JP2009278794A - Power conversion apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To equalize a temperature of a smoothing capacitor of a power conversion apparatus by a simpler technology. <P>SOLUTION: The power conversion apparatus comprises a step-up converter which boosts a power supply voltage, an inverter which converts a DC power boosted by the step-up converter into an AC power, and a smoothing capacitor C and a discharge resistor R connected in parallel to a power supply line to the inverter. The smoothing capacitor C is housed in a capacitor container 2 as a module in which a plurality of capacitor elements C1 are connected parallel between a high potential side busbar P and a low potential side busbar N provided to the power supply line. The discharge resistor R is housed in a relatively low temperature region of the capacitor container 2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用の電力変換装置であって、直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給するインバータを備えた電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter for a vehicle, and relates to a power converter including an inverter that converts DC power into AC power and supplies the AC power to a load.

ハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)や電気自動車(Electric Vehicle)では、二次電池から発生される直流電力を交流電力へ変換して、交流負荷であるモータを駆動する。この直流(DC)−交流(AC)変換を行う電力変換装置として、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)により構成したインバータを備えた電力変換装置が使用されている。このような電力変換装置では、インバータのスイッチング時に電源側で生じる電源リップルを抑制する目的で、インバータへ電力を供給する配線部分(直流入力側)に平滑コンデンサを組み込んでいる。   In a hybrid vehicle and an electric vehicle, DC power generated from a secondary battery is converted into AC power, and a motor that is an AC load is driven. As a power conversion device that performs direct current (DC) -alternating current (AC) conversion, for example, a power conversion device including an inverter constituted by an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used. In such a power conversion device, a smoothing capacitor is incorporated in a wiring portion (DC input side) that supplies power to the inverter for the purpose of suppressing power supply ripple generated on the power supply side during switching of the inverter.

このような平滑コンデンサを組み込んだ構成を有する電力変換装置が特許文献1に示されている。特許文献1の電力変換装置は、二次電池(直流電源)から発生される電源電圧を昇圧する昇圧コンバータ(DC−DC変換器)を備え、この昇圧コンバータにより所定の電圧まで昇圧した電源電圧をインバータ(DC−AC変換器)へ印加する。そして、この昇圧コンバータからインバータへの電力供給線に、平滑コンデンサと放電抵抗とが並列に接続されている。放電抵抗は、平滑コンデンサに溜まった電荷を放電するために設けられるものである。   Patent Document 1 discloses a power conversion device having a configuration incorporating such a smoothing capacitor. The power conversion device of Patent Document 1 includes a boost converter (DC-DC converter) that boosts a power supply voltage generated from a secondary battery (DC power supply), and the power supply voltage boosted to a predetermined voltage by the boost converter. Apply to inverter (DC-AC converter). A smoothing capacitor and a discharge resistor are connected in parallel to the power supply line from the boost converter to the inverter. The discharge resistor is provided to discharge the electric charge accumulated in the smoothing capacitor.

図3に、電力変換装置の組み立て例を示してある。図示の電力変換装置において、バスバー間に複数のコンデンサ素子1を並列接続してモジュール化される平滑コンデンサは、専用のコンデンサ容器2内に収納される。そして、このコンデンサ容器2の上部に、昇圧コンバータ、インバータ、及び放電抵抗を収容したハウジング3が組み付けられる。
特開2006−042498号公報(図11)
FIG. 3 shows an assembly example of the power conversion device. In the illustrated power converter, a smoothing capacitor that is modularized by connecting a plurality of capacitor elements 1 in parallel between bus bars is housed in a dedicated capacitor container 2. And the housing 3 which accommodated the boost converter, the inverter, and the discharge resistance is assembled on the upper part of the capacitor container 2.
JP 2006-042498 A (FIG. 11)

車両用の電力変換装置では負荷の駆動電流が大きいので、平滑コンデンサは、必要な容量を一つの素子で得ようとするとサイズが大きくなってしまう。そこで、図3のように、電力供給線に接続した高電位側バスバーと低電位側バスバーとの間に複数のコンデンサ素子をマトリックス状に並べて並列接続したモジュールとして平滑コンデンサを構成し、これを一つのコンデンサ容器に収納して電力変換装置に組み入れるようにしている。   In a vehicle power conversion device, since the load drive current is large, the size of the smoothing capacitor becomes large if an attempt is made to obtain a necessary capacity with a single element. Therefore, as shown in FIG. 3, a smoothing capacitor is configured as a module in which a plurality of capacitor elements are arranged in a matrix and connected in parallel between a high potential bus bar and a low potential bus bar connected to the power supply line. It is housed in one capacitor container and incorporated into the power converter.

このような電力変換装置における平滑コンデンサでは、コンデンサ素子に流れ込むリップル電流が素子温度の上昇を招く原因となるが、その温度上昇の程度が、バスバーの間に多数並べられたコンデンサ素子の接続位置によって異なることが知られている。温度の違いはコンデンサ素子の劣化に差を生じさせるため、できるだけ温度の均一化を図るべく、コンデンサ素子の容量を場所によって変えたり、冷却構造を工夫する等の策が施されている。しかし、場所によって容量を変更したり、冷却構造に工夫を加えるのはコスト的に不利で、より簡素な手法による改善が望まれる。   In such a smoothing capacitor in a power converter, the ripple current flowing into the capacitor element causes an increase in the element temperature. The degree of the temperature increase depends on the connection position of a large number of capacitor elements arranged between the bus bars. It is known to be different. Since the difference in temperature causes a difference in deterioration of the capacitor element, measures are taken such as changing the capacity of the capacitor element depending on the location or devising a cooling structure in order to make the temperature as uniform as possible. However, it is disadvantageous in cost to change the capacity depending on the location or to devise the cooling structure, and improvement by a simpler method is desired.

本発明は、この点に着目したもので、電力変換装置における平滑コンデンサの温度について、簡素な手法で均一化を図れるようにするものである。   This invention pays attention to this point, and makes it possible to equalize the temperature of the smoothing capacitor in the power converter by a simple method.

本発明に関わる電力変換装置は、電源電圧を昇圧する昇圧コンバータと、該昇圧コンバータによる昇圧後の直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記昇圧コンバータから前記インバータへの電力供給線に接続される平滑コンデンサと、前記電力供給線に前記平滑コンデンサと並列接続される放電抵抗と、を含んで構成される電力変換装置である。本発明では、その平滑コンデンサを、前記電力供給線に接続された高電位側バスバーと低電位側バスバーとの間に複数のコンデンサ素子を並列接続したモジュールとして構成して、コンデンサ容器に収納すると共に、前記放電抵抗を、前記コンデンサ容器中の比較的温度の低い領域に収納する。   A power converter according to the present invention is connected to a boost converter that boosts a power supply voltage, an inverter that converts DC power boosted by the boost converter into AC power, and a power supply line from the boost converter to the inverter. And a discharge resistor connected in parallel with the smoothing capacitor to the power supply line. In the present invention, the smoothing capacitor is configured as a module in which a plurality of capacitor elements are connected in parallel between a high potential side bus bar and a low potential side bus bar connected to the power supply line, and is stored in a capacitor container. The discharge resistance is accommodated in a relatively low temperature region in the capacitor container.

放電抵抗は、損失抑制のために抵抗値を大きくしてあることから、発熱素子である。したがって、この放電抵抗をコンデンサ容器内の比較的低温の領域に設置することで、当該領域の温度を上げ、容器内温度の均衡を図ることができる。すなわち、コンデンサ容器中に放電抵抗を配置するだけの簡素な手法で、平滑コンデンサの温度均一化を図ることができる。   The discharge resistance is a heating element because the resistance value is increased to suppress loss. Therefore, by installing this discharge resistor in a relatively low temperature region in the capacitor container, the temperature of the region can be increased and the temperature in the container can be balanced. That is, the temperature of the smoothing capacitor can be made uniform by a simple method of simply disposing the discharge resistor in the capacitor container.

図1に、本発明に係る電力変換装置の実施形態について、ブロック図で示している。図示のように本実施形態の電力変換装置は、直流電源として二次電池BATを使用しており、この二次電池BATの電源電圧を昇圧コンバータCNVで所定の電圧まで昇圧する構成を有する。そして、昇圧後の直流電力がインバータINVで交流電力へ変換され、車両の走行用モータを備えた交流負荷ALへ供給される。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a power conversion device according to the present invention. As shown in the figure, the power conversion device of this embodiment uses a secondary battery BAT as a DC power supply, and has a configuration in which the power supply voltage of the secondary battery BAT is boosted to a predetermined voltage by a boost converter CNV. The boosted DC power is converted into AC power by the inverter INV and supplied to the AC load AL provided with a vehicle driving motor.

この実施形態の電力変換装置において、平滑コンデンサCと放電抵抗Rとは、昇圧コンバータCNVからインバータINVへ直流電力を供給する電力供給線に、並列接続されている。具体的には図2に示すように、平滑コンデンサCは、電力供給線に接続された高電位側バスバーPと低電位側バスバーNとの間に複数のコンデンサ素子C1をマトリックス状に並べて並列接続したモジュールとして構成されており、放電抵抗Rは、バスバーP,Nに対し、電源側とは反対側(インバータINVへ接続される側)の領域に接続されている。   In the power converter of this embodiment, the smoothing capacitor C and the discharge resistor R are connected in parallel to a power supply line that supplies DC power from the boost converter CNV to the inverter INV. Specifically, as shown in FIG. 2, the smoothing capacitor C is connected in parallel by arranging a plurality of capacitor elements C1 in a matrix between the high potential side bus bar P and the low potential side bus bar N connected to the power supply line. The discharge resistor R is connected to a region on the side opposite to the power source side (side connected to the inverter INV) with respect to the bus bars P and N.

図2(A)に示す本実施形態に係る放電抵抗Rは、点線で示すコンデンサ容器2の中に収納される点で、従来の構造と異なっている。すなわち、本実施形態の平滑コンデンサCは、上記のようにバスバーP,Nの間に複数のコンデンサ素子C1を並列接続したモジュールとして構成されて、コンデンサ容器2に収納されており、そして、放電抵抗Rは、そのコンデンサ容器2の中の比較的温度の低い領域、本実施形態の場合、バスバーP,Nの電源側とは反対側の端部に配置されている。   The discharge resistor R according to this embodiment shown in FIG. 2A is different from the conventional structure in that it is housed in the capacitor container 2 indicated by a dotted line. That is, the smoothing capacitor C of the present embodiment is configured as a module in which a plurality of capacitor elements C1 are connected in parallel between the bus bars P and N as described above, and is accommodated in the capacitor container 2, and the discharge resistance R is disposed in a region of the capacitor container 2 having a relatively low temperature, that is, in the case of this embodiment, the end of the bus bar P, N opposite to the power supply side.

バスバーP,Nに対し、昇圧コンバータCNVの動作により生じる高周波リップル電流は、バスバーP,Nのインダクタンス成分により電源側のコンデンサ素子C1−Aに集中する。したがって、当該コンデンサ素子C1−Aに流れるリップル電流は、反対側のコンデンサ素子C1−Dに流れるリップル電流に比べて大きくなる傾向にあり、これに起因して、コンデンサ素子C1−Aの温度上昇が他の素子に比べて大きくなる。つまり、コンデンサ容器2内において温度の不均衡が生じ、バスバーP,Nの電源側とは反対側の温度が他の領域に比べて低くなる。   The high frequency ripple current generated by the operation of the boost converter CNV with respect to the bus bars P and N is concentrated on the capacitor element C1-A on the power source side by the inductance component of the bus bars P and N. Accordingly, the ripple current flowing through the capacitor element C1-A tends to be larger than the ripple current flowing through the capacitor element C1-D on the opposite side, and as a result, the temperature rise of the capacitor element C1-A is increased. Larger than other elements. That is, a temperature imbalance occurs in the capacitor container 2, and the temperature of the bus bars P and N on the side opposite to the power supply side is lower than that in other regions.

平滑コンデンサCの放電のために設けられる放電抵抗Rは、損失抑制のために抵抗値を大きくしてあることから、発熱する。そこで、当該放電抵抗Rをコンデンサ容器2内の比較的低温の領域、すなわち図2の実施形態ではバスバーP,Nの電源側とは反対側の端部に配置することで、容器内温度の均衡を図ることができる。したがって、コンデンサ素子C1の容量を場所によって変えたり、平滑コンデンサCの冷却構造に特別な工夫をせずとも、平滑コンデンサCの温度均一化を図ることが可能となる。その結果、コンデンサ素子C1の経時劣化を場所に寄らず均等化することができる。   The discharge resistor R provided for discharging the smoothing capacitor C generates heat because its resistance value is increased to suppress loss. Therefore, the discharge resistance R is arranged in a relatively low temperature region in the capacitor container 2, that is, in the embodiment of FIG. 2, at the end opposite to the power supply side of the bus bars P and N, thereby balancing the temperature in the container. Can be achieved. Therefore, the temperature of the smoothing capacitor C can be made uniform without changing the capacitance of the capacitor element C1 depending on the location or without special measures in the cooling structure of the smoothing capacitor C. As a result, the deterioration over time of the capacitor element C1 can be equalized regardless of the location.

なお、放電抵抗Rの電気的接続(配線)はバスバーP,Nの電源側でもその反対側でもよく、放電抵抗Rの容器内配置がバスバーP,Nの電源側とは反対側になっていればよい。   The electrical connection (wiring) of the discharge resistor R may be on the power source side of the bus bars P and N or on the opposite side, and the arrangement of the discharge resistor R in the container is on the side opposite to the power source side of the bus bars P and N. That's fine.

図2(B)には、NTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタを使用した放電抵抗R’を、図2(A)の実施形態と同じ領域に配置した例を示している。NTCサーミスタは、素子温度の上昇に伴って抵抗値が減少するデバイスであり、抵抗値が減少すれば発熱が減る。したがって、当該放電抵抗R’によれば、配置領域の温度に応じて発熱を可変にすることができ、過度な温度上昇を抑制し得ることとなる。   FIG. 2B shows an example in which the discharge resistance R ′ using an NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor is arranged in the same region as the embodiment of FIG. An NTC thermistor is a device whose resistance value decreases as the element temperature increases, and heat generation decreases as the resistance value decreases. Therefore, according to the discharge resistance R ′, heat generation can be made variable according to the temperature of the arrangement region, and an excessive temperature rise can be suppressed.

電力変換装置の回路例を示したブロック図。The block diagram which showed the circuit example of the power converter device. コンデンサ容器内における平滑コンデンサと放電抵抗の配置を説明する図。The figure explaining arrangement | positioning of the smoothing capacitor and discharge resistance in a capacitor | condenser container. コンデンサ容器の組み付け例について示す電力変換装置の外観図。The external view of the power converter device shown about the assembly example of a capacitor | condenser container.

符号の説明Explanation of symbols

C 平滑コンデンサ
C1 コンデンサ素子
P,N バスバー
R,R’ 放電抵抗
2 コンデンサ容器
C Smoothing capacitor C1 Capacitor element P, N Bus bar R, R 'Discharge resistance 2 Capacitor container

Claims (3)

電源電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
該昇圧コンバータによる昇圧後の直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記昇圧コンバータから前記インバータへの電力供給線に接続される平滑コンデンサと、
前記電力供給線に前記平滑コンデンサと並列接続される放電抵抗と、
を含んで構成され、
前記平滑コンデンサは、前記電力供給線に接続された高電位側バスバーと低電位側バスバーとの間に複数のコンデンサ素子を並列接続したモジュールとして構成されて、コンデンサ容器に収納され、
前記放電抵抗は、前記コンデンサ容器中の比較的温度の低い部分に収納されている
電力変換装置。
A boost converter that boosts the power supply voltage;
An inverter that converts the DC power boosted by the boost converter into AC power;
A smoothing capacitor connected to a power supply line from the boost converter to the inverter;
A discharge resistor connected in parallel with the smoothing capacitor to the power supply line;
Comprising
The smoothing capacitor is configured as a module in which a plurality of capacitor elements are connected in parallel between a high potential side bus bar and a low potential side bus bar connected to the power supply line, and is stored in a capacitor container.
The discharge resistance is housed in a relatively low temperature portion of the capacitor container.
前記放電抵抗は、前記コンデンサ容器中における前記バスバーの電源側とは反対側の領域に配置されている請求項1記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein the discharge resistor is disposed in a region of the capacitor container opposite to the power source side of the bus bar. 前記放電抵抗は、NTCサーミスタである請求項1又は請求項2記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein the discharge resistor is an NTC thermistor.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011151995A (en) * 2010-01-22 2011-08-04 Toyota Motor Corp Capacitor storage unit
US8754511B2 (en) 2011-11-04 2014-06-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Heat sink for electrical power converter
US20140285969A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Capacitor module with temperature sensor
EP2814153A3 (en) * 2013-05-16 2015-04-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. Self-discharging capacitor
JP2017085816A (en) * 2015-10-29 2017-05-18 株式会社豊田自動織機 On-vehicle air conditioner
JP2018032831A (en) * 2016-08-26 2018-03-01 トヨタ自動車株式会社 Capacitor module
JP2021019427A (en) * 2019-07-19 2021-02-15 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Inverter device
CN113383476A (en) * 2019-01-31 2021-09-10 西门子股份公司 DC voltage switch

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011151995A (en) * 2010-01-22 2011-08-04 Toyota Motor Corp Capacitor storage unit
US8754511B2 (en) 2011-11-04 2014-06-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Heat sink for electrical power converter
US20140285969A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Capacitor module with temperature sensor
US9601274B2 (en) * 2013-03-20 2017-03-21 Denso Corporation Capacitor module with temperature sensor
EP2814153A3 (en) * 2013-05-16 2015-04-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. Self-discharging capacitor
JP2017085816A (en) * 2015-10-29 2017-05-18 株式会社豊田自動織機 On-vehicle air conditioner
JP2018032831A (en) * 2016-08-26 2018-03-01 トヨタ自動車株式会社 Capacitor module
CN113383476A (en) * 2019-01-31 2021-09-10 西门子股份公司 DC voltage switch
JP2021019427A (en) * 2019-07-19 2021-02-15 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Inverter device
JP7363151B2 (en) 2019-07-19 2023-10-18 株式会社アイシン inverter device

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