CN103129363B - 动力控制单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使母线的散热精度提高的动力控制单元。动力控制单元(30)具备:配置在散热器(50)的上表面的电力转换模块(60);由第一平面板状部(200)、第二平面板状部(204)、在所述第一平面板状部与所述第二平面板状部之间设置的弯曲部(202)形成的三相端子(64);设置在所述散热器的上表面且对所述第二平面板状部进行支承的三相端子台(66),其中,所述第一平面板状部与所述电力转换模块的三相输出端子(148)的接触面(210)接触固定,所述第二平面板状部与所述三相端子台的固定面(212)接触固定,在将所述第二平面板状部固定的状态下解除所述第一平面板状部的固定时,在所述第一平面板状部与所述接触面之间形成规定的间隙。
Description
技术领域
本发明涉及经由母线将三相交流电向外部供给的动力控制单元。
背景技术
在下述所示的专利文献1中记载有如下结构:将具有三个端子的连接器设置在收纳三相逆变器及控制电路的壳体的壁部,并利用三个母线将该三个端子和三相逆变器进行连接,从而将该三相逆变器所转换后的三相的交流电从该三个端子输出。另外,记载有如下结构:在所述壳体的底面设置冷却装置,并将与壳体的壁部一体形成的散热板从所述三个端子及所述三个母线隔开规定距离设置。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2007-259596号公报
然而,由于与所述壁部一体成形的所述散热板不与所述母线连接,因此无法使所述母线的热量有效地散热。另外,虽然通过使所述母线和所述散热板接触,能够有效地使母线的热量散热,但在实际的制造工序中,在产品的形状上产生误差,从而所述母线与所述散热板的接触变差,由此,散热性能会降低。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种使母线的散热精度提高的动力控制单元。
本发明提供一种动力控制单元,其搭载于车辆,其特征在于,具备:电力转换模块,其配置在固定构件的上表面,将直流电转换为三相的交流电;三相端子,其至少由第一平面板状部、与所述第一平面板状部平行地设置的第二平面板状部、在所述第一平面板状部与所述第二平面板状部之间设置的弯曲部形成;三相端子台,其设置在所述固定构件的上表面,从下方支承所述第二平面板状部,其中,在所述电力转换模块上设有用于输出三相的交流电的三相输出端子,在所述三相端子的一端侧设置的所述第一平面板状部以与所述三相输出端子的接触面相互平行的方式进行接触固定,在所述三相端子的另一端侧设置的所述第二平面板状部以与所述三相端子台的固定面相互平行的方式进行接触固定,所述三相端子的所述另一端成为用于与外部电气设备连接的连接端子,以在所述第二平面板状部与所述三相端子台的所述固定面接触固定的状态下解除所述第一平面板状部与所述三相输出端子的所述接触面的固定时,在所述第一平面板状部与所述三相输出端子的所述接触面之间形成规定的间隙的方式形成所述三相端子。
由此,所述三相端子能够对设置在所述固定构件上的所述三相端子台的所述固定面进行按压,从而所述三相端子与所述三相端子台的密接性提高。
所述固定构件为散热器。因此,所述三相端子的热量经由所述三相端子台并通过所述散热器而效率良好地散热,从而所述三相端子的散热性能提高。
在所述三相端子台上还可以安装对所述三相端子中流动的电流进行检测的电流传感器,且所述三相端子将所述电流传感器贯通。由此,不需要另外设置用于安装所述电流传感器的托架,能够以低成本安装所述电流传感器。另外,由于所述三相端子的散热性能高,因此即使在所述三相端子台上安装电流传感器,所述电流传感器也难以受到所述三相端子的热量的影响,从而能够防止所述电流传感器的检测精度降低。
【发明效果】
根据本发明涉及的动力控制单元,三相端子能够对设置在散热器上的三相端子台的固定面进行按压,从而三相端子与三相端子台的密接性提高。因此,三相端子的热量经由三相端子台并通过散热器而效率良好地散热,从而三相端子的散热性能提高。
附图说明
图1是将实施方式的电动车的简要结构示意化而得到的简要结构立体图。
图2是将实施方式的电动车的简要结构示意化而得到的简要结构侧视图。
图3是图1所示的动力控制单元的外观立体图。
图4是图3所示的动力控制单元的分解立体图。
图5是图4所示的散热器的俯视图。
图6是图4所示的下部壳体的仰视图。
图7是动力控制单元的电路图。
图8是在图5的散热器的上部配置了上部壳体时的俯视图。
图9是动力控制单元的局部剖视图。
图10是图9所示的三相端子的侧视图。
图11是在图9所示的局部剖视图中使三相端子的第一平面板状部和第二平面板状部为同一高度时的动力控制单元的局部侧视图。
【符号说明】
10…电动车
12…车身
18…电池
28…行驶用电动机
30…动力控制单元
34、94a、94b…电源线缆
36、94…电源连接器
38…三相交流电线缆
40、42、42a、42b、42c…电力连接器
50…散热器
52…上部壳体
54…上罩
56…下部壳体
58…下罩
60…电力转换模块
62…快速充电用设备
64、64a、64b、64c…三相端子
66…三相端子台
70…ECU
72…充电设备室
72a…第一开口部
74…熔丝室
74a…第二开口部
76…电力转换室
76a…第三开口部
78…三相端子室
78a…第四开口部
80…电容器模块
82…充电器
84…DC/DC转换器
98a、98b…熔丝
100…二极管
102…第一主接触器
104…第二主接触器
106…预接触器
115a、115b、116、122、124、126、128、132、136、138、140、154a、154b…母线
118…空调压缩机
120…加热器
148…三相输出端子
148a…U相端子
148b…V相端子
148c…W相端子
150、150a、150b、150c…电流传感器
164、166、214…螺栓
200…第一平面板状部
202…弯曲部
204…第二平面板状部
206…倾斜部
208…接触端子
210…接触面
212…固定面
216…贯通孔
具体实施方式
以下,示出优选的实施方式,并参照附图,对具有本发明涉及的动力控制单元的电动车进行详细地说明。
图1是将电动车(车辆)10的简要结构示意化而得到的简要结构立体图,图2是将电动车10的简要结构示意化而得到的简要结构侧视图。需要说明的是,在本实施方式中,以车身12的铅垂方向为上下方向,以与该铅垂方向垂直的方向为水平方向。另外,以电动车10的前进方向为前,以后退方向为后,朝向前进方向而以左方向为左,以右方向为右。
电动车10在车身12内部具备:在前轮14L、14R与后轮16L、16R之间,且在车身12的底部设置的输出高电压的电池18;隔着底板20设置在电池18的上方的车室22;与该车室22分隔而被划分在车身12的前方的电动机室24;覆盖该电动机室24的前围板26;在前围板26的下方,且在设置于该电动机室24中的作为旋转电机的一种的行驶用电动机(外部电气设备)28的上方载置的动力控制单元(PowerControlUnit)30。前围板26具有前围板下部26a和前围板上部26b。前围板26是对电动机室24和车室22进行分隔的构件,具有防止来自电动机室24的污垢、水、气味等的侵入的结构。另外,前围板26对于来自外部的水的侵入,具有不使其向A/C(空调器)配管内流入的水排出功能。
电源线缆34是用于将蓄积在电池18中的电力向动力控制单元30传递的构件,电源线缆34的一端与电池18的电源连接器36连接,另一端与动力控制单元30的电源连接器94(参照图7)连接。动力控制单元30将从电池18供给的直流电转换为三相(U、V、W相)的交流电,并将该转换后的三相的交流电向行驶用电动机28供给,由此对行驶用电动机28进行驱动控制。
动力控制单元30具有将直流电转换为三相交流的电力转换模块60(参照图4、图5、图7)和通过对电力转换模块60进行控制来驱动行驶用电动机28的ECU70(参照图4、图7)。行驶用电动机28与动力控制单元30经由三相交流电线缆(电力供给线)38连接,三相交流电线缆38的一端与行驶用电动机28的电力连接器40连接,三相交流电线缆38的另一端与动力控制单元30的电力连接器42(电力连接器42a、42b、42c)连接。由于使动力控制单元30配置在行驶用电动机28的上方,因此能够缩短高电压的三相交流电线缆38。
图3是动力控制单元30的外观立体图,图4是动力控制单元30的分解立体图。动力控制单元30具有散热器50、设置在散热器50的上部的上部壳体52、覆盖上部壳体52的上部的上罩54、设置在散热器50的下部的下部壳体56、覆盖下部壳体56的下部的下罩58。散热器50、上部壳体52、上罩54、下部壳体56及下罩58构成动力控制单元30的框体。
在散热器50的上表面大致中央设有电力转换模块60,在散热器50的上表面右侧设有从外部对电池18进行充电时使用的快速充电用设备(充电用设备)62、熔丝98a、98b(参照图5、图7)等,在散热器50的左侧上方设有将电力转换模块60和上部壳体52的电力连接器42a、42b、42c连接的三相端子64a、64b、64c(以下,也存在总称为三相端子64的情况)。电力转换模块60将电池18的直流电转换为三相(U、V、W相)的交流电,并将该转换后的各相的交流电向三相端子64a、64b、64c输出。三相端子64a、64b、64c的中间部由在散热器50的上表面左侧设置的三相端子台66从下方支承。该三相端子台66包含热传导性的构件,将三相端子64a、64b、64c的热量向散热器50传递。
电力转换模块60中,在框体内内置具有多个开关元件的开关模块。通过使这多个开关元件接通断开,电力转换模块60将来自电池18的直流电转换为三相的交流电,或者将来自行驶用电动机28的三相的交流电转换为直流电。
通过散热器50和上部壳体52,形成收纳快速充电用设备62的充电设备室72、收纳熔丝98a、98b的熔丝室74、收纳电力转换模块60的电力转换室76、收纳三相端子64a、64b、64c的三相端子室78。充电设备室72具有能够向充电设备室72内进入的在上部壳体52的上表面形成的第一开口部(充电设备室开口部)72a,熔丝室74具有能够向熔丝室74内进入的在上部壳体52的上表面形成的第二开口部(熔丝室开口部)74a,电力转换室76具有能够向电力转换室76内进入的在上部壳体52的上表面形成的第三开口部(电力转换室开口部)76a,三相端子室78具有能够向三相端子室78内进入的在上部壳体52的上表面形成的第四开口部(三相端子室开口部)78a(参照图4、图8)。对所述电力转换模块60进行控制的ECU(控制装置)70在快速充电用设备62的上方设置在充电设备室72内。
上罩54具有覆盖第一开口部72a的第一上罩54a、覆盖第二开口部74a的第二上罩54b、覆盖第三开口部76a的第三上罩54c、覆盖第四开口部78a的第四上罩54d。充电设备室72比熔丝室74、电力转换室76、及三相端子室78形成得高,因此第一开口部72a与第二开口部74a~第四开口部78a相比,形成在高的位置上。
在电力转换模块60的上方且第三开口部76a的下方,具有平滑电容器96(参照图7)的电容器模块80以悬吊的方式安装在上部壳体52的内壁上。平滑电容器96与电力转换模块60电连接,使来自电池18的电力平滑化。电容器模块80是在框体中收纳有平滑电容器96的构件。
在下部壳体56的底面设有对电池18进行充电的充电器82、为了向搭载在电动车10上的低电压系统的设备(电装件)供给低电压的电力而使电池18的电压降压的DC/DC转换器84。DC/DC转换器84及充电器82收纳在长方形的框体内,部件数比DC/DC转换器84的部件数多而容易变大的充电器82的框体比DC/DC转换器84的框体大。
散热器50具有供流体流入的流入部86和使流体流出的流出部88。通过散热器50的底面和下部壳体56的上表面形成供所述流体流动的流路(图示省略)。从流入部86流入的所述流体通过由散热器50和下部壳体56形成的所述流路而从流出部88流出。从流入部86流入的流体通过由散热器50和下部壳体56形成的流路而从流出部88流出。由此,散热器50能够使在散热器50的上表面侧设置的电力转换模块60及快速充电用设备62等、以及在散热器50的下表面侧设置的充电器82及DC/DC转换器84所发出的热量散热而对它们进行冷却。
图5是散热器50的俯视图,图6是下部壳体56的仰视图,图7是动力控制单元30的电路图。
电力转换模块60与电源连接器94(参照图7)连接,且电池18经由电源线缆34与电源连接器94连接,由此电力转换模块60与电池18连接。在电力转换模块60与电池18之间并联地连接有使电压平滑化的电容器模块80的平滑电容器96。电容器模块80通过母线与DC/DC转换器84、充电器82、快速充电用设备62以及熔丝98a、98b电连接。
由此,DC/DC转换器84、充电器82、快速充电用设备62及熔丝98a、98b与电池18连接。母线通过对铜板等金属板进行冲裁加工而形成。快速充电用设备62具有二极管(快速充电用二极管)100、第一主接触器(第一快速充电用接触器)102、第二主接触器(第二快速充电用接触器)104、电阻R及预接触器106。这样,通过将高电压部件(电力转换模块60、DC/DC转换器84、充电器82、快速充电用设备62)收纳在一个框体内,从而能够不使用高电压线缆而通过母线进行连接,能够使动力控制单元30小型化,进而使成本变得低廉。
如图5所示,电容器模块80具有第一正端子110a、第一负端子110b、第二正端子112a、第二负端子112b、第三正端子114a、第三负端子114b,第一正端子110a、第二正端子112a及第三正端子114a相互导通,第一负端子110b、第二负端子112b及第三负端子114b相互导通。第二正端子112a及第二负端子112b经由母线115a、115b及电源线缆94a、94b(参照图6)与电源连接器94连接,由此,第二正端子112a与电池18的正极侧连接,第二负端子112b与电池18的负极侧连接。
电力转换模块60具有与第二正端子112a及第二负端子112b连接的未图示的连接正端子及连接负端子(连接端子),电力转换模块60的所述连接正端子与第二正端子112a和母线115a的一端连接,电力转换模块60的所述连接负端子与第二负端子112b和母线115b的一端连接。电源线缆94a、94b从散热器50的下方通过贯通孔50a、50b而插入到动力控制单元30内,并与母线115a、115b的另一端连接。
第一正端子110a、熔丝98a、98b的一端以及二极管100的负极通过单一的母线116连接,母线116和电池18为同电位。未与第一正端子110a连接的熔丝98a的另一端与空调压缩机(空调用压缩机)118连接,未与第一正端子110a连接的熔丝98b的另一端与加热器120连接(参照图7)。
二极管100的负极经由电阻R、预接触器106与第一主接触器102的一端连接,二极管100的正极通过母线122与第一主接触器102的所述一端连接。第一负端子110b通过母线124与第二主接触器104的一端连接。
如图5及图6所示,第三正端子114a通过母线126、128与充电器82的第四正端子130a连接,并通过母线126、132与DC/DC转换器84的第五正端子134a连接,第三负端子114b通过母线136、138与充电器82的第四负端子130b连接,并通过母线136、140与DC/DC转换器84的第五负端子134b连接。
充电器82的第六正端子142a及第六负端子142b经由线缆92a与连接器92连接,DC/DC转换器84的第七正端子144a及第七负端子144b与向动力控制单元30的外部导出的线缆146连接。由此,由DC/DC转换器84降压后的电力能够通过线缆146向搭载在电动车10上的低电压系统的设备供给。
另外,如图5所示,电力转换模块60具有U相端子148a、V相端子148b、W相端子148c(以下,也存在总称为三相输出端子148的情况),在U相端子148a上连接有三相端子64a,在V相端子148b上连接有三相端子64b,在W相端子148c上连接有三相端子64c。
如图6所示,DC/DC转换器84及充电器82以长度方向彼此正交的方式配置,且DC/DC转换器84的长边与充电器82的短边相邻配置。
通过将与连接器92连接的插头93与商业用插座连接,来将100V或200V的交流电向充电器82供给,从而充电器82对电池18进行普通充电(参照图7)。
需要说明的是,图5所示的参照符号150a、150b、150c是对各三相端子64a、64b、64c中流动的电流进行检测的电流传感器。以下,也存在将电流传感器150a、150b、150c总称为电流传感器150的情况。
图8是在图5的散热器50的上部配置了上部壳体52时的俯视图。需要说明的是,在图8中,省略电容器模块80的图示。在上部壳体52上设有快速充电用连接器152,第一主接触器102的另一端及第二主接触器104的另一端经由母线154a、154b与快速充电用连接器152连接。在快速充电用连接器152上连接有连接器158,该连接器158与在服务区等或供电场所设置的未图示的供给高压的直流电的快速充电器的充电器侧连接器156连接(参照图7)。通过将所述快速充电器的充电器侧连接器156和连接器158连接,从而所述快速充电器对电池18进行快速充电。
图9是动力控制单元30的局部剖视图,图10是图9所示的三相端子64的侧视图。如图9所示,电力转换室76和三相端子室78通过连通孔162连通,三相端子64a、64b、64c的一端通过螺栓(紧固连结构件)164与U相端子148a、V相端子148b、W相端子148c连接,另一端通过该连通孔162而位于三相端子室78中。三相端子64a、64b、64c的所述另一端通过螺栓(紧固连结构件)166与电力连接器42a、42b、42c连接。由此,电力转换模块60的U相端子148a、V相端子148b、W相端子148c与电力连接器42a、42b、42c连接。
与三相端子64a、64b、64c的所述另一端连接的电力连接器42a、42b、42c的连接点设置在比U相端子148a、V相端子148b、W相端子148c高的位置,因此三相端子64a、64b、64c具有从所述一端朝向所述另一端向上方弯曲后水平地延伸的形状。
详细而言,如图10所示,三相端子64(64a、64b、64c)具有:设置在所述一端侧,朝向所述另一端侧水平地延伸的第一平面板状部200;与第一平面板状部200连接而向所述另一端侧设置,且向下方(散热器50方向)弯曲后向上方弯曲的弯曲部202;与弯曲部202连接而向所述另一端侧设置,且在比第一平面板状部200低距离h的高度处朝向所述另一端侧水平地延伸的第二平面板状部204;与第二平面板状部204连接而向所述另一端侧设置,且朝向所述另一端侧向上方延伸的倾斜部206;与倾斜部206连接而向所述另一端侧设置,且沿水平方向延伸的用于与行驶用电动机28连接的接触端子208。
三相端子64的第一平面板状部200以与三相输出端子148(U相端子148a、V相端子148b、W相端子148c)的接触面210相互平行的方式通过螺栓164进行接触固定。另外,三相端子64的第二平面板状部204以与三相端子台66的作为上表面的固定面212相互平行的方式通过螺栓214进行接触固定。接触面210与固定面212相互平行。
需要说明的是,电流传感器150a、150b、150c夹着三相端子64a、64b、64c而通过螺栓214、214、214安装于三相端子台66,三相端子64a、64b、64c将电流传感器150a、150b、150c贯通。详细而言,电流传感器150a、150b、150c具有贯通孔216,三相端子64a、64b、64c插入到电流传感器150a、150b、150c的贯通孔216中。
另外,以使在散热器50上设置的三相输出端子148的接触面210与在散热器50上设置的三相端子台66的固定面212的高度相同的方式形成电力转换模块60。需要说明的是,当因制造过程中的误差,而三相输出端子148的接触面210相对于三相端子台66的固定面212变高或变低时,存在产生公差的情况,但在本实施方式中,作为没有误差来对待。三相输出端子148的接触面210及三相端子台66的固定面212的高度为H。
由于使第二平面板状部204比第一平面板状部200低距离h,因此若在散热器50上未设置三相端子台66的情况下,当通过螺栓164将第一平面板状部200固定于三相输出端子148(U相端子148a、V相端子148b、W相端子148c),且通过螺栓166将接触端子208固定于电力连接器42a、42b、42c时,第二平面板状部204的高度成为比三相端子台66的固定面212的高度H低距离h的高度。相反,在通过螺栓214将第二平面板状部204与三相端子台66的固定面212紧固时,第一平面板状部200比三相输出端子148高距离h。
由于三相端子64具有这样的形状,因此在通过螺栓164将第一平面板状部200固定于三相输出端子148,通过螺栓214将第二平面板状部204固定于三相端子台66,并将接触端子208固定于电力连接器42a、42b、42c时,第二平面板状部204对三相端子台66的固定面212进行按压,因此三相端子64与三相端子台66密接。因而,三相端子64的热量经由三相端子台66并通过散热器50效率良好地散热,从而三相端子64的散热性能提高。
另外,即使在因电力转换模块60的制造工序中的误差,而三相输出端子148的接触面210的高度产生公差,从而三相输出端子148的接触面210变得比三相端子台66的固定面212高时,由于第一平面板状部200与第二平面板状部204的距离h比该公差长,因此三相端子64也与三相端子台66密接,从而能够提高三相端子64的散热性能。需要说明的是,为了进一步提高三相端子64的散热性能,可以在三相端子台66与散热器50的上表面之间夹装导热膏。
相反,如图11所示,若在三相端子64的第一平面板状部200与三相端子64的第二平面板状部204的高度相同的情况下(第一平面板状部200与第二平面板状部204在同一平面上的情况下),三相输出端子148的接触面210的高度产生公差而使三相输出端子148的接触面210比三相端子台66的固定面212高时,螺栓214被三相端子64的第二平面板状部204向上方(图11所示的箭头方向)拉拽,而第二平面板状部204从三相端子台66的固定面212浮起,从而第二平面板状部204与三相端子台66的密接性变差,三相端子64的散热性能降低。需要说明的是,在图11所示的三相端子64上未设置弯曲部202。
这样,由于以第一平面板状部200比第二平面板状部204高距离h的方式形成三相端子64,因此在通过螺栓164将第一平面板状部200固定于三相输出端子148,且通过螺栓214将第二平面板状部204固定于三相端子台66的情况下,第二平面板状部204对三相端子台66的固定面212进行按压,因此三相端子64与三相端子台66的密接性提高。由此,三相端子64的热量经由三相端子台66并通过散热器50效率良好地散热,从而三相端子64的散热性能提高。
另外,由于将电流传感器150安装于三相端子台66,因此不需要另外设置用于安装电流传感器150的托架,能够以低成本安装电流传感器150。另外,由于三相端子64的散热性能高,因此即使在三相端子台66上安装电流传感器150,电流传感器150也难以受到三相端子64的热量的影响,从而能够防止电流传感器150的检测精度的降低、故障。
需要说明的是,在上述实施方式中,弯曲部202具有向下方弯曲后向上方弯曲的形状,但也可以具有向上方弯曲后向下方弯曲的形状,或者为从第一平面板状部200朝向第二平面板状部204倾斜的形状。
以上,利用优选的实施方式对本发明进行了说明,但本发明的技术范围没有限定为上述实施方式所记载的范围。能够对上述实施方式施加各种变更或改良对本领域技术人员而言是不言而喻的。根据权利要求书的记载可知,施加了这样的变形或改良后的方式也包含在本发明的技术范围内。
Claims (3)
1.一种动力控制单元,其搭载于车辆,且在固定构件的上表面配置有电力转换模块,所述电力转换模块将直流电转换为三相的交流电,并且具有用于输出转换后的所述交流电的三相输出端子,
所述动力控制单元的特征在于,具备:
三相端子,其至少由第一平面板状部、与所述第一平面板状部平行地设置的第二平面板状部、在所述第一平面板状部与所述第二平面板状部之间设置的弯曲部形成;
三相端子台,其设置在所述固定构件的上表面,从下方支承所述第二平面板状部,
在所述三相端子的一端侧设置的所述第一平面板状部以与所述三相输出端子的接触面相互平行的方式进行接触固定,在所述三相端子的另一端侧设置的所述第二平面板状部以与所述三相端子台的固定面相互平行的方式进行接触固定,所述三相端子的所述另一端成为用于与外部电气设备连接的连接端子,以在所述第二平面板状部与所述三相端子台的所述固定面接触固定的状态下解除所述第一平面板状部与所述三相输出端子的所述接触面的固定时,在所述第一平面板状部与所述三相输出端子的所述接触面之间形成规定的间隙的方式形成所述三相端子。
2.根据权利要求1所述的动力控制单元,其特征在于,
所述固定构件为散热器。
3.根据权利要求1所述的动力控制单元,其特征在于,
在所述三相端子台上安装有对所述三相端子中流动的电流进行检测的电流传感器,所述三相端子将所述电流传感器贯通。
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