluralidade de diodos. Transistores, tais como IGBTs ou MOSFETs, são usados como os elementos de comutação. Os diodos são diodos antiparalelos. Os elementos de comutação e os diodos são conectados em paralelo com as direções de condução de corrente orientadas opostas uma a outra. Um circuito em que uma pluralidade de circuitos paralelos dos elementos de comutação e os diodos são conectados em série torna-se cada circuito do braço 40U, 40V, 40W de cada uma entre as fases U, V e W. A pluralidade de circuitos de braço 40U, 40V, 40W é conectada em paralelo entre o barramento P 12 e o barramento N 13.

[023] O capacitor suavizador 5 suaviza as flutuações de voltagem. O capacitor suavizador 5 suprime as flutuações de voltagem por meio de carregamento quando a voltagem é alta e descarregamento quando a voltagem é baixa. Isto é, o capacitor suavizador 5 suaviza as voltagens de entrada/saída do lado DC dos circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W. O capacitor suavizador 5 é conectado entre o barramento P 12 e o barramento N 13.

[024] A linha trifásica 6 inclui barramentos de fase U, V e W condutores 6U, 6V, 6W. Os barramentos de fase U, V e W 6U, 6V, 6W se conectam eletricamente a cada um entre os circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W com uma bobina de estator de cada fase do motor/gerador 11.

[025] O motor/gerador 11 é um motor síncrono, por exemplo, em que um ímã permanente é embutido em um rotor e uma bobina de estator é enrolada em torno do estator. O motor/gerador 11 é conectado a um eixo de um veículo e é operado por meio de ação eletromagnética para gerar força rotacional por intermédio de energia elétrica fornecida a partir do dispositivo inversor 3A.

CONFIGURAÇÃO DO DISPOSITIVO INVERSOR

[026] A Figura 2 é uma vista plana do dispositivo inversor, de acordo com a primeira forma de realização. O dispositivo inversor 3A, de acordo com a primeira forma de realização, será descrito abaixo com referência à Figura 2.

[027] O dispositivo inversor 3A apresenta uma caixa 30 para alojar o módulo de energia 4 e semelhantes. A Figura 2 mostra apenas a superfície inferior da caixa 30. A caixa 30 está disposta, por exemplo, em uma posição acima do motor/gerador 11. O módulo de energia 4, o capacitor suavizador 5, a linha trifásica 6, uma placa de circuito 7, uma parte de conexão de alta voltagem 8, o barramento P 12 e o barramento N 13 estão alojados dentro desta caixa 30. A caixa 30 é feita de metal, por exemplo.

[028] O módulo de energia 4 está disposto em paralelo com o capacitor suavizador 5 e é fixado à caixa 30 pelos parafusos de fixação PM 41. Os circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W são montados sobre a superfície superior 7a da placa de circuito 7. Os circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W estão dispostos em uma linha (direção frontal-traseira). Além disso, um resfriador, que não é mostrado, é fornecido abaixo da placa de circuito 7 na direção Z (direção ortogonal ao plano do papel na Figura 2, direção vertical). O resfriador apresenta uma trajetória de fluxo de refrigerante através da qual um refrigerante (tal como água de resfriamento) flui. O módulo de energia 4 é resfriado por meio da troca de calor entre o refrigerante e o calor gerado quando o módulo de energia 4 é acionado. Por exemplo, o método de resfriamento do módulo de energia 4 é do tipo de resfriamento direto (estrutura de resfriamento direto de água). O método de resfriamento do módulo de energia 4 também pode ser do tipo de resfriamento indireto (estrutura de resfriamento indireto de água) ou do tipo integrado ao resfriador.

[029] Cada terminal de fase 4U, 4V, 4W de cada um entre os circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W é fornecido no lado direito de cada um entre os circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W. Cada um entre os terminais de fase U, V e W 4U, 4V, 4W é conectado a cada um entre os circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W. Um orifício de inserção do parafuso de fixação AC (não mostrado) no qual um parafuso de fixação AC 42 é inserido é formado em uma extremidade de cada um entre os barramentos de fase U, V e W 6U, 6V, 6W e cada um entre os terminais de fase U, V e W 4U, 4V, 4W. Além disso, no módulo de energia 4, uma parte do orifício AC, que não é mostrada, é formada abaixo do orifício de inserção do parafuso de fixação AC de cada um entre os terminais 4U, 4V, 4W na direção Z. Portanto, o parafuso de fixação AC 42 é inserido em dois orifícios de inserção do parafuso de fixação AC de um terminal e um barramento e parafusado à parte do orifício AC. Isto é, cada um entre os terminais 4U, 4V, 4W e cada um entre os barramentos 6U, 6V, 6W são fixados ao módulo de energia 4 pelo parafuso de fixação AC 42. A outra extremidade de cada um entre os barramentos de fase U, V e W 6U, 6V, 6W é conectada a cada uma entre uma fase U, uma fase V e uma fase W da bobina de estator do motor/gerador 11, não mostrada. O módulo de energia 4 e o motor/gerador 11 são, desse modo, conectados.

[030] Um terminal PN 4P, 4N correspondente a cada um entre os circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W é fornecido no lado esquerdo de cada um entre os circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W. Este terminal PN 4P, 4N é conectado a cada um entre os circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W, onde um terminal P 4P e um terminal N 4N constituem um par. Um orifício de inserção lateral do terminal 4H através do qual um parafuso de fixação DC 43 (parafuso de fixação) é inserido é formado no terminal PN 4P, 4N (consultar a Figura 4). Além disso, no módulo de energia 4, uma parte do orifício DC 44 (consultar a Figura 4) é formada abaixo do orifício de inserção lateral do terminal 4H de cada terminal 4P, 4N. Seis partes de orifício DC 44 são formadas no módulo de energia 4.

[031] O capacitor suavizador 5 está disposto no lado esquerdo do módulo de energia 4. O capacitor suavizador 5 é fornecido entre o módulo de energia 4 e a fonte de energia DC 2, que não é mostrada. Este capacitor suavizador 5 inclui um barramento P de fonte de energia 55, um barramento N de fonte de energia 56, um barramento P de corrente contínua 57 e um barramento N de corrente contínua 58. O barramento P de fonte de energia 55 e o barramento N de fonte de energia 56 são conectados à fonte de energia DC 2, que não é mostrada. O barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 são fixados ao terminal PN 4P, 4N e ao parafuso de fixação DC 43 que corresponde a cada uma entre as fases U, V e W. O módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 são, desse modo, eletricamente conectados. A parte onde o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 são eletricamente conectados é a parte de conexão de alta voltagem 8. A conexão entre o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 será descrita adicionalmente abaixo. Neste relatório, o barramento P de fonte de energia 55 e o barramento P de corrente contínua 57 constituem o barramento P 12 e o barramento N de fonte de energia 56 e o barramento N de corrente contínua 58 constituem o barramento N 13.

CONFIGURAÇÃO DOS COMPONENTES PRINCIPAIS

[032] A Figura 3 é uma vista em perspectiva do capacitor suavizador, de acordo com a primeira forma de realização. A Figura 4 é uma vista em seção transversal esquemática que explica a conexão entre o módulo de energia e o capacitor suavizador, de acordo com a primeira forma de realização. Os componentes principais da primeira forma de realização serão descritos abaixo com referência às Figuras 2 a 4.

[033] Conforme mostrado na Figura 3, o capacitor suavizador 5 inclui um corpo de capacitor paralelepipédico retangular 51, três partes de fixação de capacitor 52, o barramento P de fonte de energia 55, o barramento N de fonte de energia 56, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58.

[034] Conforme mostrado na Figura 2, o corpo do capacitor 51 apresenta uma forma retangular na vista plana. Conforme mostrado na Figura 4, a posição de altura (posição na direção vertical) de uma superfície superior 51a (superfície de extensão) do corpo do capacitor 51 é uma posição próxima (posição vizinha) da posição de altura (posição vertical) de uma superfície de fixação de barramento 10. Neste relatório, a “superfície de fixação de barramento 10” é uma superfície na qual o terminal P 4P e o barramento P de corrente contínua 57 são fixados (consultar a Figura 4) ou uma superfície na qual o terminal N 4N e o barramento N de corrente contínua 58 são fixados. Além disso, “posição próxima” refere-se a um alcance prescrito no qual a resistência (resistência de contato) é exigida no momento do contato entre o terminal P 4P e o barramento P de corrente contínua 57 ou do contato entre o terminal N 4N e o barramento N de corrente contínua 58. Por exemplo, o alcance desta “posição próxima” é o alcance a partir de uma posição vizinha superior 10B até uma posição vizinha inferior 10C, conforme mostrado na Figura 4. Esta “posição próxima” não inclui uma posição 10A em que a posição de altura da superfície de fixação de barramento 10 é a mesma (mesma posição) que a posição de altura da superfície superior 51a. Além disso, em geral, a resistência no momento de contato (resistência de contato) é minimizada, tornando a posição de altura da superfície de fixação de barramento 10 e a posição de altura da superfície superior 51a a mesma.

[035] Conforme mostrado nas Figuras 2 e 3, uma cada uma entre as partes de fixação de capacitor 52 é fornecida na posição periférica externa de cada um entre os lados frontais, traseiros e esquerdos 5b do corpo do capacitor 51. As partes de fixação de capacitor 52 são fornecidas nas posições periféricas externas dos três lados 5b dentre os quatro lados 5b do capacitor suavizador 5. Isto é, as partes de fixação de capacitor 52 estão dispostas nas posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5. Conforme mostrado na Figura 3, um orifício de inserção de parafuso de fixação 53 é formado em cada uma entre as partes de fixação de capacitor 52. Conforme mostrado na Figura 2, um parafuso de fixação de capacitor 54 (parafuso de fixação) é inserido em cada um entre os orifícios de inserção de parafuso de fixação 53. O parafuso de fixação de capacitor 54 é parafusado a uma parte do orifício da caixa, que não é mostrada, formada na caixa 30. O capacitor suavizador 5 é fixado à caixa 30 por estes parafusos de fixação de capacitor 54. Neste relatório, as posições nas quais o capacitor suavizador 5 é fixado à caixa 30 pelos parafusos de fixação de capacitor 54 são definidas como pontos de fixação do capacitor 9C.

[036] Conforme mostrado nas Figuras 2 e 3, o barramento P de fonte de energia 55 e o barramento N de fonte de energia 56 se estendem a partir da superfície superior 51a do corpo do capacitor 51. A forma do barramento P de fonte de energia 55 será agora descrita. Conforme mostrado na Figura 3, o barramento P de fonte de energia 55 apresenta uma parte curvada do lado da fonte de energia 100 que se estende para cima a partir da superfície superior 51a na direção vertical e é curvada no meio na direção horizontal. O barramento P de fonte de energia 55 se estende horizontalmente a partir da parte curvada do lado da fonte de energia 100 até um bloco terminal 200 do capacitor suavizador 5. A forma do barramento N de fonte de energia 56 será agora descrito. O barramento N de fonte de energia 56 apresenta a parte curvada do lado da fonte de energia 100 da mesma maneira que o barramento P de fonte de energia 55. Além disso, o barramento N de fonte de energia 56 se estende horizontalmente a partir da parte curvada do lado da fonte de energia 100 até o bloco terminal 200. O barramento P de fonte de energia 55 e o barramento N de fonte de energia 56 são conectados a um barramento que se estende a partir da fonte de energia DC 2, que não é mostrada.

[037] Conforme mostrado na Figura 3, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 se estende a partir do lado direito da superfície superior 51a do corpo do capacitor 51. O barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 se estendem para o lado direito. Isto é, conforme mostrado na Figura 2, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 se estendem a partir do capacitor suavizador 5 até o módulo de energia 4. Além disso, cada um entre o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 se estende correspondente a cada uma entre as fases U, V e W. Conforme mostrado na Figura 3, uma parte de resina 201 é formada entre o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58. O contato entre o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 é prevenido por meio desta parte de resina 201.

[038] A forma do barramento P de corrente contínua 57 será agora descrita. Conforme mostrado na Figura 4, o barramento P de corrente contínua 57 apresenta uma primeira parte curvada 101 que se estende para cima a partir da superfície superior 51a na direção vertical e é curvada no meio na direção horizontal (lado direito). O barramento P de corrente contínua 57 apresenta uma segunda parte curvada 102 que se estende a partir da primeira parte curvada 101 na direção horizontal e é curvada a jusante no meio na direção vertical. O barramento P de corrente contínua 57 apresenta uma terceira parte curvada 103 que se estende a partir da segunda parte curvada 102 na direção vertical e é curvada no meio na direção horizontal (lado direito) sobre o lado oposto da primeira parte curvada 101 (lado oposto da direção na qual a primeira parte curvada 101 está posicionada). O barramento P de corrente contínua 57 se estende na direção horizontal a partir da terceira parte curvada 103 até o terminal P 4P do módulo de energia 4. Além disso, conforme mostrado nas Figuras 2 e 3, a largura do barramento P de corrente contínua 57 na direção frontal-traseira é formada para ser larga a partir da superfície superior 51a até a segunda parte curvada 102 e formada para ser estreita a partir da segunda parte curvada 102 até o terminal P 4P do módulo de energia 4. Além disso, conforme mostrado na Figura 3, um orifício de inserção lateral do barramento 59 no qual o parafuso de fixação DC 43 é inserido é formado no barramento P de corrente contínua 57.

[039] A forma do barramento N de corrente contínua 58 será agora descrita. Como o barramento P de corrente contínua 57, o barramento N de corrente contínua 58 apresenta a primeira parte curvada 101, a segunda parte curvada 102 e a terceira parte curvada 103. O barramento N de corrente contínua 58 se estende na direção horizontal a partir da terceira parte curvada 103 até o terminal N 4N do módulo de energia 4. Ao contrário do barramento P de corrente contínua 57, a largura do barramento N de corrente contínua 58 na direção frontal-traseira é formada para ser a mesma a partir da superfície superior 51a até o terminal P 4P do módulo de energia 4. Além disso, conforme mostrado na Figura 3, o orifício de inserção lateral do barramento 59 no qual o parafuso de fixação DC 43 é inserido é formado no barramento N de corrente contínua 58.

[040] Conforme mostrado na Figura 2, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 são conectados aos terminais PN 4P, 4N que correspondem a cada uma entre as fases U, V e W na parte de conexão de alta voltagem 8. Neste relatório, a parte de conexão de alta voltagem 8 inclui a parte em que o terminal PN 4P, 4N, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 estão dispostos e inclui a parte em que o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 são eletricamente conectados. Isto é, o alcance da parte de conexão de alta voltagem 8 ocorre a partir do terminal N fase U 4N até o terminal P fase W 4P na direção frontal-traseira e a partir do barramento P de corrente contínua 57 e do barramento N de corrente contínua 58 até o terminal PN 4P, 4N na direção esquerda-direita.

[041] Em seguida, a conexão entre o barramento P de corrente contínua 57, o terminal P 4P, o barramento N de corrente contínua 58 e o terminal N 4N será agora descrita. Primeiro, antes de conectar estes elementos, o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 são aproximados na parte de conexão de alta voltagem 8. A distância entre o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 é uma distância para a qual o espaço para uma ferramenta não precisa ser considerado (por exemplo, aproximadamente vários milímetros).

[042] Em seguida, as posições verticais da parte do orifício DC 44, do orifício de inserção lateral do terminal 4H e do orifício de inserção lateral do barramento 59 são correspondentes. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 4, as posições verticais da parte do orifício DC 44 do módulo de energia 4, do orifício de inserção lateral do terminal 4H do terminal P fase U 4P e do orifício de inserção lateral do barramento 59 do barramento P de corrente contínua 57 são correspondentes.

[043] Em seguida, o parafuso de fixação DC 43 é inserido no orifício de inserção lateral do barramento 59 e no orifício de inserção lateral do terminal 4H e parafusado à parte do orifício DC 44. Isto é, o barramento P de corrente contínua 57 e o terminal P 4P são fixados ao módulo de energia 4 pelo parafuso de fixação DC 43. Além disso, o barramento N de corrente contínua 58 e o terminal N 4N são fixados ao módulo de energia 4 pelo parafuso de fixação DC 43.

[044] Neste relatório, a posição na qual o barramento P de corrente contínua 57 e o terminal P 4P são fixados ao módulo de energia 4 pelo parafuso de fixação DC 43 e a posição na qual o barramento N de corrente contínua 58 e o terminal N 4N são fixados ao módulo de energia 4 pelo parafuso de fixação DC 43 são definidas como ponto de fixação de barramento 9B. Isto é, na primeira forma de realização, seis pontos de fixação de barramento 9B estão dispostos.

[045] Em seguida, a configuração detalhada dos pontos de fixação do capacitor, de acordo com a primeira forma de realização, será descrita abaixo com referência à Figura 2.

[046] Os pontos de fixação do capacitor 9C são fornecidos nas posições periféricas externas dos três lados 5b (frontal/traseiro/esquerdo) dos quatro lados 5b do capacitor suavizador 5. Isto é, os pontos de fixação do capacitor 9C estão dispostos nas posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5. O pontos de fixação do capacitor 9C são pontos de fixação diretos onde o capacitor suavizador 5 é fixado à caixa 30 com os parafusos de fixação de capacitor 54.

[047] Além disso, os pontos de fixação de barramento 9B são fornecidos nas posições periféricas externas do lado remanescente 5b (lado direito) dos quatro lados 5b do capacitor suavizador 5. Isto é, os pontos de fixação de barramento 9B estão dispostos nas posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5.

[048] Neste relatório, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 e o terminal PN 4P, 4N são fixados ao módulo de energia 4 pelo parafuso de fixação DC 43. Como um resultado, o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 são eletricamente conectados. Além disso, o módulo de energia 4 é fixado à caixa 30 por meio de parafusos de fixação PM 41. Portanto, os pontos de fixação de barramento 9B são pontos de fixação indiretos que são fixados à caixa 30 por intermédio do módulo de energia 4.

[049] Desta maneira, os pontos de fixação de barramento 9B servem tanto para os propósitos de conexão elétrica quanto para a fixação do capacitor. Além disso, com seis pontos de fixação de barramento 9B, é possível fornecer a mesma capacidade de fixação que os pontos de fixação do capacitor 9C como pontos de fixação diretos. Como um resultado, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como um ponto de fixação do capacitor 9C. Isto é, conforme mostrado na Figura 2, dos quatro pontos de fixação do capacitor 9C, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como um entre os dois pontos de fixação do capacitor 9C dispostos em diagonal (posições opostas) na direção esquerda-direita.

[050] As ações são descritas em seguida. “Ação de geração de problema” e “ação característica do dispositivo inversor” serão descritas separadamente com respeito às ações do dispositivo inversor 3A, de acordo com a primeira forma de realização.

AÇÃO DE GERAÇÃO DE PROBLEMA

[051] A Figura 5 é uma vista plana do dispositivo inversor, de acordo com um exemplo convencional. A ação de geração de problema será descrita com referência à Figura 5.

[052] Convencionalmente, em um dispositivo inversor, que é um tipo de dispositivo de conversão de energia, um módulo semicondutor e um capacitor estão dispostos nas posições adjacentes. O capacitor é quadrado em uma vista plana e é fixado à caixa do dispositivo inversor por meio de parafusos. Os parafusos são fixados nos quatro cantos do capacitor.

[053] Entretanto, no dispositivo inversor convencional, visto que os quatro cantos do capacitor servem como pontos de fixação de capacitor por meio da fixação de parafusos, um espaço para uma ferramenta deve ser fornecido entre o módulo semicondutor e o capacitor. Por esta razão, existe o problema de aumentar o volume e, assim, o tamanho, do dispositivo inversor. Por exemplo, na Figura 5, o volume e, assim, o tamanho, do dispositivo inversor aumenta na direção esquerda- direita do dispositivo inversor em uma vista plana.

[054] Além disso, o comprimento do barramento que se estende a partir do capacitor deve ser um comprimento que corresponda ao espaço para uma ferramenta. Como um resultado, existe o problema de aumento do custo, devido ao comprimento do barramento aumentado.

AÇÃO CARACTERÍSTICA DO DISPOSITIVO INVERSOR

[055] Conforme descrito acima, um espaço para uma ferramenta deve ser fornecido, o que aumenta o tamanho do dispositivo inversor. Ao contrário, na primeira forma de realização, quando as localizações nas quais o capacitor suavizador 5 é fixado à caixa 30 com os parafusos de fixação de capacitor 54 nos pontos de fixação do capacitor 9C, os pontos de fixação do capacitor 9C estão dispostos nas posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5. Além disso, o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 são aproximados na parte de conexão de alta voltagem 8. Isto é, visto que os pontos de fixação do capacitor 9C estão dispostos em posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5, não é necessário fornecer o espaço para uma ferramenta entre o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5. Por esta razão, a distância entre o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 é reduzida. Como um resultado, o dispositivo inversor 3A pode ser reduzido (compactado).

[056] Além disso, se a conexão elétrica entre o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 apresenta uma estrutura de barramento, é possível reduzir a distância entre o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5. Portanto, os comprimentos do barramento P de corrente contínua 57 e do barramento N de corrente contínua 58 que se estendem a partir do capacitor suavizador 5 são reduzidos. Assim, é possível reduzir o custo do barramento P de corrente contínua 57 e do barramento N de corrente contínua 58.

[057] Na primeira forma de realização, quando as localizações nas quais o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 são fixados ao módulo de energia 4 pelos parafusos de fixação DC 43 são os pontos de fixação de barramento 9B, os pontos de fixação de barramento 9B servem tanto para os propósitos de conexão elétrica quanto para fixação do capacitor. Assim, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como um ponto de fixação do capacitor 9C.

[058] Por exemplo, existem casos em que o número de pontos de fixação do capacitor diminui, devido a um arranjo dos pontos de fixação do capacitor que evitam as partes de canto do capacitor. Isto é, a fixação de quatro pontos se torna a fixação de três pontos. Como um resultado, existe o risco de que a força com a qual o capacitor é fixado à caixa seja reduzida. Além disso, no dispositivo inversor convencional, não houve uma divulgação em que um ponto de fixação de barramento seja ajustado como um ponto de fixação do capacitor.

[059] Ao contrário, na primeira forma de realização, os pontos de fixação de barramento 9B servem para o propósito duplo de conexão elétrica e fixação do capacitor. Assim, os pontos de fixação de barramento 9B são configurados para que sejam pontos de fixação do capacitor 9C. Isto é, por meio do ajuste dos pontos de fixação de barramento 9B como pontos de fixação do capacitor 9C, o número dos pontos de fixação do capacitor 9C não diminui e a fixação de quatro pontos é obtida. Portanto, é possível garantir a força geral de fixação dos pontos de fixação do capacitor 9C com respeito ao capacitor suavizador 5.

[060] Na primeira forma de realização, o ponto de fixação do capacitor 9C é fornecido na posição periférica externa de cada lado 5b do capacitor suavizador 5. Então, entre os pontos de fixação do capacitor 9C, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como um entre os dois pontos de fixação do capacitor 9C dispostos em diagonal.

[061] Por exemplo, um capacitor suavizador quadrado é considerado e os pontos de fixação do capacitor são fornecidos na posição periférica externa de cada lado do capacitor suavizador, tornando a configuração uma fixação de quatro pontos. Neste caso, visto que todos os quatro pontos são pontos de fixação diretos, a força geral de fixação dos pontos de fixação do capacitor 9C com respeito à caixa é relativamente alta.

[062] Ao contrário, na primeira forma de realização, entre os pontos de fixação do capacitor 9C, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como um entre os dois pontos de fixação do capacitor 9C dispostos em diagonal. Isto é, ainda que os pontos de fixação de barramento 9B sejam ajustados como um entre os pontos de fixação do capacitor 9C, é possível manter a força de fixação com respeito à caixa 30 equivalente à caixa na qual todos os quatro pontos são pontos de fixação diretos. Consequentemente, é possível tornar a força geral de fixação dos pontos de fixação do capacitor 9C com respeito à caixa 30 equivalente à força de fixação na qual todos os quatro pontos são pontos de fixação diretos, eliminando um entre os pontos de fixação do capacitor 9C. Além disso, apenas três pontos de fixação do capacitor 9C são necessários.

[063] Na primeira forma de realização, a superfície na qual o barramento P de corrente contínua 57 e o terminal P 4P são fixados e a superfície na qual o barramento N de corrente contínua 58 e o terminal N 4N são fixados são a superfície de fixação de barramento 10. Além disso, quando a superfície a partir da qual o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 se estendem a partir do capacitor suavizador 5 é definida como a superfície superior 51a, a posição de altura da superfície de fixação de barramento 10 está em uma posição próxima da posição de altura da superfície superior 51a. Isto é, tornando as posições de altura da superfície de fixação de barramento 10 e a superfície superior 51a próximas, é possível diminuir a distância entre o barramento P de corrente contínua 57 e o terminal P 4P e a distância entre o barramento N de corrente contínua 58 e o terminal N 4N. Portanto, os comprimentos do barramento P de corrente contínua 57 e do barramento N de corrente contínua 58 que se estendem a partir do capacitor suavizador 5 são reduzidos. Consequentemente, é possível reduzir ainda mais o custo do barramento P de corrente contínua 57 e do barramento N de corrente contínua 58.

[064] Na primeira forma de realização, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 apresentam a primeira parte curvada 101 que se estende para cima a partir da superfície superior 51a na direção vertical e é curvada no meio na direção horizontal (lado direito). O barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 apresentam uma segunda parte curvada 102 que se estende a partir da primeira parte curvada 101 na direção horizontal e é curvada a jusante no meio na direção vertical. O barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 apresentam uma terceira parte curvada 103 que se estende a partir da segunda parte curvada 102 na direção vertical e é curvada no meio na direção horizontal (lado direito) sobre o lado oposto da primeira parte curvada 101 (lado oposto da direção em que a primeira parte curvada 101 está posicionada). O barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 se estendem na direção horizontal a partir da terceira parte curvada 103 até o terminal P 4P do módulo de energia 4.

[065] Por exemplo, existem casos em que o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 são deslocados em relação um ao outro, devido à vibração do motor/gerador 11 ou semelhantes. Neste caso, visto que o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 apresentam a primeira parte curvada 101, a segunda parte curvada 102 e a terceira parte curvada 103, o deslocamento relativo pode ser absorvido. Neste caso, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 podem evitar a concentração de tensão nos pontos de fixação de barramento 9B em comparação a um barramento que não apresenta parte curvada ou um barramento que apresenta apenas uma parte curvada. Assim, é possível aperfeiçoar a durabilidade e confiabilidade da parte de conexão de alta voltagem 8.

[066] Os efeitos serão agora descritos. Os efeitos listados abaixo podem ser obtidos pelo dispositivo inversor 3A da primeira forma de realização.

[067] (1) A caixa 30, o módulo semicondutor (módulo de energia 4), o capacitor suavizador 5 e a parte de conexão de alta voltagem 8 são fornecidos. O módulo semicondutor (módulo de energia 4) é alojado na caixa 30. O capacitor suavizador 5 é fixado à caixa 30 pelos parafusos de fixação (parafuso de fixação de capacitor 54) e suprime as flutuações de voltagem. Na parte de conexão de alta voltagem 8, o módulo semicondutor (módulo de energia 4) e o capacitor suavizador 5 são eletricamente conectados. Quando as localizações nas quais o capacitor suavizador 5 é fixado à caixa 30 pelos parafusos de fixação (parafusos de fixação de capacitor 54) são os pontos de fixação do capacitor 9C, os pontos de fixação do capacitor 9C estão dispostos nas posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5. O módulo semicondutor (módulo de energia 4) e o capacitor suavizador 5 são aproximados na parte de conexão de alta voltagem 8. Por esta razão, é possível fornecer o dispositivo de conversão de energia (dispositivo inversor 3A) que pode realizar a redução de tamanho do dispositivo de conversão de energia (dispositivo inversor 3A).

[068] (2) O capacitor suavizador 5 apresenta barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58). Na parte de conexão de alta voltagem 8, os barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58) e o módulo semicondutor (módulo de energia 4) são eletricamente conectados por meio da fixação de parafusos (parafusos de fixação DC 43). Quando as localizações nas quais os barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58) são fixados ao módulo semicondutor (módulo de energia 4) pelos parafusos de fixação (parafusos de fixação DC 43) são os pontos de fixação de barramento 9B, os pontos de fixação de barramento 9B servem para o propósito duplo de conexão elétrica e fixação do capacitor. Os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como um ponto de fixação do capacitor 9C. Por esta razão, além do efeito de (1), é possível garantir a força geral de fixação dos pontos de fixação do capacitor 9C com respeito ao capacitor suavizador 5.

[069] (3) O capacitor suavizador 5 é quadrado. O ponto de fixação do capacitor 9C é fornecido na posição periférica externa de cada lado 5c do capacitor suavizador 5. Dos pontos de fixação do capacitor 9C, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como um entre os dois pontos de fixação do capacitor 9C dispostos em diagonal. Por esta razão, além do efeito de (2), é possível tornar a força geral de fixação dos pontos de fixação do capacitor 9C com respeito à caixa 30 equivalente à força de fixação na qual todos os quatro pontos são pontos de fixação diretos, eliminando um entre os pontos de fixação do capacitor 9C.

[070] (4) O capacitor suavizador 5 apresenta barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58). O módulo semicondutor (módulo de energia 4) apresenta um terminal (terminal PN 4P, 4N) que é fixado com os barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58). A superfície na qual o terminal (terminal PN 4P, 4N) e os barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58) são fixados é definida como a superfície de fixação de barramento 10. Então, quando a superfície a partir da qual os barramentos se estendem a partir do capacitor suavizador 5 é definida como a superfície de extensão (superfície superior 51a), a posição de altura da superfície de fixação de barramento 10 está em uma posição próxima da posição de altura da superfície de extensão (superfície superior 51a). Portanto, além dos efeitos de (1) a (3), é possível reduzir ainda mais o custo do barramento P de corrente contínua 57 e do barramento N de corrente contínua 58.

[071] (5) A superfície a partir da qual os barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58) se estendem a partir do capacitor suavizador 5 é definida como a superfície de extensão (superfície superior 51a). Neste caso, os barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58) apresentam a primeira parte curvada 101 que se estende para cima a partir da superfície de extensão (superfície superior 51a) na direção vertical e é curvada no meio na direção horizontal (lado direito). Além disso, os barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58) apresentam uma segunda parte curvada 102 que se estende a partir da primeira parte curvada 101 na direção horizontal e é curvada a jusante no meio na direção vertical. Além disso, os barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58) apresentam uma terceira parte curvada 103 que se estende a partir da segunda parte curvada 102 na direção vertical e que é curvada no meio na direção horizontal (lado direito) sobre o lado oposto da primeira parte curvada 101. Os barramentos (o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58) se estendem na direção horizontal a partir da terceira parte curvada 103 até o terminal (terminal PN 4P, 4N) do módulo semicondutor (módulo de energia 4). Por esta razão, além dos efeitos de (2) a (4), é possível aperfeiçoar a durabilidade e a confiabilidade da parte de conexão de alta voltagem 8.

SEGUNDA FORMA DE REALIZAÇÃO

[072] A segunda forma de realização é um exemplo em que dois módulos de energia são eletricamente conectados a um capacitor suavizador e, entre os pontos de fixação do capacitor, dois pontos de fixação do capacitor dispostos em diagonal servem como pontos de fixação de barramento.

[073] A configuração será descrita primeiro. O dispositivo de conversão de energia, de acordo com a segunda forma de realização é aplicado a um dispositivo inversor (um exemplo de um dispositivo de conversão de energia) de um motor/gerador que é montado em um veículo elétrico com alcance estendido (um exemplo de um veículo eletricamente acionado) como uma fonte de acionamento de tráfego ou semelhantes. O veículo elétrico com alcance estendido (EV) apresenta dois motores/geradores e um motor dedicado à geração de energia. O veículo elétrico com alcance estendido usa um entre os dois motores/geradores para trafegar e o outro para geração de energia. A geração de energia é realizada por meio de uma operação regenerativa do motor/gerador para acionamento e o motor/gerador para geração de energia usando o motor como a fonte de acionamento. Além disso, quando uma configuração que apresenta dois propósitos, acionamento e geração de energia (por exemplo, módulo de energia 4), é descrita, quando nem acionamento nem geração de energia são referidos especificamente, a descrição diz respeito ao que é comum a ambas as configurações, uso de acionamento e geração de energia. A “configuração de circuito do sistema de acionamento”, a “configuração do dispositivo inversor” e a “configuração dos componentes principais” serão separadamente descritas abaixo com respeito à configuração da segunda forma de realização.

CONFIGURAÇÃO DE CIRCUITO DO SISTEMA DE ACIONAMENTO

[074] A Figura 6 ilustra um diagrama de circuito de um sistema de acionamento de um veículo elétrico ao qual um dispositivo inversor, de acordo com a segunda forma de realização, é aplicado. A configuração de circuito do sistema de acionamento, de acordo com a segunda forma de realização, será descrita abaixo com referência à Figura 6.

[075] O sistema de acionamento 1B compreende um dispositivo inversor 3B e dois motores/geradores 11, um para acionamento e outro para geração de energia. A ilustração e descrição da fonte de energia DC 2 (bateria de alta potência) foram omitidas. Além disso, o sistema de acionamento 1B é obtido por meio da adição do motor/gerador 11 para geração de energia ao sistema de acionamento 1A da primeira forma de realização.

[076] O dispositivo inversor 3B converte energia DC fornecida a partir da fonte de energia DC 2 em energia AC e emite a energia elétrica convertida ao motor/gerador 11 para acionamento. Além disso, o dispositivo inversor 3B converte a energia AC gerada pelo motor/geradores 11 para acionamento e para geração de energia na energia DC e emite a energia elétrica convertida à fonte de energia DC 2. O dispositivo inversor 3B inclui dois módulos de energia 4 (módulos semicondutores) para acionamento e para geração de energia, um capacitor suavizador 5 e duas linhas trifásicas 6 para acionamento e para geração de energia. O dispositivo inversor 3B é obtido por meio da adição do módulo de energia 4 para geração de energia e da linha trifásica 6 para geração de energia ao dispositivo inversor 3A da primeira forma de realização. Além disso, a linha trifásica 6 para geração de energia é a mesma que a linha trifásica 6 da primeira forma de realização.

[077] O módulo de energia 4 para geração de energia converte a energia DC da energia regenerativa (energia AC) do motor/gerador 11 por meio de uma operação regenerativa do motor/gerador 11 para geração de energia, que é fornecida à fonte de energia DC 2; assim, a fonte de energia DC 2 é carregada pela energia regenerativa do motor/gerador 11. As outras configurações são as mesmas que aquelas do módulo de energia 4 da primeira forma de realização.

[078] O capacitor suavizador 5 suaviza as voltagens de entrada/saída do lado DC dos circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W fornecidos nos dois módulos de energia 4 para acionamento e para geração de energia. Isto é, um capacitor suavizador 5 suaviza as voltagens de entrada/saída dos dois módulos de energia 4.

[079] O motor/gerador 11 para geração de energia é um motor síncrono, por exemplo, com um ímã permanente embutido no rotor e uma bobina de estator enrolada em torno do estator. O motor/gerador 11 gera energia usando um motor, que não é mostrado, como uma fonte de energia. Por esta razão, o motor/gerador 11 para geração de energia realiza operação regenerativa usando o motor como uma fonte de energia.

[080] As outras configurações são as mesmas que a “Configuração de circuito do sistema de acionamento” da primeira forma de realização, de modo que as configurações correspondentes foram atribuídas aos mesmos símbolos de referência e suas descrições foram omitidas. Além disso, as ilustrações e descrições das configurações não ilustradas na Figura 6 foram omitidas.

CONFIGURAÇÃO DO DISPOSITIVO INVERSOR

[081] A Figura 7 é uma vista plana do dispositivo inversor, de acordo com a segunda forma de realização. O dispositivo inversor 3B, de acordo com a segunda forma de realização, será descrito abaixo com referência à Figura 7.

[082] O dispositivo inversor 3B apresenta uma caixa 30 para alojar o módulo de energia 4 e semelhantes. A Figura 7 mostra apenas a superfície inferior da caixa 30. A caixa 30 está disposta, por exemplo, em uma posição acima dos dois motores/geradores 11 para acionamento e para geração de energia. Os dois módulos de energia 4 para acionamento e para geração de energia, o capacitor suavizador 5 e as duas linhas trifásicas 6 para acionamento e para geração de energia são alojados dentro da caixa 30. As duas placas de circuito 7 para acionamento e para geração de energia, duas partes de conexão de alta voltagem 8 para acionamento e para geração de energia, o barramento P 12, o barramento N 13 e dois refrigeradores 14 para acionamento e para geração de energia também são alojados dentro da caixa 30.

[083] Os módulos de energia 4 estão dispostos paralelamente ao capacitor suavizador 5 e são fixados aos refrigeradores 14 pelos parafusos de fixação PM 41. O módulo de energia 4 para acionamento está disposto sobre o lado direito do capacitor suavizador 5 e o módulo de energia 4 para geração de energia está disposta sobre o lado esquerdo do capacitor suavizador 5. Além disso, o resfriador 14 é fornecido abaixo da placa de circuito 7 na direção Z (direção ortogonal ao plano do papel na Figura 7, direção vertical). O resfriador 14 é fixado à caixa 30 por meio de parafusos de fixação de resfriador, não mostrados. Da mesmo maneira que na primeira forma de realização, o resfriador 14 apresenta uma trajetória de fluxo de refrigerante através da qual um refrigerante (tal como água de resfriamento) flui. Ilustrações e descrições da trajetória de afluência do refrigerante e da trajetória de escoamento do refrigerante que conectam o resfriador 14 ao exterior foram omitidas.

[084] Embora os arranjos dos circuitos de braço de fase U, V e W 40U, 40V, 40W dos dois módulos de energia 4 para acionamento e para geração de energia sejam diferentes, a descrição da configuração específica é a mesma que na primeira forma de realização. Isto é, com o capacitor suavizador 5 no meio, as configurações para geração de energia, isto é, o módulo de energia 4 para geração de energia, e outras configurações para geração de energia, estão dispostas no lado esquerdo, e as configurações para acionamento, isto é, o módulo de energia 4 para acionamento e outras configurações para acionamento estão dispostos no lado direito. A conexão elétrica entre os módulos de energia 4 e o motor/geradores 11 é a mesma que na primeira forma de realização; isto é, os componentes para acionamento são interconectados e os componentes para geração de energia são interconectados.

[085] O capacitor suavizador 5 está disposto entre os dois módulos de energia 4 para acionamento e para geração de energia. Isto é, os dois módulos de energia 4 estão dispostos nos dois lados do capacitor suavizador 5. Neste relatório, a parte onde o módulo de energia 4 para acionamento e o capacitor suavizador 5 são eletricamente conectados é a parte de conexão de alta voltagem 8 para acionamento (lado direito do capacitor suavizador 5). Além disso, a parte onde o módulo de energia 4 para geração de energia e o capacitor suavizador 5 são eletricamente conectados é a parte de conexão de alta voltagem 8 para geração de energia (lado esquerdo do capacitor suavizador 5). Embora as ilustrações do barramento P de fonte de energia 55 e o barramento N de fonte de energia 56 tenham sido omitidos, o barramento P de fonte de energia 55 e o barramento N de fonte de energia 56 são conectados à fonte de energia DC 2.

[086] As outras configurações são as mesmas que a “Configuração do dispositivo inversor” na primeira forma de realização, de modo que as configurações correspondentes foram atribuídas aos mesmos símbolos de referência e as descrições das mesmas foram omitidas. Além disso, as ilustrações e descrições das configurações não ilustradas na Figura 7 foram omitidas.

CONFIGURAÇÃO DOS COMPONENTES PRINCIPAIS

[087] Os componentes principais da segunda forma de realização serão descritos abaixo com referência às Figuras 4 e 7.

[088] O capacitor suavizador 5 inclui o corpo de capacitor paralelepipédico retangular 51, duas partes de fixação de capacitor 52, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58. Ilustrações e descrições do barramento P de fonte de energia 55 e do barramento N de fonte de energia 56 foram omitidas.

[089] Conforme mostrado nas Figuras 2 e 3, uma entre as partes de fixação de capacitor 52 é fornecida na posição periférica externa de cada um entre os lados frontais e traseiros 5b do corpo do capacitor 51. As partes de fixação de capacitor 52 são fornecidas nas posições periféricas externas dos dois lados 5b entre os quatro lados 5b do capacitor suavizador 5. Isto é, as partes de fixação de capacitor 52 estão dispostas nas posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5.

[090] Conforme mostrado na Figura 7, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 se estendem respectivamente para fora do lado esquerdo e do lado direito da superfície superior 51a do corpo do capacitor 51. O barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 se estendem a partir do lado esquerdo para o lado esquerdo para geração de energia. Isto é, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 no lado esquerdo se estendem a partir do capacitor suavizador 5 para o módulo de energia 4 para geração de energia. O barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 se estendem a partir do lado direito para o lado direito para acionamento. Isto é, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 no lado direito se estendem a partir do capacitor suavizador 5 até o módulo de energia 4 para acionamento. Além disso, três entre cada um entre os barramentos P de corrente contínua 57 e os barramentos N de corrente contínua 58 esquerdos e direitos se estendem para fora correspondentes a cada uma entre as fases U, V e W.

[091] As formas do barramento P de corrente contínua 57 e do barramento N de corrente contínua 58 dispostas no lado direito são as mesmo que as formas do barramento P de corrente contínua 57 e do barramento N de corrente contínua 58 da primeira forma de realização. Por outro lado, as formas do barramento P de corrente contínua 57 e do barramento N de corrente contínua 58 dispostas no lado esquerdo são tais que a direção de curva na direção horizontal é oposta na direção esquerda- direita em comparação às formas do barramento P de corrente contínua 57 e do barramento N de corrente contínua 58 da primeira forma de realização. Isto é, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 dispostos no lado esquerdo apresentam a primeira parte curvada 101 que se estende para cima a partir da superfície superior 51a na direção vertical e que é curvada no meio na direção horizontal (lado esquerdo). O mesmo se aplica à terceira parte curvada 103.

[092] A conexão elétrica entre o terminal PN 4P, 4N e o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58, respectivamente, é a mesma que na primeira forma de realização, isto é, os componentes para acionamento são interconectados, e os componentes para geração de energia são interconectados. Além disso, antes que estes elementos sejam conectados, o módulo de energia 4 para acionamento e o capacitor suavizador 5 são aproximados na parte de conexão de alta voltagem 8 para acionamento. O módulo de energia 4 para geração de energia e o capacitor suavizador 5 são aproximados na parte de conexão de alta voltagem 8 para geração de energia. A distância entre o módulo de energia 4 para acionamento e o capacitor suavizador 5 e a distância entre o módulo de energia 4 para geração de energia e o capacitor suavizador 5 são distâncias para as quais o espaço para uma ferramenta não precisa ser considerado (por exemplo, cerca de vários milímetros). Da mesma maneira que na primeira forma de realização, o barramento P de corrente contínua 57 e o terminal P 4P depois são conectados ao barramento N de corrente contínua 58 e o terminal N 4N.

[093] Neste relatório, os pontos de fixação de barramento 9B da segunda forma de realização serão descritos. Os pontos de fixação de barramento 9B, de acordo com a segunda forma de realização, estão dispostos nos lados esquerdos e direitos do capacitor suavizador 5. Seis pontos de fixação de barramento 9B estão dispostos em cada um entre os dois lados.

[094] Em seguida, a configuração detalhada dos pontos de fixação do capacitor, de acordo com a segunda forma de realização será descrita abaixo com referência à Figura 7. Os pontos de fixação do capacitor 9C são fornecidos nas posições periféricas externas e nas partes centrais dos dois lados 5b (frontais/traseiros) para fora dos quatro lados 5b do capacitor suavizador 5. Isto é, os pontos de fixação do capacitor 9C estão dispostos nas posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5. Os pontos de fixação do capacitor 9C são pontos de fixação diretos nos quais o capacitor suavizador 5 é fixado à caixa 30 pelos parafusos de fixação de capacitor 54.

[095] Além disso, os pontos de fixação de barramento 9B são fornecidos nas posições periféricas externas dos dois lados remanescentes 5b (lado esquerdo/lado direito) para fora dos quatro lados 5b do capacitor suavizador 5. Isto é, os pontos de fixação de barramento 9B estão dispostos nas posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5.

[096] Neste relatório, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 e o terminal PN 4P, 4N são fixados ao módulo de energia 4 pelo parafuso de fixação DC 43. Como um resultado, o módulo de energia 4 e o capacitor suavizador 5 são eletricamente conectados. Além disso, o módulo de energia 4 é fixado ao resfriador 14 por meio de parafusos de fixação PM 41. Além disso, o resfriador 14 é fixado à caixa 30 por meio de parafusos de fixação de resfriador, que não são mostrados. Portanto, os pontos de fixação de barramento 9B são pontos de fixação indiretos que são fixados à caixa 30 por intermédio do módulo de energia 4 e do resfriador 14.

[097] Desta maneira, os pontos de fixação de barramento 9B servem para os propósitos de conexão elétrica e de fixação do capacitor. Além disso, com seis pontos de fixação de barramento 9B dispostos cada um à esquerda e à direita, é possível fornecer a mesma capacidade de fixação que os pontos de fixação do capacitor 9C como pontos de fixação diretos. Como um resultado, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como um ponto de fixação do capacitor 9C. Isto é, conforme mostrado na Figura 2, entre os quatros pontos de fixação do capacitor 9C, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como os dois pontos de fixação do capacitor 9C dispostos em diagonal (posições opostas) na direção esquerda-direita.

[098] As outras configurações são as mesmas que a “Configuração dos componentes principais” na primeira forma de realização, de modo que as configurações correspondentes foram atribuídas aos mesmos símbolos de referência e as descrições das mesmas foram omitidas. Além disso, as ilustrações e descrições das configurações não ilustradas na Figura 7 foram omitidas.

[099] As ações são descrito a seguir. “Ação de geração de problema” será descrita em relação à ação do dispositivo inversor 3B, de acordo com a segunda forma de realização, da mesma maneira que na primeira forma de realização. Portanto, as ilustrações e descrições foram omitidas. Com respeito ao dispositivo inversor 3B, de acordo com a segunda forma de realização, apenas a “ação característica do dispositivo inversor” será descrita abaixo, diferentemente da primeira forma de realização.

[0100] Na segunda forma de realização, o ponto de fixação do capacitor 9C é fornecido na posição periférica externa de cada lado 5b do capacitor suavizador 5. Entre os pontos de fixação do capacitor 9C, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como os dois pontos de fixação do capacitor 9C dispostos em diagonal.

[0101] Por exemplo, um capacitor suavizador quadrado é considerado e os pontos de fixação do capacitor são fornecidos na posição periférica externa de cada lado do capacitor suavizador, uma configuração de fixação de quatro pontos. Neste caso, visto que todos os quatro pontos são pontos de fixação diretos, a força geral de fixação dos pontos de fixação do capacitor 9C com respeito à caixa é relativamente alta.

[0102] Ao contrário, na segunda forma de realização, entre os pontos de fixação do capacitor 9C, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como os dois pontos de fixação do capacitor 9C dispostos em diagonal. Isto é, ainda que os pontos de fixação de barramento 9B sejam ajustados como dois entre os pontos de fixação do capacitor 9C, é possível manter a força de fixação com respeito à caixa 30 para ser equivalente à caixa em que todos os quatro pontos são pontos de fixação diretos. Consequentemente, é possível tornar a força geral de fixação dos pontos de fixação do capacitor 9C com respeito à caixa 30 equivalente à força de fixação em que todos os quatro pontos são pontos de fixação diretos, eliminando dois entre os pontos de fixação do capacitor 9C. Além disso, apenas dois pontos de fixação do capacitor 9C são exigidos.

[0103] Além disso, se, por exemplo, um motor/gerador for adicionado à primeira forma de realização, um módulo de energia e um capacitor suavizador precisariam ser novamente fornecidos. Isto aumentaria o volume e, assim, o tamanho do dispositivo inversor.

[0104] Ao contrário, na segunda forma de realização, o capacitor suavizador 5 para suavizar as voltagens de entrada/saída é compartilhado entre os dois módulos de energia 4.

[0105] Além disso, se o capacitor suavizador 5 for simplesmente compartilhado, conforme descrito em “ação de geração de problema” da primeira forma de realização, quando as quatro partes de canto do capacitor suavizador forem parafusadas, um espaço para uma ferramenta deve ser fornecido entre o módulo semicondutor e o capacitor. Isto aumentaria o volume e, assim, o tamanho do dispositivo inversor.

[0106] Ao contrário, de acordo com a segunda forma de realização, no dispositivo inversor 3B que apresenta os dois módulos de energia 4 e o capacitor suavizador 5, os pontos de fixação do capacitor 9C estão dispostos em posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5. Além disso, os dois módulos de energia 4 e o capacitor suavizador 5 são aproximados nas partes de conexão de alta voltagem 8. Isto é, visto que os pontos de fixação do capacitor 9C estão dispostos nas posições que evitam as partes de canto 5a do capacitor suavizador 5, não é necessário fornecer espaço para uma ferramenta entre os dois módulos de energia 4 e o capacitor suavizador 5. Por esta razão, a distância entre o módulo de energia 4 para acionamento e o capacitor suavizador 5 e a distância entre o módulo de energia 4 para geração de energia e o capacitor suavizador 5 são reduzidas. Consequentemente, o dispositivo inversor 3B pode ser reduzido (compactado).

[0107] Desta maneira, na segunda forma de realização, em uma configuração que apresenta os dois módulos de energia 4, o capacitor suavizador 5 é compartilhado. Além disso, na segunda forma de realização, os dois módulos de energia 4 e o capacitor suavizador 5 são aproximados nas partes de conexão de alta voltagem 8. O dispositivo inversor 3B, assim, pode ser reduzido (compactado). Além disso, apenas dois pontos de fixação do capacitor 9C são exigidos.

[0108] Os efeitos serão agora descritos. Os efeitos listados em (1), (2), (4) e (5) da primeira forma de realização podem ser obtidos pelo dispositivo inversor 3B da segunda forma de realização. Além disso, o efeito (6) listado abaixo pode ser obtido pelo dispositivo inversor 3B da segunda forma de realização.

[0109] (6) O capacitor suavizador 5 é quadrado. O ponto de fixação do capacitor 9C é fornecido na posição periférica externa de cada lado 5b do capacitor suavizador 5. Entre os pontos de fixação do capacitor 9C, os pontos de fixação de barramento 9B são ajustados como os dois pontos de fixação do capacitor 9C dispostos em diagonal. Portanto, além do efeito de (2) acima, é possível tornar a força geral de fixação dos pontos de fixação do capacitor 9C com respeito à caixa 30 equivalente à força de fixação em que todos os quatro pontos são pontos de fixação diretos, eliminando dois entre os pontos de fixação do capacitor 9C.

[0110] O dispositivo de conversão de energia da presente invenção foi descrito acima com base na primeira e segunda formas de realização, mas configurações específicas do mesmo não são limitadas a estas formas de realização, e várias modificações e adições ao projeto podem ser feitas sem divergir do escopo da invenção, de acordo com cada reivindicação nas Reivindicações.

[0111] Na primeira e segunda formas de realização, exemplos foram mostrados nos quais os pontos de fixação de barramento 9B são fornecidos na posição periférica externa de pelo menos um lado 5b dos quatro lados 5b do capacitor suavizador 5. Entretanto, a invenção não é limitada desta maneira. Por exemplo, o ponto de fixação do capacitor pode estar disposto na posição periférica externa de cada lado do capacitor suavizador e todos os quatro pontos feitos pontos de fixação diretos. O efeito descrito em (1) acima pode ser obtido com este tipo de configuração.

[0112] Na primeira forma de realização, um exemplo foi mostrado no qual os pontos de fixação do capacitor 9C são fornecidos nas posições periféricas externas e nas partes centrais dos três lados 5b (frontal/traseiro/esquerdo) dos quatro lados 5b do capacitor suavizador 5. Além disso, na segunda forma de realização, um exemplo foi mostrado no qual os pontos de fixação do capacitor 9C são fornecidos nas posições periféricas externas e nas partes centrais dos dois lados 5b (frontal/traseiro) dos quatro lados 5b do capacitor suavizador 5. Entretanto, a invenção não é limitado desta maneira. Por exemplo, os pontos de fixação do capacitor 9C podem ser fornecidos em partes, exceto as posições periféricas externas e as partes centrais dos lados 5b do capacitor suavizador 5. Em resumo, os pontos de fixação do capacitor 9C precisam ser apenas fornecidos na posição periférica externa de cada um entre os lados 5b do capacitor suavizador 5. O efeito descrito em (3) ou (6) acima pode ser obtido com este tipo de configuração.

[0113] Na primeira e segunda formas de realização, exemplos foram mostrados nos quais a posição de altura da superfície superior 51a é uma posição próxima (posição vizinha) da posição de altura da superfície de fixação de barramento 10. Entretanto, a invenção não é limitada desta maneira. Por exemplo, a posição de altura da superfície de fixação de barramento pode ser a mesma posição que a posição de altura da superfície superior (a mesma posição 10A na Figura 4). Em outras palavras, é suficiente se a posição de altura da superfície de fixação de barramento for a mesma posição ou uma posição vizinha da posição de altura da superfície superior. Especificamente, a posição de altura da superfície de fixação de barramento pode ser a mesma posição 10A que a posição de altura da superfície superior ou pode ser qualquer posição de altura dentro do alcance a partir da posição vizinha superior 10B até a posição vizinha inferior 10C. O efeito descrito em (4) acima pode ser obtido com este tipo de configuração.

[0114] Na primeira e segunda formas de realização, o barramento P de corrente contínua 57 e o barramento N de corrente contínua 58 apresentam a primeira parte curvada 101 que se estende para cima a partir da superfície superior 51a na direção vertical e que é curvada no meio na direção horizontal (lado direito). O barramento P de corrente contínua 57 apresenta uma segunda parte curvada 102 que se estende a partir da primeira parte curvada 101 na direção horizontal e que é curvada a jusante no meio na direção vertical. O barramento P de corrente contínua 57 apresenta uma terceira parte curvada 103 que se estende a partir da segunda parte curvada 102 na direção vertical e que é curvada no meio na direção horizontal (lado direito) sobre o lado oposto da primeira parte curvada 101 (lado oposto da direção em que a primeira parte curvada 101 está posicionada). Um exemplo foi mostrado no qual o barramento P de corrente contínua 57 se estende na direção horizontal a partir da terceira parte curvada 103 até o terminal P 4P do módulo de energia 4. Entretanto, a invenção não é limitada desta maneira. Por exemplo, a forma do barramento P de corrente contínua e o barramento N de corrente contínua pode ser tal que uma primeira parte curvada se estende para cima a partir da superfície superior na direção vertical e é curvada no meio na direção horizontal. O barramento P de corrente contínua e o barramento N de corrente contínua podem se estender na direção horizontal a partir da primeira parte curvada até o terminal P e o terminal N do módulo de energia.

[0115] Na primeira e segunda formas de realização, exemplos foram mostrados nos quais o dispositivo de conversão de energia, de acordo com a presente divulgação, é aplicado aos dispositivos inversores 3A, 3B que são usados como um dispositivo de conversão AC/DC do motor/gerador 11. Entretanto, o dispositivo de conversão de energia, de acordo com a presente divulgação, pode ser aplicado a vários dispositivos de conversão de energia, além de um dispositivo inversor, contanto que o dispositivo de conversão de energia compreenda um módulo semicondutor, um capacitor suavizador e uma parte de conexão de alta voltagem. Além disso, a invenção não é limitada a um dispositivo inversor que é montado em um veículo eletricamente acionado, tal como um veículo elétrico (um exemplo de um veículo eletricamente acionado).

Claims

1. Dispositivo de conversão de energia (3A) compreendendo: uma caixa (30); um módulo semicondutor (4) que é alojado na caixa; um capacitor suavizador (5) que está disposto em paralelo com o módulo semicondutor, que é fixado à caixa por parafusos de fixação (54) e que suprime flutuações de voltagem; e uma parte de conexão de alta voltagem (8) à qual o módulo semicondutor e o capacitor suavizador são eletricamente conectados, em que localizações nas quais o capacitor suavizador é fixado à caixa pelos parafusos de fixação correspondem a pontos de fixação do capacitor (9C), os pontos de fixação do capacitor estão dispostos nas posições que evitam partes de canto (5a) do capacitor suavizador, e o capacitor suavizador tem um barramento (57, 58), CARACTERIZADO pelo fato de que o barramento e o módulo semicondutor são eletricamente conectados por parafusos de fixação (43) na parte de conexão de alta voltagem, localizações nas quais o barramento é fixado ao módulo semicondutor pelos parafusos de fixação correspondem a pontos de fixação de barramento (9B), os pontos de fixação de barramento servem para um propósito duplo de uma conexão elétrica e uma fixação do capacitor, e os pontos de fixação de barramento são os pontos de fixação do capacitor.

2. Dispositivo de conversão de energia (3A), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o capacitor suavizador (5) é quadrado em formato, um entre os pontos de fixação do capacitor (9C) é fornecido em uma posição periférica externa em cada lado do capacitor suavizador, e entre os pontos de fixação do capacitor, um ou ambos de dois entre os pontos de fixação do capacitor dispostos em posições opostas são ajustados como os pontos de fixação de barramento (9B).

3. Dispositivo de conversão de energia (3A), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo semicondutor (4) tem um terminal (4P, 4N) que é fixado ao barramento (57, 58), e uma superfície na qual o terminal e o barramento são fixados corresponde a uma superfície de fixação de barramento (10) e uma superfície na qual o barramento se estende para fora a partir do capacitor suavizador (5) corresponde a uma superfície de extensão (51a), uma posição de altura da superfície de fixação de barramento é uma mesma posição ou uma posição adjacente de uma posição de altura da superfície de extensão.

4. Dispositivo de conversão de energia (3A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que quando uma superfície na qual o barramento (57, 58) se estende para fora a partir do capacitor suavizador (5) é uma superfície de extensão (51a), o barramento: tem uma primeira parte curvada (101) que se estende para cima a partir da superfície de extensão em uma direção vertical e que é curvada em um meio em uma direção horizontal, tem uma segunda parte curvada (102) que se estende a partir da primeira parte curvada na direção horizontal e que é curvada a jusante em um meio na direção vertical, tem uma terceira parte curvada (103) que se estende a partir da segunda parte curvada na direção vertical e que é curvada em um meio na direção horizontal em um lado oposto da primeira parte curvada, e se estende na direção horizontal a partir da terceira parte curvada até um terminal do módulo semicondutor (4).