CN110402062B - 逆变器控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供逆变器控制装置，其在由金属材料构成的壳体的底面部形成有供冷却制冷剂流动的流路。所述流路在所述壳体的第1侧面具有流入口和流出口，所述流路具有从该第1侧面至与该第1侧面对置的第2侧面的去路和从该第2侧面至该第1侧面的回路。

Description

逆变器控制装置
技术领域
本公开涉及作为车载用的电力转换装置的逆变器控制装置的构造。
背景技术
作为近年来的环境对应车辆，开始普及以电动马达作为驱动源的电动汽车、混合动力汽车等。在这些电动汽车等中搭载有逆变器装置(电力转换装置)，该逆变器装置(电力转换装置)将来自电池的直流电力转换成供给至驱动马达的交流电力，对马达转速、驱动扭矩等进行控制而进行车辆的加减速。
车载用的逆变器装置也与其他电子装置同样地，安装于电路板的电子部件高集成化，伴随着为了进一步实现加速性能的高输出化，电子部件的发热量也增大。日本特许5563383号公报公开了一种对车载用的电力转换装置中所使用的部件进行冷却的流路结构。日本特许5563383号公报采用如下的结构：在电容器模块的周围具有第1～第3流路，按照第2流路与第3流路对置的方式进行配置，在第1～第3流路的各流路分别配置有构成用于供给3相交流的各相电流的上下臂的功率模块。
在逆变器装置(电力转换装置)中，特别是因使用发热量较多的功率元件的桥电路等而由于来自功率模块的热使基板的温度上升，受到其影响，邻接的电容器等的温度也上升。在日本特许5563383号公报的电力转换装置中，为了对功率模块以及电力转换装置中所使用的其他部件一起进行冷却，沿着流路形成体的三个侧面形成有コ字形状的流路，以使冷却水流动。
即，在日本特许5563383号公报中，为了兼具构成电力转换装置的其他部件的冷却，沿着形成流路的壳体的侧面设置有流路。其结果是，存在如下的问题：即使沿着流路配置功率模块，在逆变器装置中对于发热量较多的元件也无法得到较高的散热效率，散热效果较低。
另外，在日本特许5563383号公报中，在壳体的同一侧面配置有3相交流接口以及冷却介质的配管入口和出口，因此电用的布线软线和制冷剂供给用软管在壳体的同一面上混合、集中，成为布线和配管的作业效率降低的原因。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供逆变器控制装置中的能够实现有效的散热的流路构造。
作为实现上述目的、解决上述课题的一个手段，具有以下的结构。即，本申请例示的第1公开是逆变器控制装置，其在由金属材料构成的壳体的底面部形成有供冷却制冷剂流动的流路。其特征在于，所述流路在所述壳体的第1侧面具有流入口和流出口。所述流路具有从该第1侧面至与该第1侧面对置的第2侧面的去路和从该第2侧面至该第1侧面的回路。
根据本发明，在逆变器控制装置的面积有限的壳体底面部，能够使流路的全长较长，能够提高从配置于底面部的大致中央部的发热部的散热效率。
由以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。
附图说明
图1是搭载有本公开的实施方式的逆变器控制装置的车辆的概略结构。
图2是将驱动马达和齿轮组合而一体化的逆变器控制装置的外观图。
图3是从一个侧面侧观察本实施方式的逆变器控制装置时的外观图。
图4是从底面侧观察逆变器控制装置时的外观图。
图5a是将逆变器控制装置的壳体上部去除而仅部分地示出底部的立体图。
图5b是沿着图5a的X-X′线和Y-Y′线将壳体在纵方向上切断时的去路和回路的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。图1是搭载有本公开的实施方式的逆变器控制装置的车辆的概略结构。在图1中，电动马达15例如是三相交流马达，是车辆的驱动力源。电动马达15的旋转轴与减速机6和差动齿轮7连结，电动马达15的驱动力(扭矩)经由这些减速机6、差动齿轮7、驱动轴(drive shaft)8而传递至一对车轮5a、5b。
逆变器控制装置10的逆变器部20具有：对电动马达15供给驱动电力的功率模块单元13；对功率模块单元13输出驱动信号的功率模块控制部12；对功率模块控制部12输出控制信号的逆变器控制部11；以及平滑用的电容器14。逆变器部20被来自管理车辆整体的控制的控制装置3的控制信号控制。
功率模块单元13具有桥电路(电力转换电路)，该桥电路(电力转换电路)是按照每个U相、V相、W相连接两个(上臂的功率开关元件和下臂的功率开关元件)IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等功率开关元件、共计6个功率开关元件而成的。
功率模块单元13根据来自功率模块控制部12的驱动信号(PWM控制信号)切换功率开关元件的接通/断开，从而将来自电池BT的直流电力转换成交流电力(三相交流电力)，由此对电动马达15进行驱动。
电池(BT)是作为车辆的动力源的电能的供给源，例如由多个二次电池构成。在逆变器部20中，在与电池(BT)的连接部配置有电容器14。电容器14连接在高电位线(正极电位B+)与低电位线(负极电位B-(GND))之间，是将来自电池BT的输出电压平滑化的大容量的平滑电容器(膜电容器)。
对本实施方式的逆变器控制装置的构造进行说明。图2是逆变器控制装置10的外观图，示出将逆变器控制装置10、电动马达15以及齿轮7组合而一体化的状态。逆变器控制装置10的壳体31例如是对压铸铝进行成型而成的。逆变器控制装置10由作为来自外部电池(图1的电池(BT))的高压电流的输出部的高压部10a以及对驱动马达供给驱动电流的功率部10b构成。
高压部10a和功率部10b在壳体31的内部隔着间隔壁18而分离。高压部10a和功率部10b各自的上表面部例如被罩39a、39b覆盖，该罩39a、39b是由铝等金属构成的平板状的部件。
接着，对本实施方式的逆变器控制装置的流路构造进行说明。图3是从一个侧面侧观察本实施方式的逆变器控制装置10时的外观图，图4是从底面侧观察逆变器控制装置10的外观图。
如图4所示，在逆变器控制装置10的壳体31的底面部32形成有供冷却水、冷却液等冷却制冷剂流通的流路20。流路20在底面部32与壳体31一体地形成，其是剖面形状为圆形的管状的通路。通过使剖面为圆形，能够抑制流路中的冷却制冷剂的压力损失。例如为了每分钟流通8升的冷却制冷剂且使流路中的压力损失为5kpa以下，使流路的直径为11mm左右。
流路20由去路25和回路27构成。如图3、图4所示，去路25在壳体31的一个侧面(第1侧面)35具有冷却制冷剂的流入口21，是从一个侧面35到与该一个侧面35对置的另一个侧面(第2侧面)37的流路。去路25在壳体31的底面部32从一个侧面35至另一个侧面37呈大致直线状延伸。
回路27是从壳体31的另一个侧面(第2侧面)37至一个侧面(第1侧面)35的流路，与去路25的流入口21同样地，在壳体31的一个侧面35具有冷却制冷剂的流出口23。回路27沿着壳体31的底面部32的对角线延伸。流路20除了流入口21和流出口23以外处于密闭状态。
另外，通过使去路25和回路27不弯曲而呈直线状，用于壳体中的去路25和回路27的流路制作的开孔加工成型变得容易。
如图4所示，去路25和回路27在壳体31的底面部32的大致中央部A交叉。通过使去路25和回路27交叉，在小型的逆变器控制装置10中，在面积有限的壳体的底面部32，能够使流路20的全长较长，能够提高散热效率。由此，逆变器控制装置10的冷却制冷剂在图4中粗线所示的路径B中流动，即从作为制冷剂流路的上游侧的去路25的流入口21流入，在去路25的末端部进行方向转换而在回路27中流通之后，从作为下游侧的流出口23流出。
另外，为了增大机械强度，在逆变器控制装置10的壳体31的底面部32按照围绕底面部32的周缘的方式形成有肋41。另外，沿着底面部32的两条对角线形成有两条肋43、45。肋45通过回路27在底面部32向底面外部突起而形成，肋45的内部成为冷却制冷剂的流路(回路27)。
这样，沿着对角线行进的肋45兼作制冷剂的流路和壳体底面部32的机械强度的加强部件，因此无需另外设置增强用的肋，能够实现壳体的成本降低。
另外，由于电动马达的驱动，有时壳体31较大地振动。由于壳体31的振动而产生声音，有时声音会传递至车辆的座椅。该声音根据情况有时会使座椅上的人感到不愉快。作为该振动对策，在壳体31上形成有肋41、43、45。通过该肋41、43、45，能够抑制壳体31的振动。特别地，肋45兼作制冷剂的流路和壳体31的振动对策，因此无需另外设置振动对策用的肋，能够仅利用最小限度的肋来抑制壳体31的振动。
另外，作为振动对策的肋45只要在壳体31的底面部32上从壳体的一个侧面35向另一个侧面37以外的侧面(第3侧面)延伸即可。即，肋45只要在壳体31的底面部32上从壳体31的一个侧面35向与一个侧面不同的侧面(第2侧面、第3侧面)延伸即可。另外，在肋45延伸的方向上，也可以仅肋45的一部分是制冷剂的流路。即，也可以是不包含制冷剂的流路的肋45在制冷剂的流路的延长线上延伸。另外，肋45可以从壳体的一个侧面35向另一个侧面37呈大致直线状延伸，也可以沿着壳体31的底面部32的对角线延伸。
在壳体31的底面部32形成有供冷却制冷剂流动的流路的逆变器控制装置10中，作为振动对策，在所述壳体31的底面部32形成有至少一个以上的肋。并且，所述肋从所述壳体的第1侧面向与该第1侧面不同的侧面延伸，且在该肋的内部形成有供所述冷却制冷剂流通的流路。
以下，对逆变器控制装置的流路的构造进行详细说明。图5a是将逆变器控制装置10的壳体31的上部分去除而仅部分地示出底部的立体图。在逆变器控制装置10中，在上述流路20中流动的冷却制冷剂的冷却对象(被冷却部件)主要是收纳于壳体31内的功率模块单元13(图5a中以虚线表示。)。
在壳体31的内部的底部，功率模块单元13在去路25的正上方配置于与图4所示的底面部32的大致中央部A相对应的位置。功率模块单元13由桥电路等构成，该桥电路由发热量较多的多个功率元件构成。因此，功率模块单元13通过在上述位置与冷却制冷剂接触而进行从功率元件的散热(退热)。
图5b是沿着图5a的X-X′线和Y-Y′线将壳体31在纵方向上切断而示出逆变器控制装置10的流路(去路25和回路27)的详细构造的剖视图。图5b的空心箭头示出去路25和回路27中的冷却制冷剂的流动。
从流入口21注入的冷却制冷剂通过作为制冷剂流路的上游侧的去路25，在此期间，如上所述由配置于去路25的正上方的功率模块单元13产生的热传导至冷却制冷剂。然后，冷却制冷剂经由作为制冷剂流路的下游侧的回路27而从流出口23流出。
这里，当着眼于处于上游侧的去路25和处于下游侧的回路27的位置关系时，如图5b所示，在壳体31的高度方向(z轴向)上，去路25和回路27设置有高度差H。这样，将去路25配置于比回路27高的位置，能够使冷却制冷剂从高位置流入而朝向低位置没有滞留地流通，并且从流出口23有效地取出。其结果是，能够使流通路径(流路20)中的冷却制冷剂的流动顺畅化。
如以上所说明的那样，在本实施方式的逆变器控制装置中，在壳体的一个侧面配置有冷却制冷剂的流入口和流出口，在底面部形成有从一个侧面至与其对置的另一个侧面呈大致直线状延伸的去路和从另一个侧面朝向一个侧面沿着底面部的对角线延伸的回路。另外，采用在壳体底面部的大致中央部使去路和回路交叉的结构。
通过这样的流路构造，冷却制冷剂在去路的末端部进行方向转换而在回路中流通，因此在面积有限的壳体底面部，能够使流路的全长较长。其结果是，能够从配置于底面部的大致中央部的发热量较多的功率模块单元有效地除热，能够提高散热效率。
另外，能够将来自功率模块单元、以及其他发热部件的热更有效地释放至壳体的外部，能够降低逆变器控制装置整体的温度上升。
另外，通过在壳体的一个侧面侧配置流路的入口和出口，车辆内部的逆变器控制装置的搭载空间中的制冷剂供给用软管的处理变得容易，并且能够使所需的软管长度缩短。

Claims (8)

1.一种逆变器控制装置，其在由金属材料构成的壳体的底面部形成有供冷却制冷剂流动的流路，其特征在于，
所述流路在所述壳体的第1侧面具有流入口和流出口，所述流路具有从该第1侧面至与该第1侧面对置的第2侧面的去路和从该第2侧面至该第1侧面的回路，
所述去路从所述第1侧面至所述第2侧面延伸，所述回路沿着所述底面部的对角线延伸，
在所述底面部具有按照沿着两条对角线延伸且相互交叉的方式形成的一对肋，在该一对肋中的至少一条肋的内部形成有供冷却制冷剂流通的流路，
所述去路在所述壳体的高度方向上位于比所述回路靠上部的位置，
在所述去路中，被冷却部件与冷却制冷剂接触。
2.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述去路和所述回路在所述壳体的底面部交叉。
3.根据权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述去路从所述第1侧面至所述第2侧面呈大致直线状延伸。
4.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，
在所述去路的大致中央部，被冷却部件与冷却制冷剂接触。
5.根据权利要求4所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述被冷却部件是对马达供给驱动电流的、搭载多个电力用半导体元件而成的功率模块单元。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的逆变器控制装置，其特征在于，
所述流路的剖面形状为规定直径的圆形。
7.根据权利要求1～5中的任意一项所述的逆变器控制装置，其特征在于，
在所述壳体的底面部，该壳体与所述流路形成为一体。
8.根据权利要求6所述的逆变器控制装置，其特征在于，在所述壳体的底面部，该壳体与所述流路形成为一体。
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