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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Leistungsumsetzungsvorrichtung mit einem Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzer, die an einem Fahrzeug (einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug) montiert ist, das beispielsweise durch einen Elektromotor kraftbetrieben wird.
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STAND DER TECHNIK
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Elektrofahrzeuge und Einsteck-Hybridfahrzeuge weisen Wechselrichtervorrichtungen auf, die ermöglichen, dass Elektromotoren durch Hochspannungsbatterien für den Kraftantrieb und Niederspannungsbatterien zum Aktiveren von Nebenaggregaten der Fahrzeuge wie z. B. Lichter und Radios angetrieben werden. In diesem Typ von Fahrzeug ist eine Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung montiert, die elektrische Leistung für die Hochspannungsbatterie in jene für die Niederspannungsbatterie umsetzt oder elektrische Leistung für die Niederspannungsbatterie in jene für die Hochspannungsbatterie umsetzt. Die Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung umfasst einen Hochspannungsseiten-Umschaltkreis, der Hochspannungs-Gleichstrom in Wechselstrom umsetzt, einen Transformator, der Wechselstrom-Hochspannung in Wechselstrom-Niederspannung umsetzt, einen Niederspannungsseiten-Umschaltkreis, der eine niedrige Wechselspannung in Gleichstrom umsetzt, eine Filterschaltung, die die Rauschleitung zur Außenseite der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung verringert, und eine Steuerschaltungsplatine, die Steuersignale zum Steuern der Umschaltkreise und anderer Komponenten erzeugt.
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In diesem Typ von Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtungen breitet sich elektromagnetisches Rauschen (Strahlungsrauschen), das von den Umschaltkreisen und dem Transformator austritt, zur Filterschaltung und Steuerschaltungsplatine aus, so dass das Rauschen zur Außenseite der elektrischen Leistungsumsetzungsvorrichtung über einen Kabelbaum und dergleichen austritt. Dieses elektromagnetische Rauschen wird zu einen Problem. Eine Struktur mit einem Abschirmungsteil für die Rauschabschirmung, die zwischen Rauschquellen (Transformatoren und Umschaltkreisen) und einer Filterschaltung vorgesehen ist, wurde als Verfahren zum Unterdrücken einer solchen Rauschausbreitung vorgeschlagen (siehe z. B. PTL1).
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ENTGEGENHALTUNGSLISTE
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PATENTLITERATUR
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- PTL1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2013-90533
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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In der Konfiguration gemäß PTL1 ist jedoch ein Abschirmungsteil zusätzlich im Vorrichtungsgehäuse vorgesehen, was zu einer Erhöhung der Größe der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung führt. Da das Gehäuse der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung im Allgemeinen an der Außenkante einer Hülle abgedichtet ist, ist es ferner wahrscheinlich, dass ein Spalt zwischen einer Abschirmungswand und einem Hüllendeckel belassen ist. Der Spalt ermöglicht, dass sich Rauschen vom Umschaltkreis zur Filterschaltung und zur Steuerschaltungsplatine ausbreitet, was beispielsweise eine Verringerung der Genauigkeit und eine Funktionsstörung der Steuerschaltung und auch einen Austritt von Rauschen zur Außenseite der Hülle verursacht.
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LÖSUNG FÜR DAS PROBLEM
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Gemäß dem 1. Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrische Leistungsumsetzungsvorrichtung: einen Umsetzerschaltungsteil, der einen Umschaltkreis und einen Transformator umfasst und eine Spannung zwischen einer Spannung auf einer Hochspannungs-Leistungsquellenseite und einer Spannung auf einer Niederspannungs-Leistungsquellenseite in einer unidirektionalen oder bidirektionalen Weise umsetzt; einen Filterschaltungsteil, der mit einer Niederspannungsseite des Umsetzerschaltungsteils verbunden ist und einen Induktor und einen Kondensator umfasst; eine Steuerschaltungsplatine, auf der ein Steuerteil montiert ist, wobei der Steuerteil den Umschaltkreis steuert; und ein Metallgehäuse, in dem ein Innenraum des Gehäuses in einen ersten Aufnahmeraum und einen zweiten Aufnahmeraum durch eine Trennwand mit einem Kühlflüssigkeitsströmungspfad unterteilt ist, wobei der Umsetzerschaltungsteil im ersten Aufnahmeraum angeordnet ist und die Filterschaltung und die Steuerschaltungsplatine im zweiten Aufnahmeraum angeordnet sind.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Rauschausbreitung zur Filterschaltung zu verhindern und daher das Rauschen, das zur Außenseite der Vorrichtung übertragen wird, zu verringern, während eine Miniaturisierung des Vorrichtungsgehäuses erreicht wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Hülle zeigt, in der eine elektrische Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung eines Elektrofahrzeugs angewendet ist.
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2 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel eines Umsetzerschaltungsteils 100 und einer Filterschaltung 130 zeigt.
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3 ist eine perspektivische Ansicht der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 in auseinandergezogener Anordnung.
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4 ist eine Querschnittsansicht der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1.
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5 ist eine Ansicht, die elektronische Komponenten zeigt, die in einem Aufnahmeraum 11a angeordnet sind.
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6 ist eine Ansicht, die elektronische Komponenten zeigt, die in einem Aufnahmeraum 11b angeordnet sind.
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7 ist eine Querschnittsansicht, die eine Variation zeigt.
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Variation zeigt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Eine elektrische Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird auf eine Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung für ein Elektrofahrzeug oder dergleichen angewendet, wie beispielsweise in 1 gezeigt. In 1 sind eine Hochspannungsbatterie 2 und eine Niederspannungsbatterie 3 mit der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 verbunden, so dass elektrische Leistung für die Hochspannungsbatterie 2 in jene für die Niederspannungsbatterie 3 umgesetzt werden kann oder elektrische Leistung für die Niederspannungsbatterie 3 in jene für die Hochspannungsbatterie 2 umgesetzt werden kann. Ein Wechselrichter 4 ist mit der Hochspannungsbatterie 2 verbunden und ein Elektromotor 5 wird durch elektrische Leistung von der Hochspannungsbatterie 2 angetrieben. Die Niederspannungsbatterie 3 versorgt Nebenaggregate 6 wie z. B. Scheinwerfer und Audiovorrichtungen und einen Nebenaggregatsteuerteil (nicht dargestellt) mit elektrischer Leistung.
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Die in 1 gezeigte Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 ist ein bidirektionaler Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzer, wie vorstehend beschrieben, und umfasst: einen Umsetzerschaltungsteil 100 mit einem Hochspannungsseiten-Umschaltkreisteil 110, einem Transformator 115 und einem Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteil 120; und eine Filterschaltung 130, wobei die Filterschaltung 130 auf einer Niederspannungsseite des Umsetzerschaltungsteils 100 vorgesehen ist, das heißt einer Ausgangsseite des Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteils 120. Eine Treiberschaltung 150 führt eine Schaltsteuerung an mehreren Schaltelementen (siehe 2), die im Hochspannungsseiten-Umschaltkreisteil 110 vorgesehen sind, auf der Basis von Befehlen von der Steuerschaltung 140 durch. Eine Treiberschaltung 160 führt eine Schaltsteuerung an mehreren Schaltelementen (siehe 2), die im Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteil 120 vorgesehen sind, auf der Basis von Befehlen von der Steuerschaltung 140 durch.
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2 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel des Umsetzerschaltungsteils 100 und der Filterschaltung 130 zeigt. Der Hochspannungsseiten-Umschaltkreisteil 110 umfasst MOSFETs (Schaltelemente) H1 bis H4, die verbunden sind, um einen Umschaltkreis vom H-Brückentyp zu bilden, eine Resonanzspule Lr, einen Kondensator Cc, einen Glättungskondensator Cin, einen IGBT-Schalter H0 und einen Nebenschlusswiderstand Ri, der mit dem IGBT-Schalter H0 verbunden ist. Der Glättungskondensator Cin ist auf einer Eingangsseite des Umschaltkreises vom H-Brückentyp angeordnet, um einen elektrischen Eingangsstrom zu glätten, der in den Hochspannungsseiten-Umschaltkreisteil 110 eingegeben wird. Gate-Widerstände (nicht dargestellt) sind mit Gate-Anschlüssen der Schaltelemente H1 bis H4 verbunden. Diese elektronischen Komponenten und andere elektronische Komponenten, die den Hochspannungsseiten-Umschaltkreis 110 bilden, sind auf ein und derselben Hochspannungs-Leiterplatte montiert.
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Die Steuerschaltung 140 kann einen elektrischen Strom des Hochspannungssystems durch Messen einer Potentialdifferenz über dem Nebenschlusswiderstand Ri detektieren. Ein Gleichtaktfilter Lcmn und ein Kondensator Cy sind zwischen einer Hochspannungs-Leistungsquelle (nicht gezeigt; die Hochspannungsbatterie 2 in 1) und dem Glättungskondensator Cin vorgesehen, um zu verhindern, dass Gleichtaktrauschen zur Hochspannungs-Leistungsquelle und Batteriekabeln geleitet wird.
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Der Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteil 120 umfasst MOSFETs (Schaltelemente) S3, S4, die eine synchrone Gleichrichtungsschaltung bilden, MOSFETs (Schaltelemente) S1, S2, die eine aktive Begrenzungsschaltung bilden, Drosselspulen L1, L2, die dazu konfiguriert sind, eine Doppelstromschaltung vom Vollwellen-Gleichrichtungstyp (einen Stromverdoppler) zu bilden, und einen Glättungskondensator Cout, um eine hohe Ausgabe auf der Niederspannungsseite bereitzustellen. Die Filterschaltung 130 umfasst einen Induktor Lf und einen Kondensator Cf. Gate-Widerstände der MOSFETs S1 bis S4 sind in der Figur weggelassen. Die elektronischen Komponenten, die den Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteil 120 bilden, abgesehen von den Drosselspulen L1, L2 und dem Glättungskondensator Cout, sind auf ein und derselben Niederspannungsschaltungsplatine montiert.
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Der Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteil 120 und die Drosselspulen L1, L2 bilden eine parallele Anordnung von zwei Schaltungen in einer symmetrischen Weise, um eine hohe Ausgabe bereitzustellen. Außerdem unterdrückt das Versehen der aktiven Begrenzungsschaltung, die aus den MOSFETs S1, S2 gebildet ist, mit Freilaufdioden die Erzeugung eines Spannungsstoßes zum Zeitpunkt des Umschaltens, um Stehspannungen der Schaltelemente zu verringern, so dass die Stehspannungen der Schaltungskomponenten verringert werden und eine Miniaturisierung der Vorrichtung erreicht wird.
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In der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 mit dem Umsetzerschaltungsteil 100 und der Filterschaltung 130, wie in 2 gezeigt, sind der Hochspannungsseiten-Umschaltkreisteil 110, der Transformator 115 und der Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteil 120 Quellen für einen Streufluss und Schaltrauschen. Wenn Strahlungsrauschen, das vom Hochspannungsseiten-Umschaltkreisteil 110 und vom Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteil 120 stammt, sich auf ein Signal einer Steuerschaltungsplatine 141 (siehe 5), an dem die Steuerschaltung 140 und die Treiberschaltungen 150, 160 montiert sind, oder ein Signal der Filterschaltung 130 überlagert, verursacht das Rauschen eine Erhöhung des Leitungsrauschens, das über Kabelbäume der Steuerschaltungsplatine 141 und Leitungen auf der Niederspannungsseite zur Außenseite übertragen wird, was sich beispielsweise nachteilig auf die Steuerschaltung und dergleichen auf der Nebenaggregatsseite auswirkt, wie in 1 gezeigt. In dieser Ausführungsform werden daher eine Gehäusestruktur und eine Anordnung der elektronischen Komponenten verbessert, um eine Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung mit geringem Austritt von Rauschen zur Außenseite ohne Erhöhung der Größe des Gehäuses zu schaffen.
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3 ist eine perspektivische Ansicht der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 in auseinandergezogener Anordnung. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1. Ein Gehäuse der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 ist aus einem Hüllenkörper 11, einem Hüllendeckel 14 der oberen Oberfläche und einem Hüllendeckel 15 der unteren Oberfläche 15 gebildet. Obwohl das Gehäuse eine rechteckige Parallelepipedform aufweist, wie von der Außenseite in dieser Ausführungsform gesehen, ist die Form nicht auf das rechteckige Parallelepiped begrenzt. Obwohl der Hüllenkörper 11, der Hüllendeckel 14 der oberen Oberfläche und der Hüllendeckel 15 der unteren Oberfläche 15 aus Metallen bestehen, können sie außerdem aus anderen Materialien bestehen, die einen Teil der oder alle Verwendungsumgebungsbedingungen erfüllen. Es sollte beachtet werden, dass 3 das Gehäuse umgedreht zeigt und daher der Hüllendeckel 15 der unteren Oberfläche an der Oberseite von 3 gezeigt ist, während der Hüllendeckel 14 der oberen Oberfläche auf der Unterseite von 3 gezeigt ist.
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Wie in 4 gezeigt, ist eine Kühltrennwand 10 mit einem darin ausgebildeten Kühlungsströmungspfad 13 in der Mitte des Hüllenkörpers 11 in seiner Aufwärts- und Abwärtsrichtung (der Aufwärts- und Abwärtsrichtung in der Figur) ausgebildet. Folglich sind ein oberer Aufnahmeraum 11a über der Kühltrennwand 10 und ein unterer Aufnahmeraum 11b unter der Kühltrennwand 10 im Hüllenkörper 11 ausgebildet. Eine obere Öffnung des Aufnahmeraums 11a ist mit dem Hüllendeckel 14 der oberen Oberfläche bedeckt und eine untere Öffnung des Aufnahmeraums 11b ist mit dem Hüllendeckel 15 der unteren Oberfläche bedeckt. Die Aufnahmeräume 11a, 11b, in denen die elektronischen Komponenten angeordnet sind, sind mit dem Metallgehäuse in dieser Weise bedeckt, um die Strahlungsrauschemission zur Außenseite und das Strahlungsrauscheindringen von der Außenseite zu verringern.
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Wie in 3 gezeigt, ist der Kühlströmungspfad 13 in der Kühltrennwand 10 ausgebildet und eine Metalltrennwandabdeckung 132, die den Kühlströmungspfad 13 bedeckt, ist auf der Seite der unteren Oberfläche der Kühltrennwand 10 befestigt. Eine Dichtung (nicht dargestellt) wie z. B. ein O-Ring ist zwischen dem Kühlströmungspfad 13 und der Trennwandabdeckung 132 vorgesehen, um einen Austritt eines Kühlmediums zu verhindern. Ein Einströmungskanal 111 zum Leiten einer Kühlflüssigkeit in den Kühlströmungspfad 13 und ein Ausströmungskanal 112 zum Leiten der Kühlflüssigkeit aus dem Kühlströmungspfad 13 sind an einer Seitenwand des Hüllenkörpers 11 vorgesehen. Ein Gemisch einer Gefrierschutzflüssigkeit und von Wasser in einem Verhältnis von 1:1 ist typischerweise als Kühlmedium in dieser Ausführungsform geeignet. Ein anderes Kühlmedium kann jedoch verwendet werden.
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5 ist eine Ansicht, die elektronische Komponenten zeigt, die im Aufnahmeraum 11a angeordnet sind, wobei der Hüllendeckel 14 der oberen Oberfläche entfernt ist. Der Umsetzerschaltungsteil 100 in 1, das heißt die elektronischen Komponenten vom Gleichtaktfilter Lcmn zum Glättungskondensator Cout, die in 2 gezeigt sind, sind im Aufnahmeraum 11a angeordnet. Diese elektronischen Komponenten sind so angeordnet, dass sie mit der Kühltrennwand 10 in thermischem Kontakt stehen. Durch die elektronischen Komponenten erzeugte Wärme wird daher durch die Kühltrennwand 10 zum Kühlmedium im Kühlströmungspfad 13 abgeführt. Es sollte beachtet werden, dass in 5 der Kondensator Cout und die Drosselspulen L1, L2 separat von der Leiterplatte vorgesehen sind, auf der die anderen Komponenten des Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteils 120 montiert sind.
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6 ist eine Ansicht, die elektronische Komponenten zeigt, die im Aufnahmeraum 11b angeordnet sind, wobei der Hüllendeckel 15 der unteren Oberfläche entfernt ist. Die Steuerschaltungsplatine 141, auf der die Steuerschaltung 140 und die Treiberschaltungen 150, 160, die in 1 gezeigt sind, montiert sind, und ein Induktor Lf und ein Kondensator Cf, die die Filterschaltung 130 bilden, sind im Aufnahmeraum 11b angeordnet.
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In dieser Ausführungsform ist folglich ein Inneres des Gehäuses durch die Kühltrennwand 10 mit dem darin ausgebildeten Kühlströmungspfad 13 unterteilt, um zwei Aufnahmeräume 11a, 11b zu bilden, die durch die Kühltrennwand 10 unterteilt sind. Ferner sind der Hochspannungsseiten-Umschaltkreisteil 110, der Transformator 115, der Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteil 120, die Quellen für einen Streufluss und Schaltrauschen sind, im Aufnahmeraum 11a angeordnet, während die Steuerschaltungsplatine 141 und die Filterschaltung 130, die vor dem Einfluss von Strahlungsrauschen geschützt werden sollten, im Aufnahmeraum 11b angeordnet, der vom Aufnahmeraum 11a durch die Kühltrennwand 10 isoliert ist. In dieser Weise kann diese Ausführungsform den Austritt von Rauschen zur Außenseite der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 verhindern, das durch eine Überlagerung des Streuflusses und des Schaltrauschens (Strahlungsrauschens) auf Signale der Filterschaltung 130 und der Steuerschaltungsplatine 141 verursacht wird.
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Eine mehrlagige gedruckte Leiterplatte wird für die Steuerschaltungsplatine 141 verwendet. Die Steuerschaltungsplatine 141 ist an der Trennwandabdeckung 132 befestigt, die auf der Seite der unteren Oberfläche der Kühltrennwand 10 vorgesehen ist. Die Trennwandabdeckung 132 ist mit mehreren Naben 131 mit darin ausgebildeten Innengewinden versehen, so dass die Steuerschaltungsplatine 141 an die Naben 131 geschraubt ist. Natürlich kann es möglich sein, die Steuerschaltungsplatine 141 an einer Oberfläche der Trennwandabdeckung zu befestigen, anstatt die Naben 131 vorzusehen. Eine Erdung (z. B. ein Erdungsmuster) der Steuerschaltungsplatine 141 ist mit der Trennwandabdeckung 132 elektrisch verbunden. Der Hüllenkörper 11 bildet den größten Leiter in der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 und wirkt als Erdung, die im elektrischen Potential am stabilsten ist, da der Hüllenkörper 11 direkt an ein Fahrgestell eines Fahrzeugs geschraubt ist oder mit dem Fahrgestell über Riemen wie z. B. Metalldrahtgeflechte verbunden ist.
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Folglich kann die Steuerschaltungsplatine 141 mit der stabilen Erdung durch direktes Befestigen der Steuerschaltungsplatine 141 an der Kühltrennwand 10 des Hüllenkörpers 11 verbunden werden, um eine Erhöhung des elektromagnetischen Rauschens zu verhindern, das aus der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 austritt. Da die Steuerschaltungsplatine 141 direkt an der Kühltrennwand 10 mit dem darin ausgebildeten Kühlströmungspfad 13 befestigt ist, wird ferner die Wärmeableitung von elektronischen Komponenten, die auf der Steuerschaltungsplatine 141 montiert sind, wie z. B. ein Mikrocomputer, verstärkt.
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Wie vorstehend beschrieben, umfasst die elektrische Leistungsumsetzungsvorrichtung (Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1) gemäß dieser Ausführungsform: den Umsetzerschaltungsteil 100, der den Hochspannungsseiten-Umschaltkreisteil 110, den Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteil 120 und den Transformator 115 umfasst und zwischen einer Spannung auf einer Hochspannungs-Leistungsquellenseite und einer Spannung auf einer Niederspannungs-Leistungsquellenseite in einer unidirektionalen oder bidirektionalen Weise umsetzt; die Filterschaltung 130, die mit dem Umsetzerschaltungsteil 100 auf der Niederspannungsseite des Umsetzerschaltungsteils 110 verbunden ist, und den Induktor Lf und den Kondensator Cf aufweist; einen Steuerteil (die Steuerschaltung 140 und die Treiberschaltungen 150, 160), der den Umsetzerschaltungsteil 100 steuert; die Steuerschaltungsplatine 141, auf der der Steuerteil montiert ist; und ein Metallgehäuse (den Hüllenkörper 11), in dem ein Innenraum des Gehäuses in Aufnahmeräume 11a und 11b durch die Kühltrennwand 10 mit dem Kühlströmungspfad 13 unterteilt ist, wobei der Umsetzerschaltungsteil 100 im Aufnahmeraum 11a angeordnet ist und die Filterschaltung 130 und die Steuerschaltungsplatine 141 im Aufnahmeraum 11b angeordnet sind.
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Der Kühlströmungspfad 13 ist hauptsächlich für den Zweck des Kühlens des Umsetzerschaltungsteils 100 und der Steuerschaltungsplatine 141 vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist jedoch ein Kühlteil, in dem der Kühlströmungspfad 13 ausgebildet ist, als Kühltrennwand 10 in der Mitte des Hüllenkörpers 11 ausgebildet, um zu verhindern, dass das Strahlungsrauschen und der Streufluss des Umsetzerschaltungsteils 100, der im Aufnahmeraum 11a angeordnet ist, in die Filterschaltung 130 und die Steuerschaltungsplatine 141, die im Aufnahmeraum 11b angeordnet sind, eindringen. Folglich kann das Leitungsrauschen von der Filterschaltung 130 und der Steuerschaltungsplatine 141 zur Außenseite der Vorrichtung verringert werden.
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Die Kühltrennwand 10 ist überdies im Allgemeinen zu einem Kühlteil vergleichbar, der herkömmlich an einer unteren Oberfläche eines Hüllenkörpers ausgebildet ist, der im mittleren Teil des Hüllenkörpers 11 angeordnet ist. Die Größe des Metallgehäuses kann kleiner sein als jene einer Konfiguration, in der eine Wand zum Abschirmen von elektromagnetischem Rauschen ferner in herkömmlicher Weise hinzugefügt ist. Da sowohl obere als auch untere Oberfläche der Kühltrennwand 10 als Kühloberflächen verwendet werden können, kann ferner ein Installationsbereich der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 verkleinert werden.
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Es sollte beachtet werden, dass ebenso wie der Hüllenkörper 11 die Kühltrennwand 10, in der der Kühlströmungspfad 13 ausgebildet ist, aus einem Metall besteht, aber die Kühltrennwand 10 irgendeine Form, irgendeine Dicke, irgendein Material (Rohmaterial) und dergleichen aufweisen kann, solange sie als elektromagnetische Abschirmung wirkt, die den Einfluss von Rauschen verringern oder abschirmen kann. Die Kühltrennwand 10 kann überdies mit dem Hüllenkörper 11 wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform integriert sein oder kann vom Hüllenkörper 11 separat sein. Ferner können der Aufnahmeraum 11a und der Aufnahmeraum 11b beispielsweise gemäß den Größen der Leiterplatten, der Schaltungselemente und dergleichen bemessen sein, die in den Aufnahmeräumen aufgenommen werden sollen, und die Kühltrennwand 10 wird entsprechend in einer Höhenrichtung angeordnet.
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Der Glättungskondensator Cout des Umsetzerschaltungsteils 100, der im Aufnahmeraum 11a angeordnet ist, ist mit einer Metallsammelschiene 20 verbunden. Die Metallsammelschiene 20 oder eine elektrische Leistungsverdrahtung ist wiederum mit einer Filterschaltung 130 verbunden, die im Aufnahmeraum 11b (siehe 3 bis 5) angeordnet ist. Die Metallsammelschiene 20 ist folglich vom Aufnahmeraum 11a, in dem der Glättungskondensator Cout angeordnet ist, durch einen Abfluss/Zufluss-Kanal 114, der in der Kühltrennwand 10 vorgesehen ist, zur Seite des Aufnahmeraums 11b geleitet.
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In dieser Ausführungsform ist der Induktor Lf der Filterschaltung 130 in der Nähe des vorstehend beschriebenen Abfluss/Zufluss-Kanals 114 angeordnet, um den Abfluss/Zufluss-Kanal 114 durch ein magnetisches Material des Induktors Lf abzuschirmen, so dass der Rauschverringerungseffekt verstärkt wird. Der Abfluss/Zufluss-Kanal 114 wäre ansonsten ein Pfad für Rauschen, das in den Aufnahmeraum 11b eindringt. In 4 ist der Induktor Lf so angeordnet, dass er den Abfluss/Zufluss-Kanal 114 bedeckt, und ein Spalt zwischen dem Induktor Lf und der Kühltrennwand 10 ist daher sehr klein. Obwohl vorzugsweise kein Spalt vorhanden ist, kann ein gewisser Spalt existieren, solange der Spalt in der Größe klein genug ist, um das Strahlungsrauschen abzuschirmen.
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7 und 8 sind Ansichten, die eine Variation dieser Ausführungsform zeigen. 7 ist eine Querschnittsansicht und 8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Seite des Aufnahmeraums 11b des Hüllenkörpers 11 zeigt. In dieser Variation ist eine Aussparung 16 in einer Oberfläche auf der Seite des Aufnahmeraums 11b der Kühltrennwand 10 ausgebildet und der Induktor Lf ist in der Aussparung 16 angeordnet, wie in 7 gezeigt. Der Abfluss/Zufluss-Kanal 114 ist in einer unteren Oberfläche der Aussparung 16 ausgebildet und ist mit dem Induktor Lf bedeckt.
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Um eine magnetische Sättigung zu verhindern, ist ein Spalt in einem magnetischen Kern des Induktors Lf für Rauschfiltern ausgebildet. Ein Streufluss, der durch den Spalt verursacht wird, kann sich auf Signale der Steuerschaltungsplatine 141 und des Kondensators Cf der Filterschaltung 130 überlagern, die im Aufnahmeraum 11b angeordnet sind. Die Überlagerung des Streuflusses kann jedoch durch Ausbilden der Aussparung 16 mit dem Abfluss/Zufluss-Kanal 114, der darin vorgesehen ist, an einer Wandoberfläche der Kühltrennwand 10, die dem Aufnahmeraum 11b zugewandt ist und den Induktor Lf in der Aussparung 16 aufnimmt, verhindert werden, so dass der Streufluss durch die Kühltrennwand 10 abgeschirmt wird, wie vorstehend beschrieben. Das Umgeben des Induktors Lf durch die Kühltrennwand 10 ermöglicht ferner, dass der Kühleffekt des Induktors Lf verstärkt wird. Eine Analyse durch die vorliegenden Erfinder bestätigte, dass Rauschen um ungefähr 20 dB im Fall der Verwendung der Struktur gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einer herkömmlichen Struktur verringert werden kann, in der Rauschquellen mit einer Abschirmungswand und einem oberen Deckel bedeckt sind, um Rauschfunkwellen abzuschirmen.
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Es sollte beachtet werden, dass, um den nachteiligen Einfluss des Streuflusses des Induktors Lf auf den Kondensator Cf zu unterdrücken, eine Aussparung 117 im Hüllenkörper 11 ausgebildet sein kann und der Kondensator Cf in der Aussparung 117 angeordnet ist, wie in 4 gezeigt.
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In dem in 4 gezeigten Beispiel wird ferner ein Keramikkondensator als Kondensator Cf der Filterschaltung 130 verwendet und separat von der Steuerschaltungsplatine 141 angeordnet. In der in 7 und 8 gezeigten Variation kann dagegen eine Leiterplatte für den Kondensator Cf weggelassen werden, da der Kondensator Cf auf der Steuerschaltungsplatine 141 montiert ist. Folglich kann eine weitere Miniaturisierung erreicht werden. Hinsichtlich der Typen der Kondensatoren können überdies beliebige elektrische Komponenten, die Ladungen speichern können und eine gewisse Kapazität aufweisen, verwendet werden, wie z. B. ein Kunststofffilmkondensator.
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Es sollte beachtet werden, dass die obige Beschreibung nur beispielhaft ist und die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt ist, wenn nicht die Merkmale der vorliegenden beeinträchtigt werden. Die Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung 1 stellt beispielsweise lediglich eine Ausführungsform der elektrischen Leistungsumsetzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung dar und die Vorrichtung kann in der Form, Struktur und dergleichen für die praktische Anwendung modifiziert werden. Überdies gilt die vorliegende Erfindung nicht nur für Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtungen, sondern auch für Wechselspannungs-Wechselspannungs-Umsetzervorrichtungen oder andere Vorrichtungen. Ferner strömt das flüssige Kühlmedium in der obigen Ausführungsform durch den Kühlströmungspfad 13. Stattdessen können Kühlgase wie z. B. Luft für das Kühlmedium erfolgreich verwendet werden.
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Die Offenbarung der folgenden Prioritätsanmeldung wird durch den Hinweis hier aufgenommen:
Japanische Patentanmeldung Nr. 2014-40409 (eingereicht am 3. März 2014)
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1 ... Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzervorrichtung, 2 ... Hochspannungsbatterie, 3 ... Niederspannungsbatterie, 10 ... Kühltrennwand, 11 ... Kühlkörper, 11a, 11b ... Aufnahmeraum, 13 ... Kühlströmungspfad, 14 ... Hüllendeckel der oberen Oberfläche, 15 ... Hüllendeckel der unteren Oberfläche, 16, 117 ... Aussparung, 100 ... Umsetzerschaltungsteil, 110 ... Hochspannungsseiten-Umschaltkreisteil, 114 ... Abfluss/Zufluss-Kanal, 115 ... Transformator, 120 ... Niederspannungsseiten-Umschaltkreisteil, 130 ... Filterschaltung, 141 ... Steuerschaltungsplatine.
