CN111756253A - 逆变器装置 - Google Patents

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inverter
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斋藤恒之
秋山和成
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    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor

Abstract

本发明提供逆变器装置，能够轻量化，并且能够小型化。逆变器装置具有：壳体，其具有供冷却介质流动的冷却流路；DCDC转换器，其具有相对于壳体的冷却流路配置于一侧的电抗器；以及功率基板，其相对于壳体的冷却流路配置于另一侧；第1逆变器电路模块，其配置于壳体的一侧，具有IGBT；第2逆变器电路模块，其配置于壳体的另一侧，具有IGBT；以及控制基板，其配置于壳体的另一侧。

Description

逆变器装置
技术领域
本发明涉及逆变器装置。
背景技术
在专利文献1中，公开了如下功率控制单元：通过使用水套，能够高效地进行转换器电路的各构成部件的配置的最优化以及电抗器的冷却。
专利文献1的功率控制单元将电抗器、一次侧和二次侧电容器以及连接器配置于在水套的重力方向下方设置的第1空间，将功率模块和栅极驱动器基板配置于在重力方向上方设置的第2空间。另外，电抗器固定于水套的下表面，并且功率模块固定于水套的上表面。并且，在第1空间中，电抗器和一次侧电容器并列配置，并且连接器和二次侧电容器在垂直的方向上分别配置在相对于电抗器和一次侧电容器形成在相反侧的各区域中。
专利文献1：日本特开2012-105369号公报
但是，在专利文献1中，由于使用了水套，因此存在重量增大，并且大型化的课题。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够轻量化并且能够小型化的逆变器装置。
本发明提供一种逆变器装置，其特征在于，该逆变器装置具有：壳体，其具有供冷却介质流动的冷却流路；DCDC转换器，其具有相对于所述壳体的所述冷却流路配置于一侧的电抗器和相对于所述壳体的所述冷却流路配置于另一侧的功率基板；第1逆变器电路模块，其配置于所述壳体的所述一侧，具有第1IGBT；第2逆变器电路模块，其配置于所述壳体的所述另一侧，具有第2IGBT；以及控制基板，其配置于所述壳体的所述另一侧。
根据本发明，能够使逆变器装置轻量化，并且能够小型化。
附图说明
图1是本发明的实施方式的逆变器装置的分解立体图。
图2是图1的卸下上罩和下罩后的状态的A-A剖视主视图。
图3从斜上方观察并透视本发明的实施方式的逆变器装置的上罩的立体图。
图4是图1的A-A剖视立体图。
图5是本发明的实施方式的逆变器装置的卸下上罩后的状态的俯视图。
图6是本发明的实施方式的逆变器装置的卸下下罩后的状态的仰视图。
图7是图1的B-B剖视主视图的一部分。
图8是设置于本发明的实施方式的逆变器装置的壳体的开口部的俯视图。
图9是从斜上方观察本发明的实施方式的逆变器装置的壳体的立体图。
图10是从斜下方观察本发明的实施方式的逆变器装置的壳体的立体图。
图11是本发明的实施方式的逆变器装置的下罩的立体图。
图12是本发明的实施方式的逆变器装置的L字状部件的立体图。
图13是图9的C-C剖视图。
图14是图9的D-D剖视图。
图15是本发明的实施方式的逆变器装置的电路结构。
标号说明
1：逆变器装置；2：壳体；3：DCDC转换器；4：第1逆变器电路模块；5：第2逆变器电路模块；6：控制基板；7：薄膜电容器；8：上罩；9：下罩；10：安装部件；11：屏蔽板；12：屏蔽板；13：汇流条；101：冷却流路；102：电抗器；103：功率基板；104：开口部；105：壁部；106：DCDC控制基板；107：壳体主体；108：接口；109：凸状部；110：第1平面部；111：凸状部；112：第2平面部；113：缺口部；115：区域；116：区域；117a：冷却凹部；117b：冷却凹部；118：散热销；119：散热销；120：连通部；121：划分部；122：开口部；201：发电机；202：电池；203：马达；204：DCDC转换器电路；205：第1逆变器电路；206：第2逆变器电路；207：斩波电路；208：二次侧平滑电容器；209：IGBT：210；IGBT：211；第1晶体管；212：第2晶体管。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式的逆变器装置进行说明。另外，本发明的范围不限于以下的实施方式，能够在本发明的技术思想的范围内任意地变更。另外，在以下的附图中，为了易于理解各结构，有时使各构造中的比例尺和数量等与实际的构造中的比例尺和数量等不同。
在附图中，适当示出XYZ坐标系来作为三维正交坐标系。在XYZ坐标系中，Z轴方向是铅垂方向。X轴方向是与Z轴方向垂直的方向。X轴方向在图2、图5至图8以及图13中是左右方向。Y轴方向是与X轴方向和Z轴方向这两个方向垂直的方向。
在以下的说明中，以逆变器装置的高度方向(Z轴方向)作为上下方向。有时相对于某个对象将Z轴方向的正侧(+Z侧)称为“上侧”，相对于某个对象将Z轴方向的负侧(-Z侧)称为“下侧”。另外，前后方向、前侧以及后侧只是用于说明的名称，并不限定实际的位置关系和方向。
＜逆变器装置的整体结构＞
以下，参照图1至图14，对本发明的实施方式的逆变器装置1的整体结构进行详细地说明。
逆变器装置1是搭载于混合动力车等车辆的电力转换装置，具有壳体2、DCDC转换器3、第1逆变器电路模块4、第2逆变器电路模块5、控制基板6、薄膜电容器7、安装部件10、屏蔽板11、屏蔽板12以及汇流条13。
壳体2具有上罩8、下罩9以及壳体主体107。
上罩8位于作为壳体主体107的一侧的上侧，收纳DCDC转换器3的电抗器102和第1逆变器电路模块4。上罩8具有收纳DCDC转换器3的电抗器102和第1逆变器电路模块4的凸状部109以及未收纳任何部件的第1平面部110。在上罩8设置有用于将三相马达与第1逆变器电路模块4连接的接口108。
下罩9位于作为壳体主体107的另一侧的下侧，收纳控制基板6。下罩9具有收纳控制基板6的凸状部111和未收纳任何部件的第2平面部112。
壳体主体107具有：冷却流路101，其供冷却介质流动；开口部104，其沿上下方向贯通；壁部105，其设置于电抗器102与功率基板103之间，并且具有用于配置汇流条13的缺口部113；第1冷却凹部117a，其与冷却流路101连通并且对第1逆变器电路模块4的散热销118进行冷却；第2冷却凹部117b，其与冷却流路101连通，并且对第2逆变器电路模块5的散热销119进行冷却；划分部121，其划分出第1冷却凹部117a和第2冷却凹部117b；以及开口部122，其沿上下方向贯通，供屏蔽板11、屏蔽板12以及汇流条13贯穿插入。划分部121的厚度L3比冷却流路101的内径r小(L3＜r)(参照图14)。
壁部105在上方载置有电抗器102，并且载置有电抗器102的区域115的板厚比区域115以外的区域116的板厚大。冷却凹部117a和冷却凹部117b各自的深度L2比散热销118相对于冷却凹部117a的突出长度L1和散热销119相对于冷却凹部117b的突出长度L1深(L2＞L1)(参照图14)。将冷却凹部117与冷却流路101连通的连通部120从冷却流路101朝向冷却凹部117a或冷却凹部117b倾斜。
DCDC转换器3具有：电抗器102，其相对于壳体2的冷却流路101配置于作为一侧的上侧；功率基板103，其相对于壳体2的冷却流路101配置于作为另一侧的下侧；以及DCDC控制基板106，其贯穿插入于开口部122。
第1逆变器电路模块4具有在图1至图14中省略了图示的IGBT，该第1逆变器电路模块4相对于壳体2的冷却流路101配置于上侧。第1逆变器电路模块4具有散热销118，该散热销118配置为向冷却凹部117a内突出，并且被在冷却凹部117a流动的冷却介质冷却。
第2逆变器电路模块5具有在图1至图14中省略了图示的IGBT，该第2逆变器电路模块5相对于壳体2的冷却流路101配置于下侧。第2逆变器电路模块5具有散热销119，该散热销119配置为向冷却凹部117b内突出，并且被在冷却凹部117b流动的冷却介质冷却。
控制基板6相对于壳体2的冷却流路101配置于下侧。
薄膜电容器7配置于在壳体2设置的贯通的开口部104。薄膜电容器7与第1逆变器电路模块4和第2逆变器电路模块5相邻设置。
安装部件10呈L字状，其一端部10a安装在壳体2的电抗器102与功率基板103之间的壁部105，并且另一端部10安装在屏蔽板11。
屏蔽板11配置于电抗器102和功率基板103与DCDC转换器3的DCDC控制基板106之间，并且贯穿插入壳体主体107的开口部122。
屏蔽板12设置于控制基板6与第2逆变器电路模块5之间。
汇流条13连接电抗器102和功率基板103。
DCDC控制基板106相对于壳体2纵向配置。
在壳体主体107设置有用于将三相马达与第1逆变器电路模块4连接的接口108。
＜逆变器装置的电路结构＞
以下，参照图15对本发明的实施方式的逆变器装置1的电路结构进行详细地说明。
搭载有逆变器装置1的车辆具有：发电机201，其被未图示的发动机驱动；作为直流电源的电池202，其由发电机201进行充电；以及马达203，其以电池202和发电机201中的至少一方作为电源，对未图示的驱动轮进行驱动。
逆变器装置1将从电池202提供的直流电压在升压之后转换为交流电压，并将转换后的交流电压向马达203提供而对马达203进行驱动，并且将使马达203旋转工作时的电压在转换为直流电压之后进行降压并向电池202提供。逆变器装置1将由发电机201产生的电压在转换为直流电压之后进行降压并向电池202提供，或者以由发电机201产生的电压对马达203进行驱动。
具体而言，逆变器装置1具有DCDC转换器电路204、第1逆变器电路205以及第2逆变器电路206。
DCDC转换器电路204设置于DCDC转换器3，使从电池202提供的电压升压或者使向电池202提供的电压降压。DCDC转换器电路204具有电抗器102、由作为开关元件的2个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)构成的斩波电路207以及二次侧平滑电容器208。二次侧平滑电容器208与斩波电路207的下游侧并联连接。电抗器102的一端与电池202连接而被施加电池电压，另一端与斩波电路207连接。
第1逆变器电路205设置于第1逆变器电路模块4，连接在DCDC转换器电路204与马达203之间，将直流电压转换为交流电压，或者将交流电压转换为直流电压。第一逆变器电路205是基于脉冲宽度调制(PWM)的PWM逆变器，该PWM逆变器具有将作为开关元件的6个IGBT 209桥接而成的桥接电路。第1逆变器电路205与DCDC转换器电路204连接，并且与马达203的U相、V相以及W相的各线圈连接。
第2逆变器电路206设置于第2逆变器电路模块5，连接在DCDC转换器电路204与发电机201之间，将直流电压转换为交流电压，或者将交流电压转换为直流电压。第2逆变器电路206与DCDC转换器电路204和第1逆变器电路205之间并联连接，并且与发电机201和DCDC转换器电路204连接，具有与第1逆变器电路205相同的结构。第2逆变器电路206是基于脉冲宽度调制(PWM)的PWM逆变器，该PWM逆变器具有将作为开关元件的6个IGBT 210桥接而成的桥接电路。第2逆变器电路206与发电机201的U相、V相以及W相的各线圈连接。
这里，转换器电路7、第1逆变器电路5以及第2逆变器电路6在未图示的ECU(Electric Control Unit：电子控制单元)的控制下被驱动。
这样，根据本实施方式，逆变器装置具有：壳体2，其具有供冷却介质流动的冷却流路101；DCDC转换器3，其具有相对于壳体2的冷却流路101配置于一侧的电抗器102和相对于壳体2的冷却流路101配置于另一侧的功率基板103；第1逆变器电路模块4，其具有IGBT209，相对于壳体2的冷却流路101配置于一侧；第2逆变器电路模块5，其具有IGBT 210，相对于壳体2的冷却流路101配置于另一侧；控制基板6，其相对于壳体2的冷却流路101配置于另一侧，由此能够使逆变器装置轻量化，并且能够小型化。
在本发明中，部件的种类、配置、个数等不限于上述实施方式，当然可以将其构成要素适当置换为实现同等的作用效果的构成要素等在不脱离发明的主旨的范围内进行适当变更。

Claims (13)

1.一种逆变器装置，其特征在于，
该逆变器装置具有：
壳体，其具有供冷却介质流动的冷却流路；
DCDC转换器，其具有相对于所述壳体的所述冷却流路配置于一侧的电抗器和相对于所述壳体的所述冷却流路配置于另一侧的功率基板；
第1逆变器电路模块，其配置于所述壳体的所述一侧，具有第1绝缘栅双极型晶体管；
第2逆变器电路模块，其配置于所述壳体的所述另一侧，具有第2绝缘栅双极型晶体管；以及
控制基板，其配置于所述壳体的所述另一侧。
2.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，
所述DCDC转换器具有相对于所述壳体纵向配置的DCDC控制基板。
3.根据权利要求1或2所述的逆变器装置，其特征在于，
所述壳体具有贯通的开口部，
所述逆变器装置还具有配置于所述开口部的薄膜电容器。
4.根据权利要求3所述的逆变器装置，其特征在于，
所述开口部向所述一侧和所述另一侧开口，
所述薄膜电容器与所述第1逆变器电路模块和所述第2逆变器电路模块相邻设置。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的逆变器装置，其特征在于，
所述壳体具有：
壳体主体，其设置有所述冷却流路；
第1罩，其位于所述壳体主体的所述一侧，收纳所述DCDC转换器的电抗器和所述第1逆变器电路模块；以及
第2罩，其位于所述壳体主体的所述另一侧，收纳所述控制基板，
在所述第1罩上设置有用于将三相马达与所述第1逆变器电路模块连接的接口。
6.根据权利要求5所述的逆变器装置，其特征在于，
所述第1罩具有收纳所述DCDC转换器的电抗器和所述第1逆变器电路模块的第1凸状部以及未收纳任何部件的第1平面部，
所述第2罩具有收纳所述控制基板的第2凸状部以及未收纳任何部件的第2平面部。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的逆变器装置，其特征在于，
该逆变器装置还具有：
L字状的安装部件，其一端安装于所述壳体的所述电抗器与所述功率基板之间的壁部；以及
屏蔽板，其配置于所述电抗器和所述功率基板与所述DCDC转换器的DCDC控制基板之间，并且安装于所述安装部件的另一端。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的逆变器装置，其特征在于，
该逆变器装置还具有设置于所述控制基板与所述第2逆变器电路模块之间的屏蔽板。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的逆变器装置，其特征在于，
该逆变器装置还具有汇流条，该汇流条连接所述电抗器和所述功率基板，
所述壳体具有壁部，该壁部设置于所述电抗器与所述功率基板之间，并且具有用于配置所述汇流条的缺口部。
10.根据权利要求9所述的逆变器装置，其特征在于，
所述壁部载置有所述电抗器，并且载置有所述电抗器的区域的板厚比所述区域以外的区域的板厚大。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的逆变器装置，其特征在于，
所述壳体具有与所述冷却流路连通的冷却凹部，
所述第1逆变器电路模块和所述第2逆变器电路模块分别具有散热销，该散热销配置为向所述冷却凹部内突出，并且被在所述冷却凹部中流动的所述冷却介质冷却，
所述冷却凹部的深度比所述散热销相对于所述冷却凹部的突出长度深。
12.根据权利要求11所述的逆变器装置，其特征在于，
将所述冷却凹部与所述冷却流路连通的连通部从所述冷却流路朝向所述冷却凹部倾斜。
13.根据权利要求11或12所述的逆变器装置，其特征在于，
所述冷却凹部由第1冷却凹部和第2冷却凹部构成，所述第1冷却凹部对所述第1逆变器电路模块的所述散热销进行冷却，所述第2冷却凹部对所述第2逆变器电路模块的所述散热销进行冷却，
所述壳体具有划分出所述第1冷却凹部和所述第2冷却凹部的划分部，
所述划分部的厚度比所述冷却流路的内径小。
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