DE112016002549T5

DE112016002549T5 - Leistungsumwandlungseinrichtung

Info

Publication number: DE112016002549T5
Application number: DE112016002549.1T
Authority: DE
Inventors: Tadahiko Chida; Shintaro Tanaka; Akihiro Goto
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2036-07-02
Also published as: WO2017006845A1; CN107852093A; JP6438858B2; DE112016002549B4; CN107852093B; JP2017017911A; US20180191263A1; US10326379B2

Abstract

Es wird eine Leistungsumwandlungseinrichtung zur Verfügung gestellt, die ein Stromungleichgewicht einer Mehrzahl von parallel vorgesehenen Sekundärkreismodulen unterdrückt und in einer kompakten Größe sowie kostengünstig hergestellt wird. Bei der Leistungsumwandlungseinrichtung der Erfindung handelt es sich um einen DC/DC-Wandler, der eine Eingangsspannung senkt und diese ausgibt und einen Eingangskreis 101 aufweist, der ein Schaltelement 105 und Ausgangskreismodule 301 bis 312 hat, die einen Transformator 311 und ein Gleichrichterelement 312 umfassen. Es wird eine Mehrzahl der Ausgangskreismodule vorgesehen. Die Mehrzahl von Ausgangskreismodulen ist elektrisch mit dem Eingangskreis verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen DC/DC-Wandler und insbesondere einen DC/DC-Wandler, der in einem elektrischen Fahrzeug und einem Plug-In- bzw. Einsteck-Hybridfahrzeug verwendet wird.
Stand der Technik
Ein elektrisches Fahrzeug und ein Einsteck-Hybridfahrzeug umfassen eine Wechselrichtereinrichtung zum Antreiben eines Motors durch eine Hochvoltbatterie für eine Antriebskraft und eine Niedervoltbatterie, die dazu verwendet wird, Nebenaggregate, wie beispielsweise Lampen, ein Radio und dergleichen, des Fahrzeugs zu betreiben. In einem solchen Fahrzeug wird ein DC/DC-Wandler montiert, der Leistung von der Hochvoltbatterie zur Niedervoltbatterie oder von der Niedervoltbatterie zur Hochvoltbatterie umwandelt (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1). In einem Gehäuse des DC-DC-Wandlers wird ein Kühlmittelkanal in einem Wandlergehäuse vorsehen, um darin befindliche, erwärmte Bauelemente herunterzukühlen, und es wird ein Kühlmittel, wie beispielsweise ein langlebiges Kühlmittel, zur Verfügung gestellt.
Im Übrigen erreicht ein Ausgangsstrom, der für den DC/DC-Wandler für ein Fahrzeug benötigt wird, sogar 200 A. Daher sind die Wärmemengen der Sekundärwicklung und des Sekundärkreises eines Transformators groß, so dass es schwierig ist, aufgrund einer Gegenmaßnahme gegen den Temperaturanstieg eine Miniaturisierung und niedrige Kosten zu erreichen. Zum Beispiel kann, wie in der Patentliteratur 2 offenbart ist, eine Anordnung eines parallelen DC/DC-Wandlers verwendet werden, bei der der Sekundärkreis als Modultyp hergestellt und parallel vorgesehen wird, um den Ausgangsstrom gemeinsam zu nutzen und die Wärmemenge zu verteilen.
Literaturstellenliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2005-143215 A
Patentliteratur 2: JP 2001-223491 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der in der Patentliteratur 2 offenbarten Konfiguration werden die Sekundärkreismodule nur parallel vorgesehen, aber die Wärmemenge des Transformators als solchem kann nicht reduziert werden. Da ein Unterschied in Bezug auf die Verdrahtungsinduktivität von jedem der Sekundärkreismodule zum Transformator erzeugt wird, kann darüber hinaus der Strom nicht gleichmäßig aufgeteilt werden. Daher gibt es die Notwendigkeit, eine ausreichende Spanne für die Wärme der Bauelemente zu entwickeln, die im Sekundärkreismodul verwendet werden, und es besteht die Sorge, dass dies zu größeren Abmessungen und zu steigenden Kosten führt.
Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leistungsumwandlungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein Stromungleichgewicht einer Mehrzahl von parallel vorgesehenen Sekundärkreismodulen unterdrückt und in einer kompakten Größe sowie kostengünstig hergestellt wird.
Lösung des Problems
Eine Leistungswandlungseinrichtung gemäß der Erfindung senkt eine Eingangsspannung und gibt sie aus und umfasst ein Eingangskreismodul, das ein Schaltelement hat, und ein Ausgangskreismodul, das einen Transformator und ein Gleichrichterelement aufweist. Es wird eine Mehrzahl von Ausgangskreismodulen vorgesehen, die fast den gleichen Aufbau haben. Die Mehrzahl von Ausgangskreismodulen ist elektrisch mit dem Eingangskreismodul verbunden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Miniaturisierung und niedrige Kosten für eine Leistungsumwandlungseinrichtung zu erreichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Darstellung, die eine Schaltungsanordnung eines DC/DC-Wandlers der Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine Darstellung, die eine Schaltungsanordnung des DC/DC-Wandlers der Erfindung veranschaulicht.
3(a) ist eine perspektivische Ansicht von außen auf ein Modul, das im DC/DC-Wandler der Erfindung verwendet wird.
3(b) ist eine Ansicht des Moduls von oben, das im DC/DC-Wandler der Erfindung verwendet wird.
4 ist eine Darstellung, die eine Befestigungsanordnung des DC/DC-Wandlers der Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine Darstellung, die eine Schaltungsanordnung eines herkömmlichen DC/DC-Wandlers veranschaulicht.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen einer Leistungsumwandlungseinrichtung gemäß der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Im Folgenden erfolgt die Beschreibung in Bezug auf einen DC/DC-Wandler, der einen Hochspannungs-Primärkreis, der eine hohe Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt, einen Transformator, der eine hohe Wechselspannung in eine niedrige Wechselspannung umwandelt, und einen Niedrigspannungssekundärkreis umfasst, der eine niedrige Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt. Weiterhin sind die gleichen Bauelemente in den jeweiligen Zeichnungen mit den gleichen Symbolen bezeichnet und wird eine sich wiederholende Beschreibung weggelassen.
Eine typische Hauptschaltungsanordnung des DC/DC-Wandlers ist in 5 veranschaulicht. Der DC/DC-Wandler umfasst Hochspannungsanschlüsse 103a und 103b und einen Niederspannungsanschluss 112. Als Hochspannungsprimärkreis 101 ist eine Schaltungsanordnung veranschaulicht, bei der vier MOSFET 105a bis 105d in einer H-Brückenschaltung verbunden sind und ein Glättungskondensator 104 auf der Eingangsseite angeschlossen ist. Eine Primärwicklung eines Transformators 107 ist mit der Ausgangsleitung verbunden. Ein Transformator vom Mittelanschlusstyp wird als Transformator 107 verwendet, bei dem ein Mittelpunkt der Sekundärwicklung herausgeführt wird. Ein Glättungskreis, der aus einer Drosselspule 108 und einem Kondensator 110 gebildet wird, ist mit einer Gleichrichterschaltung verbunden, der unter Verwendung der Dioden 109a und 109b oder eines MOSFET als Niederspannungskreis eingerichtet ist.
Ein Ausgangsstrom, der durch den DC/DC-Wandler für ein Fahrzeug erhalten wird, erreicht sogar 200 A. Daher sind die Wärmemengen der Sekundärwicklung und des Sekundärkreises des Transformators hoch, und es ist daher schwierig, aufgrund einer Gegenmaßnahme gegen den Temperaturanstieg eine Miniaturisierung und niedrige Kosten zu erreichen. Es gibt deshalb ein herkömmliches Verfahren, das eine Anordnung eines parallelen DC/DC-Wandlers verwendet, bei dem die Sekundärkreise als Modultyp hergestellt und parallel vorgesehen werden, so dass sie den Ausgangsstrom gemeinsam nutzen und die Wärmemenge verteilen.
Allerdings gibt es die folgenden zwei Probleme hinsichtlich dieser Anordnung. Erstens steigt die Temperatur des Transformators. Die Wärmemenge des Transformators als solchem wird nicht allein dadurch geändert, dass die Sekundärkreismodule parallel angeordnet werden. Es besteht daher die Notwendigkeit, einen Durchmesser der Wicklung zu vergrößern, um einen Kupferverlust zu reduzieren, oder einen Querschnittsbereich eines Kerns zu vergrößern, um einen Eisenverlust zu reduzieren, was zu einer Zunahme der Größe des Transformators und einer Steigerung der Kosten führt.
Zweitens, wenn es hinsichtlich der Induktivität einen Unterschied zwischen dem Transformator und der Verdrahtung gibt, die die jeweiligen Sekundärkreismodule verbindet, kann der Strom nicht gleichmäßig unter den jeweiligen Sekundärkreismodulen aufgeteilt werden. Wenn die Induktivität der Verdrahtungen, die den Transformator und die jeweiligen Sekundärkreismodule verbinden, ausgeglichen werden kann, tritt ein solches Problem nicht auf. Allerdings kann der Aufbau aufgrund einer magnetischen Beeinflussung jeder Verdrahtung und einer Aufbaubeschränkung des Gehäuseinneren in vielen Fällen schwierig sein. In einem Fall, in dem die jeweiligen Sekundärkreismodule hinsichtlich des Stroms nicht ausgeglichen sind, besteht eine Notwendigkeit dahingehend, eine ausreichende Grenze in Bezug auf die Wärme der Bauelemente, die im Inneren des Sekundärkreismoduls verwendet werden, zu entwickeln, was eine Zunahme der Größe des Bauelements und höhere Kosten verursacht. Daher führt eine herkömmliche parallele Anordnung nicht zu einer Miniaturisierung des DC/DC-Wandlers und reduziert nicht die Kosten.
1 ist eine Darstellung, die eine Schaltungsanordnung des DC/DC-Wandlers in dieser Ausführungsform veranschaulicht. Als Hochspannungsprimärkreis 101 wird eine Schaltungsanordnung veranschaulicht, bei der vier MOSFET 105a bis 105d in einer H-Brückenschaltung verbunden sind und der Glättungskondensator 104 auf der Eingangsseite angeschlossen ist. Die Primärwicklungen einer Mehrzahl von Transformatoren 201 bis 204 sind mit der Ausgangsleitung des Primärkreises 101 parallel verbunden. Obwohl in der Zeichnung nicht veranschaulicht, bezeichnen die Transformatoren 202 bis 204 den gleichen Transformator wie der Transformator 201. Diese Transformatoren sind jeweils mit einem Kern ausgestattet, um den die Wicklung gewickelt ist, und die Transformatoren sind magnetisch verbunden. Daher können diese Transformatoren frei unterteilt und an separaten Stellen angeordnet werden. Da die Mehrzahl der Transformatoren, die die gleiche Anordnung aufweisen, verbunden ist, wird darüber hinaus der Strom in die jeweiligen Transformatoren aufgeteilt, und die Leistung wird auf die Sekundärseite übertragen und gemeinsam genutzt. In ähnlicher Weise können Verluste, wie beispielsweise ein Kupferverlust, der durch einen Wicklungswiderstand verursacht wird, und ein Eisenverlust des Kerns auch auf die jeweiligen Transformatoren verteilt werden.
Es werden nachfolgend ein Prinzip zum Unterdrücken eines Temperaturanstiegs mittels einer Mehrzahl von parallel verbundenen Transformatoren und der Grund für eine Miniaturisierung und niedrige Kosten beschrieben.
Ein Volumen eines einzelnen Typs eines Transformators auf dem zugehörigen Gebiet ist durch „V” dargestellt, und die Wärmemenge wird durch „Q” repräsentiert. In der Annahme, dass der Transformator eine Würfelform aufweist, ist darüber hinaus die Länge einer Seite L(1), und ein Querschnittsbereich des Transformators, der einem Wandlergehäuse zugewandt ist, ist S(1). Es wird ein Wasserkanal vorgesehen, durch den ein Kühlmittel zum Wandlergehäuse fließt. Ein Wärmewiderstand vom Transformator zum Kühlmittel wird auf Rt-w(1) gesetzt. Ein Wärmewiderstand Rt-w(1) von der Mitte des Transformators zum Kühlmittel ist proportional zur Höhe L(1) des Transformators und umgekehrt proportional zum Querschnittsbereich S(1). Wenn eine Wärmeleitfähigkeit des Transformators auf „A” gesetzt wird, wird der folgende Ausdruck (1) erhalten.
Ausdruck 1

R_t-w(1) = L(1) / A × S(1) (1)

Demgegenüber wird in einem Fall, in dem die Anzahl der parallel vorgesehenen Transformatoren in einem Mehrfachparallelschema auf „N” gesetzt ist und der Bereich des Transformators für jeweils einen als V/N angenommen wird, die Länge L(N) einer Seite des Transformators durch den folgenden Ausdruck (2) dargestellt.
Ausdruck 2
Darüber hinaus ist der Querschnittsbereich S(N) des Transformators, der dem Gehäuse zugewandt ist, durch den Ausdruck (3) dargestellt.
Ausdruck 3
In einem Fall, in dem die Wärmeleitfähigkeit A des Transformators ungeachtet des Volumens des Transformators konstant ist, wird ein Wärmewiderstand Rt-w(N) von N Transformatoren, die parallel zum Kühlmittel vorgesehen sind, zum folgenden Ausdruck (4).
Ausdruck 4
Daher ist ein Temperaturanstieg ΔT(N) vom Wasserkanal zur Mitte des Transformators durch den folgenden Ausdruck (5) auf der Grundlage der Wärmemenge Q/N und des obigen Ausdrucks dargestellt, so dass zu sehen ist, dass der Temperaturanstieg durch Erhöhen der Anzahl (N), die parallel vorgesehen sind, unterdrückt wird.
Ausdruck 5
Wie oben beschrieben, kann der Temperaturanstieg des Transformators durch Erhöhen der Anzahl von parallel vorgesehenen Transformatoren unterdrückt werden. Daher kann ein Wärmeverteilungselement, wie beispielsweise ein Vergussharz, ein Wärmeableitblech und eine Wärmeleitpaste, so reduziert werden, dass die Kosten gesenkt werden. Darüber hinaus kann die Anzahl der Wicklungen oder der Durchmesser der Transformatorwicklung klein ausgelegt sein, so dass in jedem Transformator eine Wärmespanne verbleibt. In einigen Fällen kann ein allgemeiner kompakter Transformator oder ein kompakter Kern verwendet werden, so dass die Kosten weiter gesenkt werden können.
Als Nächstes veranschaulicht 2 eine Schaltungsanordnung, bei der der Transformator und der Niederspannungssekundärkreis parallel vorgesehen sind. Der Hochspannungsprimärkreis 101 der in 2 veranschaulichten Schaltungsanordnung hat eine ähnliche Anordnung wie der in 1 veranschaulichte Hochspannungskreis 101. In der in 2 veranschaulichten Ausführungsform sind die Ausgangsschaltkreisblöcke 301 bis 304 mit der Ausgangsleitung des Primärkreises 101 parallel verbunden. Hierbei sind die Schaltkreisblöcke 302 bis 304 durch dasselbe Bauelement wie der Schaltkreisblock 301 eingerichtet, was aber nicht in der Zeichnung angegeben ist.
Der Ausgangsschaltkreisblock 301 ist durch einen Transformator 311, Gleichrichterdioden 312a und 312b, eine Drosselspule 313 und einen Glättungskondensator 314 konfiguriert. Die Eingänge und die Ausgänge der Ausgangsschaltkreisblöcke 301 bis 304 sind mit den anderen Schaltkreisblöcken parallel verbunden.
In einer herkömmlichen Anordnung eines parallelen DC/DC-Wandlers, zum Beispiel in einer Anordnung, in der ein einzelner Transformator vorgesehen ist und nur die Sekundärkreise parallel verbunden sind, gibt es die Notwendigkeit, die Verdrahtungsinduktivität vom Transformator zu einem Gleichrichterelement in den Sekundärkreisen anzupassen, um das Stromungleichgewicht zwischen den Sekundärkreisen zu beseitigen. Allerdings ist es schwierig, aufgrund einer Beschränkung in Bezug auf den Aufbau in vielen Fällen die Verdrahtungslänge gleich auszulegen. Aufgrund eines magnetischen Einflusses hinsichtlich der anderen Verdrahtungen ist es darüber hinaus schwierig, die Induktivität so einzurichten, dass sie genau gleich ist.
Demgegenüber kann der in der Ausführungsform der 2 veranschaulichte DC/DC-Wandler die Flexibilität beim Aufbau der Verdrahtungen zwischen dem Element des Sekundärkreises und dem Transformator verbessern und den Induktivitätsunterschied der Verdrahtungen durch Vorsehen des Transformators in jedem Sekundärkreis leicht beseitigen. Daher kann das Stromungleichgewicht der jeweiligen Sekundärkreise beseitigt werden, was zu einer Miniaturisierung und zu geringen Kosten des DC/DC-Wandlers beiträgt.
3 ist ein Beispiel für eine Modulanbringungsstruktur zum Realisieren des in 2 veranschaulichten Schaltkreisblocks 301. 3(a) ist eine perspektivische Ansicht von außen auf ein Modul 401, und 3b ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Moduls 401.
Ein Transformator 411 und eine Drosselspule 413, die von den Bauelementen des Schaltkreisblocks 301 magnetische Bauelemente sind, werden in einem Modulgehäuse 416 gelagert, das zum Zweck der Bauelementlagerung und Wärmestrahlung entwickelt wurde. Obwohl in der Zeichnung nicht veranschaulicht, kann das Gehäuse mit einem Vergussharz oder dergleichen gefüllt sein, um eine Strahlungsleistung des Transformators 411 und der Drosselspule 413 zu erhöhen.
Die Gleichrichterdioden 412a und 412b sind an der Seitenwandfläche des Modulgehäuses 416 angebracht. Obwohl in der Zeichnung nicht veranschaulicht, kann ein Wärmeableitblech oder dergleichen zwischen den Gleichrichterdioden 412a und 412b und der Seitenwandfläche des Modulgehäuses 416 für die Isolierung und Wärmestrahlung eingefügt sein.
Jeweilige Verbindungsanschlüsse des Transformators 411, der Drosselspule 413 und der Gleichrichterdioden 412a und 412b sind mit einer Leiterplatte 415 verbunden, die am Modulgehäuse 416 mittels eines Lotmetalls zum Sicherstellen der elektrischen Verbindung vorgesehen ist. Darüber hinaus sind einige Bauelemente des Schaltkreisblocks 301, die klein sind und an der Oberfläche angebracht werden können, zum Beispiel ein Kondensator 414, auf der Leiterplatte 415 angebracht. Die jeweiligen Bauelemente sind wie oben beschrieben angeordnet, und die Bauelemente sind durch ein Verdrahtungsmuster elektrisch verbunden, das auf der Leiterplatte 415 zur Verfügung gestellt ist, so dass die Schaltungsanordnung des Schaltblocks 301 realisiert werden kann.
Wenn die Befestigungsstruktur des Moduls 401 für den gesamten Schaltkreisblock als Befestigungsstruktur verwendet wird, um die in 2 veranschaulichten Schaltkreisblöcke 301 bis 304 zu realisieren, verschwindet der Hauptteil des Stromungleichgewichts zwischen den jeweiligen Modulen.
Es gibt eine Notwendigkeit, eine Variation der Verdrahtungsinduktivität zwischen dem Transformator und der Gleichrichterdiode so auszubilden, dass sie eine Größenordnung von mehreren nH oder weniger beträgt, um das Stromungleichgewicht zwischen den jeweiligen Schaltungsblöcken zu unterdrücken. Die Verbindung zwischen dem Transformator und der Gleichrichterdiode im Modul 401 wird durch das Verdrahtungsmuster auf der Leiterplatte 415 gebildet. Daher kann das Verdrahtungsmuster in ähnlicher Weise für die jeweiligen Schaltkreisblöcke verwendet werden. Mit anderen Worten wird, falls die Befestigungsstruktur des Moduls 401 in den jeweiligen Schaltkreisblöcken gemeinsam verwendet wird, auch das Verdrahtungsmuster automatisch geteilt. Daher verschwindet der Hauptteil des Stromungleichgewichts.
Wie oben beschrieben, gibt es, falls das Stromungleichgewicht zwischen den jeweiligen Modulen beseitigt wird, keine Notwendigkeit, das Stromungleichgewicht für die Spanne der thermischen Auslegung zu berücksichtigen. Daher ist es möglich, kleinere Bauelemente als im Modul verwendete Bauelemente zu verwenden.
4 veranschaulicht ein Beispiel für die Befestigungsstruktur in einem Fall, in dem eine Mehrzahl von Modulen 401, die mittels 3 beschrieben ist, verwendet wird, um den DC/DC-Wandler zu bilden. Die Module 501 bis 504 sind solche, die eine Befestigungsstruktur ähnlich wie für das Modul 401 in 3 verwenden.
Jedes Modul ist elektrisch mit einem Primärkreismodul 505 verbunden und bildet den in 2 veranschaulichten Schaltkreis. Das Modulgehäuse jedes Moduls ist an einem DC-DC-Wandlergehäuse 506 angebracht, das mit einem Kühlkanal ausgebildet ist, um so eine Kühlleistung sicherzustellen.
In dem in 4 veranschaulichten Aufbau tritt eine Variation hinsichtlich der Verdrahtungsinduktivität, die einen Unterschied in Bezug auf eine Verdrahtungslänge verursacht, in einer Verdrahtung zum Verbinden der jeweiligen Module 501 bis 504 und des Primärkreismoduls 505 leicht auf. Allerdings verursacht in einem Fall, in dem das Wicklungsverhältnis N1/N2 einer Primärwicklung N1 und der Sekundärwicklung N2 des Transformators groß ist, die Variation hinsichtlich der Verdrahtungsinduktivität der Primärwicklung kein tatsächliches Problem. Der Grund dafür ist, dass in einem Fall, in dem das Wicklungsverhältnis N1/N2 groß ist, eine Streuinduktivität des Transformators größer als die Verdrahtungsinduktivität auf der Primärseite des Transformators ist, so dass der Einfluss der Verdrahtung gering wird. Im Fall des DC/DC-Wandlers für ein Fahrzeug ist das Wicklungsverhältnis N1/N2 normalerweise etwa „10”, und die primäre Streuinduktivität des Transformators 1 beträgt etwa mehrere uH. Demgegenüber liegt die Verdrahtungsinduktivität in der Größenordnung von mehreren nH und ist ausreichend geringer als die primäre Streuinduktivität des Transformators. Daher kann der DC/DC-Wandler der Erfindung als Anordnung bezeichnet werden, die für ein Fahrzeug verwendet wird.
Darüber hinaus sind die oben beschriebenen Module 501 bis 504 so eingerichtet, dass sie fast dieselbe Struktur haben, so dass die Formen und die Abmessungen der jeweiligen Bauelemente fast gleich sind. Wie oben beschrieben ist die Verbindungsverdrahtung zwischen dem Transformator und der Gleichrichterdiode so ausgebildet, dass sie fast die gleiche Form in Bezug auf die jeweiligen Module hat. Darüber hinaus sind neben der Verbindungsverdrahtung zwischen dem Transformator und der Gleichrichterdiode die Verbindungsverdrahtung zwischen der Gleichrichterdiode und dem Kondensatorelement und die Verbindungsverdrahtung zwischen der Gleichrichterdiode und der Drosselspule auch so ausgebildet, dass sie fast die gleiche Form in Bezug auf die jeweiligen Module haben.
Weiter bedeutet der Ausdruck „fast die gleiche Form”, der in dieser Ausführungsform beschrieben ist, eine Form, die so ausgebildet ist, dass sie die gleiche Form in Bezug auf das Gesamtkonzept hat, aber keinen Unterschied hinsichtlich der Form beabsichtigt, der durch eine Variation in Bezug auf eine Abmessungstoleranz oder ein Herstellungsverfahren verursacht wird. Mit anderen Worten soll die Erfindung eine Variation hinsichtlich der Verdrahtungsinduktivität leicht ausgleichen, die durch eine Anordnung der Bauelemente zwischen Modulen verursacht wird; es wird aber nicht erwogen, die Verdrahtungsinduktivität zwischen den Modulen genau gleich zu machen.
Bezugszeichenliste

101: Hochspannungsprimärkreis
102: Niederspannungssekundärkreis
103a, 103b: Hochspannungseingangsanschluss
104: Glättungskondensator
105a, 105b, 105c, 105d: MOSFET
107: Transformator
108: Drosselspule
110: Glättungskondensator
112: Niederspannungsausgangsanschluss
201, 202, 203, 204: Transformator
301: Schaltkreisblock
311: Transformator
312a, 312b: Gleichrichterdiode (Gleichrichterelement)
313: Drosselspule (Spulenelement)
314: Kondensator (Kondensatorelement)
401: Modul (Ausgangskreismodul)
411: Transformator
412a, 412b: Gleichrichterdiode (Gleichrichterelement)
413: Drosselspule (Spulenelement)
414: Kondensator (Kondensatorelement)
415: Leiterplatte
416: Modulgehäuse
501, 502, 503, 504: Modul (Ausgangskreismodul)
505: Hochspannungsprimärkreis
506: Gehäuse

Claims

Leistungsumwandlungseinrichtung, die eine Eingangsspannung senkt und diese ausgibt, wobei die Leistungsumwandlungseinrichtung umfasst: einen Eingangskreis, der ein Schaltelement aufweist; und ein Ausgangskreismodul, das einen Transformator und ein Gleichrichterelement aufweist, wobei eine Mehrzahl der Ausgangskreismodule vorgesehen ist, und wobei die Mehrzahl von Ausgangskreismodulen mit dem Eingangskreis elektrisch verbunden ist.
Leistungsumwandlungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ausgangskreismodul ein erstes Ausgangskreismodul und ein zweites Ausgangskreismodul aufweist, wobei das erste Ausgangskreismodul einen ersten Transformator, ein erstes Gleichrichterelement und eine erste Verbindungsverdrahtung aufweist, die den ersten Transformator und das erste Gleichrichterelement verbindet, wobei das zweite Ausgangskreismodul einen zweiten Transformator, ein zweites Gleichrichterelement und eine zweite Verbindungsverdrahtung aufweist, die den zweiten Transformator und das zweite Gleichrichterelement verbindet, und wobei die erste Verbindungsverdrahtung so ausgebildet ist, dass sie fast die gleiche Form wie die zweite Verbindungsverdrahtung hat.
Leistungsumwandlungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Ausgangskreismodul eine erste Leiterplatte aufweist, in der die erste Verbindungsverdrahtung angebracht ist, wobei das zweite Ausgangskreismodul eine zweite Leiterplatte umfasst, in der die zweite Verbindungsverdrahtung angebracht ist, wobei der erste Transformator und das erste Gleichrichterelement mit der ersten Leiterplatte verbunden sind und wobei der zweite Transformator und das zweite Gleichrichterelement mit der zweiten Leiterplatte verbunden sind.
Leistungsumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ausgangskreismodul ein erstes Ausgangskreismodul und ein zweites Ausgangskreismodul aufweist, wobei das erste Ausgangskreismodul einen ersten Transformator, ein erstes Gleichrichterelement, ein erstes Kondensatorelement und eine dritte Verbindungsverdrahtung aufweist, die das erste Gleichrichterelement und das erste Kondensatorelement verbindet, wobei das zweite Ausgangskreismodul einen zweiten Transformator, ein zweites Gleichrichterelement, ein zweites Kondensatorelement und eine vierte Verbindungsverdrahtung aufweist, die das zweite Gleichrichterelement und das zweite Kondensatorelement verbindet und wobei die dritte Verbindungsverdrahtung so ausgebildet ist, dass sie fast die gleiche Form wie die vierte Verbindungsverdrahtung hat.
Leistungsumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ausgangskreismodul ein erstes Ausgangskreismodul und ein zweites Ausgangskreismodul aufweist, wobei das erste Ausgangskreismodul einen ersten Transformator, ein erstes Gleichrichterelement, ein erstes Spulenelement und eine fünfte Verbindungsverdrahtung aufweist, die das erste Gleichrichterelement und das erste Spulenelement verbindet, wobei das zweite Ausgangskreismodul einen zweiten Transformator, ein zweites Gleichrichterelement, ein zweites Spulenelement und eine sechste Verbindungsverdrahtung aufweist, die das zweite Gleichrichterelement und das zweite Spulenelement verbindet, und wobei die fünfte Verbindungsverdrahtung so ausgebildet ist, dass sie fast die gleiche Form wie die sechste Verbindungsverdrahtung hat.
Leistungsumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das erste Ausgangskreismodul eine erste Metallgehäuseeinheit aufweist, in der der erste Transformator gelagert ist, und wobei das zweite Ausgangskreismodul eine zweite Metallgehäuseeinheit aufweist, in der der zweite Transformator gelagert ist.
Leistungsumwandlungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei das erste Gleichrichterelement auf einer Seitenwandfläche der ersten Metallgehäuseeinheit angeordnet ist und wobei das zweite Gleichrichterelement auf einer Seitenwandfläche der zweiten Metallgehäuseeinheit angeordnet ist.
Leistungsumwandlungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 7, wobei die erste Metallgehäuseeinheit und die zweite Metallgehäuseeinheit mit einem Harz gefüllt sind.
Leistungsumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Transformator eine Primärwicklung, die mit dem Eingangskreis verbunden ist, und eine Sekundärwicklung aufweist, die mit dem Gleichrichterelement verbunden ist, und wobei die Anzahl der Windungen der Primärwicklung größer als die der Sekundärwicklung ist.