JP2011177024A - Power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電力変換装置に係り、たとえば車両に用いるに好適な電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device, for example, a power conversion device suitable for use in a vehicle.
電力変換装置は、インバータと、前記インバータの直流電源端子に並列接続される平滑用のコンデンサと、前記インバータを制御する制御回路とから構成されている。前記インバータは複数のパワー半導体で構成されており、前記複数のインバータは所定の数を単位としてパワーモジュールとして取り扱われるので、上記インバータは複数のパワー半導体を備える１個または複数個のパワーモジュールで構成される。 The power conversion device includes an inverter, a smoothing capacitor connected in parallel to the DC power supply terminal of the inverter, and a control circuit that controls the inverter. Since the inverter is composed of a plurality of power semiconductors, and the plurality of inverters are handled as power modules in units of a predetermined number, the inverter is composed of one or a plurality of power modules including a plurality of power semiconductors. Is done.
そして、このような電力変換装置をユニットとして構成したものに、たとえば、前記パワーモジュールを搭載するハウジングと、前記平滑コンデンサを搭載する第２基台と、前記制御回路が組み込まれた制御基板を搭載する第３基台とを構成し、これらを順次積層させて、第２基台をハウジングに固定するとともに、第３基台を第２基台に固定させたものが知られている。 And what comprised such a power converter as a unit is equipped with, for example, a housing for mounting the power module, a second base for mounting the smoothing capacitor, and a control board in which the control circuit is incorporated. A third base is configured, and these are sequentially stacked to fix the second base to the housing and to fix the third base to the second base.
このような構成からなる電力変換装置は、たとえば下記特許文献１に詳しく開示されている。
A power conversion device having such a configuration is disclosed in detail, for example, in
しかし、このように構成された電力変換装置において、その第３基台に固定される制御基板は、マイクロコンピュータ等が搭載され、前記インバータに供給するスイッチング電力の波形を制御する信号等をたとえば車輌のそれぞれの運転モードに対応して的確に形成する機能を備えたものとして構成されている。 However, in the power conversion device configured as described above, the control board fixed to the third base is equipped with a microcomputer or the like, and a signal for controlling the waveform of the switching power supplied to the inverter, for example, a vehicle It is comprised as what was equipped with the function formed accurately corresponding to each operation mode.
このため、前記制御基板は、それに搭載される回路は複雑となり、比較的面積の大きな基板として構成されることになる。そして、電力変換装置の少なくとも平面的な大きさはこの制御基板の大きさによって決定されることになる。 For this reason, the control board has a complicated circuit and is configured as a board having a relatively large area. The at least planar size of the power conversion device is determined by the size of the control board.
このことから、電力変換装置の小型化を図るには、前記制御基板を小さく構成することが要望されるに至った。 For this reason, in order to reduce the size of the power conversion device, it has been demanded to make the control board small.
本発明の目的は、小型化を図ることのできる電力変換装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the power converter device which can attain size reduction.
本発明の代表的なものは、大型化を抑えた電力変換装置の提供である。 A representative example of the present invention is to provide a power conversion device that suppresses an increase in size.
本願において開示される代表的な発明は少なくとも次の特徴の１つを備えている。次に特徴について簡単に説明する。 The representative invention disclosed in the present application has at least one of the following features. Next, features will be briefly described.
（１）本発明の一つの特徴は、直流電流を交流電流に変換するためのパワーモジュールと、
前記パワーモジュールにスイッチング電力を供給するスイッチング駆動回路基板と、
前記スイッチング駆動回路基板に、前記回転電機を制御するための信号を供給する回転電機制御回路基板と、
前記パワーモジュールのバッテリ側に、前記パワーモジュールと電気的に並列に接続された平滑用コンデンサモジュールと、
前記パワーモジュールと、前記スイッチング駆動回路基板と、前記回転電機制御回路基板と、前記平滑用コンデンサモジュールとを収納するハウジングと、
前記回転電機制御回路基板とは異なる基板で形成され、前記平滑用コンデンサモジュールに溜まった電荷を放電するための強制放電回路と、
を備え、
前記パワーモジュールは、前記ハウジングの収納領域の一方側に配置され、
前記平滑用コンデンサモジュールは、前記ハウジングの収納領域の他方側に配置され、
前記強制放電回路は、前記パワーモジュールよりも前記平滑用コンデンサモジュールに近い側に配置されるようにしたものである。
(1) One feature of the present invention is a power module for converting a direct current into an alternating current ;
A switching drive circuit board for supplying switching power to the power module;
A rotating electrical machine control circuit board for supplying a signal for controlling the rotating electrical machine to the switching drive circuit board;
On the battery side of the power module, a smoothing capacitor module electrically connected in parallel with the power module;
A housing for housing the power module, the switching drive circuit board, the rotating electrical machine control circuit board, and the smoothing capacitor module;
A forced discharge circuit that is formed of a substrate different from the rotating electrical machine control circuit substrate and discharges the electric charge accumulated in the smoothing capacitor module;
With
The power module is disposed on one side of the housing area of the housing,
The smoothing capacitor module is disposed on the other side of the housing storage area,
The forced discharge circuit is arranged closer to the smoothing capacitor module than the power module .
（２）本発明の他の特徴は、（１）の構成を前提とし、前記パワーモジュールは、前記水路形成体における前記回転電機制御回路基板が配置された側に固定されるようにしたものである。 (2) Another feature of the present invention is based on the configuration of (1), wherein the power module is fixed to a side of the water channel forming body on which the rotating electrical machine control circuit board is disposed. is there.
（３）本発明のさらに他の特徴は、（２）の構成を前提とし、前記ハウジングに固定され、かつ前記回転電機制御回路基板を保持するための保持板と、
を備え、
前記回転電機制御回路基板は、前記保持板における前記パワーモジュールが配置された側の面とは反対側の面に保持されるようにしたもである。
(3) Still another feature of the present invention is based on the configuration of (2), a holding plate fixed to the housing and holding the rotating electrical machine control circuit board ,
With
The rotating electrical machine control circuit board is held on a surface of the holding plate opposite to the surface on which the power module is disposed .
（４）本発明のさらに他の特徴は、（１）の構成を前提とし、前記パワーモジュールと前記コンデンサモジュールとの間に前記イッチング駆動回路基板を配置したようにしたものである。 (4) Still another feature of the present invention is that the switching drive circuit board is arranged between the power module and the capacitor module on the premise of the configuration of (1) .
（５）本発明のさらに他の特徴は、（１），（２），（３），（４）の構成を前提とし、前記コンデンサモジュールは、コンデンサモジュールケースと、当該コンデンサモジュールケースの内部から外に突出して伸びている積層導体と、当該積層導体の内の、当該コンデンサモジュールケースの内部に位置する積層導体に接続されたフィルムコンデンサとを有し、(5) Still another feature of the present invention is based on the configurations of (1), (2), (3), and (4), and the capacitor module includes a capacitor module case and an inside of the capacitor module case. A laminated conductor extending outwardly and having a film capacitor connected to the laminated conductor located inside the capacitor module case, of the laminated conductor;
前記コンデンサモジュールケースの外に突出した前記積層導体を介して直流電力が前記パワーモジュールに供給されるようにしたものである。DC power is supplied to the power module through the laminated conductor protruding outside the capacitor module case.
（６）本発明のさらに他の特徴は、（５）の構成を前提とし、前記パワーモジュールと前記コンデンサモジュールケースとは、間に空間を介して、互いに対向するように配置され、(6) Still another feature of the present invention is based on the configuration of (5), and the power module and the capacitor module case are arranged to face each other with a space therebetween,
前記積層導体のコンデンサモジュールケース内部の部分は、前記パワーモジュールの面に沿って伸びる前記パワーモジュールに対向する状態で配置され、A portion inside the capacitor module case of the multilayer conductor is disposed in a state facing the power module extending along the surface of the power module,
コンデンサモジュールケースから外に突出した積層導体は、前記パワーモジュールに近づく方向に伸びているようにしたものである。The laminated conductor protruding outward from the capacitor module case extends in a direction approaching the power module.
（７）本発明のさらに他の特徴は、（２）の構成を前提とし、前記水路形成体には、前記水路に繋がる開口が形成され、(7) Still another feature of the present invention is based on the configuration of (2), and the water channel forming body is formed with an opening connected to the water channel,
前記パワーモジュールは、放熱面を有し、当該放熱面には、放熱フィンが設けられており、The power module has a heat radiating surface, and the heat radiating surface is provided with heat radiating fins,
前記開口から前記放熱フィンが前記水路内に突出し、前記開口が前記放熱面で密閉されているようにしたものである。The radiating fin protrudes into the water channel from the opening, and the opening is sealed with the radiating surface.
（８）本発明のさらに他の特徴は、（１）の構成を前提とし、前記ハウジングは、その外部に端子ボックスを有しており、(8) Still another feature of the present invention is based on the configuration of (1), wherein the housing has a terminal box outside thereof,
前記端子ボックスは、前記ハウジングの内部で発生した交流電力を回転電機に供給するための交流端子台を有していることを特徴としたものである。The terminal box has an AC terminal block for supplying AC power generated inside the housing to a rotating electrical machine.
（９）本発明のさらに他の特徴は、以下に説明する実施の形態の中でさらに説明する。 (9) Other features of the present invention will be further described in the embodiments described below.
本発明の効果は、電力変換装置をより小型に作ることができることである。 The effect of this invention is that a power converter device can be made smaller.
以下、本発明による電力変換装置の実施例を図面を用いて説明をする。 Hereinafter, embodiments of a power conversion device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
《電気自動車１００》
図１は、本発明による電力変換装置が備えられるハイブリッド型の電気自動車の一実施例を示す概略構成図である。なお本発明による電力変換装置２００は純粋な電気自動車にも当然適用でき、基本構成や基本動作はハイブリッド型の電気自動車と純粋な電気自動車とで共通するところがたいへん多い。従って以下代表してハイブリッド型の電気自動車の実施例を説明する。
<
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a hybrid electric vehicle equipped with a power conversion device according to the present invention. The
前輪１１０および後輪１１４を備えるハイブリッド型の電気自動車１００には、エンジン１２０と第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０と、前記第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０に高電圧の直流電力供給するバッテリ１８０が搭載されている。実際には低電圧電力（１４ボルト系電力）を供給するバッテリがさらに搭載されており、以下に説明する制御回路の電源となる電力を供給するが、図示を省略する。エンジン１２０および第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０に基づく回転トルクは、変速機制御装置１５４とデファレンシャルギア１６０に伝達され、車軸１１２を介して前記前輪１１０に伝達される。
The hybrid
前記変速機１５０を制御する変速機制御装置１５４とエンジン１２０を制御するエンジン制御装置１２４と電力変換装置２００を制御する前記回転電機制御回路基板７００の前記回転電機制御回路とバッテリ１８０を制御するバッテリ制御装置１８４とが、それぞれ通信回線１７４であるローカルエリアネットワーク１７４によって総合制御装置１７０に接続されている。
A transmission control device 154 that controls the
前記総合制御装置１７０は、下位の制御装置である、変速機制御装置１５４やエンジン制御装置１２４や電力変換装置２００やバッテリ制御装置１８４からそれぞれの状態を表す情報を、通信回線１７４を介して受け取る。これらの情報は車両の運転進や安全性の観点から車両を統合制御するのに使用される。車両の統合制御は上記各制御装置の連携動作で達成される制御であり、前記車両の統合制御を実現するための各制御装置への制御指令が上記通信回線１７４を介して総合制御装置１７０からそれぞれの制御装置へ送信される。例えば上記バッテリ制御装置１８４はバッテリ１８０の放電状況やバッテリを構成する各セル電池の状態を総合制御装置１７０に報告する。前記総合制御装置１７０は上記報告から上記バッテリ１８０の充電が必要と判断すると、電力変換装置２００に発電の指示を出す。総合制御装置１７０はまたエンジン１２０と第１や第２の回転電気１３０、１４０の出力トルクを管理し、エンジンと前記第１や第２の回転電機１３０、１４０の出力トルクの総合トルクあるいはトルク分配比を演算処理のより求め、処理結果に基づく制御指令を変速機制御装置１５４やエンジン制御装置１２４や電力変換装置２００へ送信する。トルク指令に基づき電力変換装置２００は第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０を制御し、どちらか一方の回転電機であるいは両方の回転電機で指令のトルク出力を発生するようにこれらの回転電機を制御する。
The
第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０は電動機あるいは発電機として動作できる構造となっている。そして、例えば第１の回転電機１３０が電動機として動作しているとき、第２の回転電機１４０は電動機として、あるいは発電機として運転可能である。上述のとおり、車両の運転状態に基づき総合制御装置１７０はエンジンの出力トルクと回転電機の出力トルクとの分配を演算によりそれぞれの目標トルクを決定し、回転電機の目標トルクをトルク指令として、通信回線１７４を介して電力変換装置２００に送信する。電力変換装置２００は指令に基づき、第１の回転電機１３０および第２の回転電機１４０をそれぞれ電動機として運転するかあるいは発電機として運転するか、を演算処理により判断し、第１の回転電機１３０および第２の回転電機１４０を制御する。
The first rotating
しかし他の実施形態として、第１の回転電機１３０および第２の回転電機１４０を電動機として運転するか発電機として運転するかを、上記総合制御装置１７０で演算により決定しても良い。この方法では、第１の回転電機１３０あるいは第２の回転電機１４０をモータ運転の場合はその発生するトルクを、また発電機運転の場合には発電電力を総合制御装置１７０が決定し、その内容が指令として通信回線１７４を介して電力変換装置２００に送るようになる。
However, as another embodiment, whether the first rotating
どちらの方法であっても、前記電力変換装置２００は総合制御装置１７０からの指令に基づき第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０を運転するためにインバータを構成するパワー半導体のスイッチング動作を制御する。これらパワー半導体のスイッチング動作により、第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０が電動機としてあるいは発電機として運転される。電動機として運転する場合は高電圧のバッテリ１８０からの直流電力が前記電力変換装置２００のインバータに加えられ、インバータを構成するパワー半導体のスイッチング動作を制御することにより直流電力が３相交流電流に変換され、前記回転電機１３０あるいは１４０に供給され、前記回転電機１３０あるいは１４０が電動機として回転トルクを発生する。一方発電機として運転される場合、回転電機１３０あるいは１４０の回転子が外部からの回転トルクで回転し、この回転トルクに基づき前記回転電機の固定子巻線に３相交流電力を発生する。発生した３相交流電力は前記電力変換装置２００で直流電力に変換され、前記高電圧のバッテリ１８０に供給され、前記バッテリ１８０が直流電力により充電される。
In either method, the
図１に示すエンジン１２０と第１と第２の回転電機１３０、１４０を回転軸で機械的に直結していても良いし、歯車やクラッチを介して接続される構造であっても良い。エンジン１２０と第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０とが直結している場合は、エンジンの回転速度に正比例して第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０が回転するので、第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０は回転停止状態から高速回転状態まで広範囲に回転速度が変化するので、回転電機は高速回転に耐えられ機械的な強度が必要となる。また常に第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０が回転していると回転電機の鉄損が常に発生する、特に高速回転状態では鉄損が大きい問題がある。一方この方式は、構造がシンプルで、安価と成る長所がある。
The
また第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０がクラッチや変速ギアを介して車両の駆動機構につながる方式は、第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０の回転速度の変動範囲を小さくできる長所がある。また必要に応じ車両の駆動機構から第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０を切り離すことができ、回転電機の鉄損などで運転効率を下げるのを押さえられる効果がある。他方、この方式は構造が複雑であり、システムが高価となる。
In addition, the method in which the first rotating
図１に示すとおり、電力変換装置２００は、直流電源の電圧変動を押さえる複数の平滑コンデンサコンデンサを有するコンデンサモジュール３００と、複数のパワー半導体を内蔵するパワーモジュール５００、このパワーモジュール５００のスイッチング動作を制御するスイッチング駆動回路を備えた基板（以下スイッチング駆動回路基板）６００、および前記スイッチング動作の時間幅を決める信号すなわちパルスワイドモデュレーションの制御を行うＰＷＭ信号を発生する回転電機制御回路を備えた基板（以下回転電機制御回路基板と記す）７００から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
上記パワーモジュール５００を電気的に接続することで、パワーモジュール５００が有するパワー半導体が電気的に接続されてインバータ回路が作られる。上記インバータ回路を構成するパワー半導体を制御するための信号が回転電機制御回路基板７００で作られ、上記スイッチング駆動回路基板６００へ送られる。上記スイッチング駆動回路基板６００はいわゆるパワー半導体のゲート駆動回路であり、各パワー半導体のゲートへ供給するゲート駆動信号を発生し、そのゲート駆動信号が各パワー半導体のゲートに送られる、ゲート駆動信号に基づき各パワー半導体がスイッチング動作を行う。
By electrically connecting the
上記コンデンサモジュール３００、パワーモジュール５００、スイッチング駆動回路基板６００、回転電機制御回路基板７００の詳細な回路や動作については後に詳述する。
Detailed circuits and operations of the
前記高電圧のバッテリ１８０はたとえばニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池などの２次電池であり、３００ボルトあるいは６００ボルト、あるいはそれ以上の高電圧の直流電力を出力する。
The high-
《電力変換装置の全体構成》
図２、図３および図４は、前述した電力変換装置２００の分解斜視図であり、該電力変換装置２００の全体的な構成を概略的に示している。図２と図３と図４は前記電力変換装置２００をそれぞれ異なる方向から見た分解斜視図である。
<< Overall configuration of power conversion device >>
2, 3, and 4 are exploded perspective views of the above-described
電力変換装置２００は箱体の形状をなすハウジング２１０を有し、このハウジング２１０の底部には冷却水が循環する冷却水路２１６を内部に有する水路形成体２２０が設けられている。前記ハウジング２１０の底部には、前記冷却水路２１６に冷却水を供給するための冷却水の入口管２１２および冷却水の出口管２１４が該ハウジング２１０の外側へ突出する形状で、固定されている。
The
図１で説明したパワーモジュール５００は、前記ハウジング２１０内に並設されて配置される第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４で構成されている。第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４には冷却用の放熱フィン５０６、５０７がそれぞれ設けられている。一方前記水路形成体２２０には水路につながる開口２１８、２１９が設けられている。前記第１と第２のパワーモジュール５０２、５０４を冷却通路２１６の上に固定することで、上記冷却用の放熱フィン５０６、５０７がそれぞれ前記水路形成体２２０に設けられた開口２１８、２１９から通路２１６の内部に突出する。前記開口２１８、２１９は放熱フィン５０６、５０７の周囲の金属壁で塞がれ、冷却水が漏れないと共に冷却水路が形成される。この第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４は、ハウジング２１０の冷却水の入口管２１２および冷却水の出口管２１４が形成された側壁面に直交する仮想の線分を境にして左右のそれぞれに配置されている。前記水路形成体２２０の内部に形成される冷却水路は、冷却水の入口管２１２からハウジング底部の長手方向に沿って他端まで延び、該他端部でU文字状に折り返され、再びハウジング底部の長手方向に沿って出口管２１４まで延びている。上記長手方向に沿った並行する２組の水路が前記水路形成体２２０内に形成され、前記水路形成体２２０にはそれぞれの水路に貫通する形状の前記開口２１８と２１９が形成されている。上記通路に沿って前記水路形成体２２０に第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４が前記水路形成体２２０に固定される。第１と第２のパワーモジュール５０２、５０４に設けられた放熱フィンが水路に突出することで効率の良い冷却が成されると共に、金属製の前記水路形成体２２０に第１と第２のパワーモジュール５０２、５０４の放熱面が密着することで効率の良い放熱構造を実現できる。さらに前記開口２１８、２１９は第１と第２のパワーモジュール５０２、５０４の放熱面でそれぞれ塞がれるので、構造が小型になると共に冷却効果が向上する。
The
前記第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４にそれぞれ積層して、第１の駆動回路基板６０２と第２の駆動回路基板６０４が並設されて配置された状態で設けられている。前記第１の駆動回路基板６０２と第２の駆動回路基板６０４は、図１で説明したスイッチング駆動回路基板６００を構成する。
The first
前記第１のパワーモジュール５０２の上方に配置される第１の駆動回路基板６０２は平面的に観た場合、該第１のパワーモジュール５０２より若干小さく形成され、図２、図３、図４では、前記第１のパワーモジュール５０２の両脇に並設された端子が露出して目視されるのみで、その大部分は前記第１の駆動回路基板６０２に隠れて目視できない状態となっている。同様に、前記第２のパワーモジュール５０４の上方に配置される第２の駆動回路基板６０４も平面的に観た場合、該第２のパワーモジュール５０４より若干小さく形成され、図２、図３、図４では、前記第２のパワーモジュール５０４の両脇に並設された端子が露出して目視されるのみで、その大部分は前記第２の駆動回路基板６０４に隠れて目視できない状態となっている。
The first
前記ハウジング２１０の側面には前記冷却水の入口管２１２および出口管２１４が設けられ、この側面にさらに孔２６０に形成されている。この孔２６０には信号用のコネクタ２８２が配置される。このコネクタ２８２の取り付け位置の該ハウジング２１０内部には、該信号用のコネクタ２８２に近接して固定されるノイズ除去基板５６０および第２の放電基板５２０が配置されている。前記ノイズ除去基板５６０および第２の放電基板５２０の取り付け面が、前記第１のパワーモジュール５０２、第２のパワーモジュール５０４等の取り付け面と平行の面となるように、これらは取り付けられている。
An
なお、前記ノイズ除去基板５６０は、第２の放電基板５２０の下側に重ねて配置され、たとえば図２、図３、図４では該第２の放電基板５２０に隠れて目視できない状態となっている。なお、前記ノイズ除去基板５６０および第２の放電基板５２０は、ハウジング２１０の高さ方向において、前記パワーモジュール５００およびスイッチング駆動回路を備えたスイッチング駆動回路基板６００に対して充分に離間した状態で配置されている。上記スイッチング駆動回路基板６００は第１の駆動回路基板６０２と第２の駆動回路基板６０４の複数の基板から構成されている。
The
前記複数の駆動回路基板６０２と６０４の上方には複数の平滑コンデンサを有するコンデンサモジュール３００が配置され、このコンデンサモジュール３００は実際には第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４を有しており、各第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４は、それぞれ、第１の駆動回路基板６０２と第２の駆動回路基板６０４の上方に配置されている。これら各第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４は、後述する保持板３２０に固定されているとともに、その電極は前記パワーモジュール５００に接続されるように構成されている。
A
第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４の上方には、平板状の保持板３２０が、その周辺を前記ハウジング２１０の内壁面に密着して固定されて配置されている。この保持板３２０は、前記第１と第２のパワーモジュールの側の面に前記第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４を支持し固定すると共に、その反対側の面に回転電機制御回路基板７００を保持し、固定している。そして、この保持板３２０はたとえば前記ハウジング２１０と同様に金属材料から構成され、前記第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４、および回転電機制御回路基板７００の発熱を前記ハウジング２１０に流し、放熱する構成となっている。
A
上述のように、前記パワーモジュール５００とスイッチング駆動回路基板６００とノイズ除去基板５６０と第２の放電基板５２０とコンデンサモジュール３００と保持板３２０と回転電機制御回路基板７００とをハウジング２１０内に収納し、ハウジング２１０の上部の開口は金属製のカバー２９０によって塞がれている。
As described above, the
また、ハウジング２１０の前記冷却水の入口管２１２および出口管２１４が設けられた側壁を正面とした場合に、たとえばその右側の側壁には、端子ボックス８００が取り付けられて配置されている。この端子ボックス８００には、前記バッテリ１８０から直流電力が供給されるための直流電力用端子８１２とその内部に設けられた直流電力用の端子台８１０と、第１の回転電機１３０および第２の回転電機１４０と接続する交流電力用端子８２２とその内部に設けられた交流用の端子台８２０とが設けられている。
Further, when the side wall of the
直流電力用の端子台８１０はバスバーを介して前記第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４の電極に電気的に接続され、交流用の端子台８２０は前記パワーモジュール５００を構成する複数のパワーモジュール５０２と５０４の交流端子とそれぞれバスバーを介して電気的に接続されている。
The DC
なお、この端子ボックス８００は、その本体８４０に前記直流電力用の端子台８１０を配置させた底板部８４４とカバー部８４６とが取り付けられることによって構成されるようになっている。該端子ボックス８００の組み立てを容易にするためである。
The
このようにして組み立てられる電力変換装置２００は、その外観図である図５に示すように極めてコンパクトな形状として構成される。
The
なお、前記直流電力用の端子台８１０と直流電力用端子８１２および交流用の端子台８２０と交流電力用端子８２２は、たとえば第１の回転電機１３０を発電機として動作させ、これによって得られる三相交流電力（回生エネルギー）を電力変換装置２００によって直流電力に変換してバッテリ１８０に供給するようなハイブリッド自動車の運転モードによって、それぞれが交流端子と交流端子台および入力端と直流端子台として機能する。
The DC
《電力変換装置の電気回路図》
前記電力変換装置２００の上述した各構成部材の詳細な説明をするに先だって、前記パワーモジュール５００、スイッチング駆動回路基板６００、ノイズ除去基板５６０、第２の放電基板５２０、および回転電機制御回路基板７００の回路構成とそれらの接続形態を他の部品とともに、図６および図７を用いて説明する。なお、図６および図７は、回路図を左右に分けたそれぞれ部分図を示しており、図６と図７とを合わせることで回路図が完成する。
《Electric circuit diagram of power conversion device》
Prior to detailed description of the above-described components of the
〈ノイズ除去基板５６０〉
まず、前記信号用のコネクタ２８２を通して電力変換装置２００に入力または電力変換装置２００から出力される各信号はノイズ除去基板５６０を通過する。これらの信号は、第１の回転電機１３０に組み込まれたロータの回転位置センサ１３２からの各信号、第１の回転電機１３０に組み込まれた温度センサ１３４からの信号、総合制御装置１７０を含む他の制御装置との送受信信号で、通信回線１７４を介して送受信される信号、総合制御装置１７０から送られてくる起動信号１９２、第２の回転電機１４０に組み込まれたロータの回転位置センサ１４２からの信号、第２の回転電気１４０に組み込まれた温度センサ１４４からの信号、総合制御装置１７０から送られてくる異常処理信号１９４である。なお、上記通信回線１７４を介して送られてくる信号には、エンジン回転速度の信号やアクセル開度の信号が含まれている。
<
First, each signal that is input to or output from the
さらに低電圧バッテリから送られてくる低電圧電流も上記ノイズ除去基板５６０を通過するように構成されており、１２Ｖ電源１７６からの＋電極電源は、ノイズ除去基板５６０の一辺の側から他方の辺の側にかけて、電極、フィルタ回路５７０、および電極を介して出力されるようになっており、１２Ｖ電源１７６からの−電極電源は、電極、配線層、および電極を介して出力されるようになっている。
Further, the low voltage current sent from the low voltage battery is also configured to pass through the
１２Ｖ電源１７６を除く前記各信号は、ノイズ除去基板５６０の一辺の側から他方の辺の側にかけて、電極、バイパスコンデンサ５６２、および電極を介して出力されるようになっている。前記バイパスコンデンサ５６２は、各信号が伝達される配線層と前記１２Ｖ電源からの−電極電源が供給される配線層との間に介在されて構成されている。
Each of the signals excluding the 12V power source 176 is output from one side of the
このように構成されるノイズ除去基板５６０は、前記各信号に重畳されるノイズを前記バイパスコンデンサ１６２によって除去し、後述の回転電機制御回路基板７００に入力させようとするものである。
The
このノイズ除去基板５６０は、回転電機制御回路基板７００とはそれらの基板を異にして形成され、該回転電機制御回路基板７００と物理的に分離して構成されている。ノイズ除去基板５６０を、該回転電機制御回路基板７００の配置個所に拘束されることなく、自由な個所に配置させるためである。
The
比較的大きな面積を有する回転電機制御回路基板７００から入力信号のノイズを除去する部分の回路（本実施例のノイズ除去基板５６０上の回路に相当する）を物理的に分離させることは、該回転電機制御回路基板７００を小型化できる効果を奏する。さらに、該ノイズ除去基板５６０は、該回転電機制御回路基板７００に対して平行な面内にあるいは垂直な面内に位置づける等の自由な配置を試みることができる。したがって、電力変換装置２００を小型化して構成しようとする場合に極めて好都合となる。
To physically separate a circuit (corresponding to a circuit on the
〈回転電機制御回路基板７００〉
前記ノイズ除去基板５６０を介して入力される前記ロータの回転位置センサ１３２および温度センサ１３４からの各信号は、回転電機制御回路基板７００上においてインターフェース回路７３２を介して第１のマイクロコンピュータ７０２に入力されるようになっている。
<Rotating electrical machine
Each signal from the rotational position sensor 132 and the
同様に、前記ノイズ除去基板５６０を介して入力される前記ロータの回転位置センサ１４２および温度センサ１４４からの各信号は、回転電機制御回路基板７００においてインターフェース回路７４２を介して第２のマイクロコンピュータ７０４に入力される。
Similarly, each signal from the
前記通信回路１７４からの情報は、前記通信ドライバ回路７２０を介して前記第１のマイクロコンピュータ７０２および第２のマイクロコンピュータ７０４に送られる。また前記第１のマイクロコンピュータ７０２および第２のマイクロコンピュータ７０４から動作状態を表す情報が前記通信ドライバ回路７２０および前記ノイズ除去基板５６０を通して通信回線１７４に送出され、所定の装置、例えば総合制御装置１７０に送られる。この総合制御装置１７０では、運転モード、たとえば、車輌の発進時あるいは低速走行時、通常走行時（中速、高速走行時）、加速時、減速あるいは制動時の各モードを判定する。運転モードを判定した総合制御装置１７０は、第１のマイクロコンピュータ７０２や第２のマイクロコンピュータ７０４に判定結果を送信し、この結果に基づき第１のマイクロコンピュータ７０２や第２のマイクロコンピュータ７０４がそれぞれ第１の回転電機１３０や第２の回転電機１４０を制御する。
Information from the
運転モードに対応する制御内容は、たとえば、車輌の発進時あるいは低速走行時においては主に第１の回転電機１３０を電動機として動作させる。車輌の通常走行時においてはエンジン１２０と第１の回転電機１３０を併用して運転し、両方のトルクで車両が走行する。車輌の急加速時においてはあるいは高負荷運転においては、前記通常走行時の動作に加えてバッテリ１８０からの出力電力を三相交流電力に変換して第２の回転電機１４０にも供給し、２個の回転電機を電動機として運転しその出力トルクを車両の駆動に使用すると共に、さらにエンジンの出力を加えて運転する。車輌の減速あるいは制動時においては前記第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０とを発電機として運転し、これらによって得られた三相交流電力を直流電力に後述するインバータで変換してバッテリ１８０に供給し、充電する。
The control content corresponding to the operation mode is, for example, that the first rotating
前記総合制御装置１７０からの運転モード情報を受け取った第１マイクロコンピュータ７０２および第２マイクロコンピュータ７０４は、それぞれインバータを構成するパワー半導体素子の動作タイミングを演算処理により求める。第１マイクロコンピュータ７０２の演算結果に基づくタイミング信号はインターフェース回路７３４を介して第１の駆動回路基板６０２に送出される。また、第２マイクロコンピュータ７０４において演算され、発生したタイミング信号はインターフェース回路７４４を介して第２の駆動回路基板６０４に送出される。
The first microcomputer 702 and the
なお、前記第１の回転電機１３０の固定子巻線の各相を流れる電流値を検出する第１電流センサ５３６の出力と第１のパワーモジュール５０２に組み込まれた第１の温度センサ５３２の出力とが、インターフェース回路７３６を介して前記第１マイクロコンピュータ７０２に取り込まれる。前記第１マイクロコンピュータ７０２は取り込んだ第１の電流センサ５３６の出力を使用して、前記総合制御装置１７０の指令値に基づく制御が行われるように、前述のパワー半導体素子の動作タイミングの演算処理を行い、フィードバック制御する。上記温度センサ５３２の出力は動作の異常を診断するのに使用する。
The output of the first
同様に、前記第２の回転電機１４０の固定子巻線の各相を流れる電流値を検出する第２の電流センサ５３８の出力と第２のパワーモジュール５０４に組み込まれた第２の温度センサ５３４の出力とが、インターフェース回路７４６を介して前記第２マイクロコンピュータ７０４に取り込まれる。前記第２マイクロコンピュータ７０４は取り込んだ第２の電流センサ５３６の出力を使用して、前記総合制御装置１７０の指令値に基づく制御が行われるように、前述のパワー半導体素子の動作タイミングの演算処理を行い、フィードバック制御する。上記第２の温度センサ５３４の出力は動作の異常を診断するのに使用する。
Similarly, the output of the second current sensor 538 that detects the current value flowing through each phase of the stator winding of the second rotating
上記第１電流センサ５３６と第２の電流センサ５３８は後述する交流端子台８２０に設けられている。
The first
回転電機制御回路基板７００は異常監視回路７６０を有している。この異常監視回路７６０には、前記ノイズ除去基板５６０および第２の放電基板５２０を通して得られる上位制御装置である総合制御装置１７０からの異常処理信号が入力される。前記異常処理信号は例えば高電圧部分に危険があると上位制御装置である総合制御装置１７０が判断したときに発せられる信号であり、前記異常監視回路７６０がこの信号を受けると、前記第１マイクロコンピュータ７０２に監視結果として異常状態信号を送出する。この信号に基づき前記第１の回転電機１３０の運転が前記第１マイクロコンピュータ７０２によって停止される。この状態では車両はエンジン１２０の出力トルクで運転される。
The rotating electrical machine
前記ノイズ除去基板５６０を介して１２Ｖ電源１７６から直流電力が電源回路７５０に供給され、電源回路７５０から安定された一定電圧が出力される。電源回路７５０の出力は回転電機制御回路基板７００上の第１マイクロコンピュータ７０２と第２マイクロコンピュータ７０４とインターフェース回路７３２およびその他の回転電機制御回路基板７００上の回路に供給される。
DC power is supplied from the 12V power supply 176 to the
〈スイッチング駆動回路基板６００〉
スイッチング駆動回路基板６００は第１の駆動回路基板６０２と第２の駆動回路基板６０４とから構成されている。第１の駆動回路基板６０２には、前記回転電機制御回路基板７００のインターフェース回路７３４を介して第１のマイクロコンピュータ７０２が発生するスイッチングのタイミング信号が入力される。これらのタイミング信号はたとえばフォトカプラ等からなる絶縁回路６２２を介してＵ相のドライバ回路６３２とＶ相のドライバ回路６３４とＷ相のドライバ回路６３６にそれぞれ入力される。これらドライバ回路６３２と６３４と６３６とからの各出力は、後述する第１のパワーモジュール５０２内の各パワー半導体素子のスイッチング動作を制御する駆動信号として用いられる。
<Switching
The switching
また、第１の駆動回路基板６０２には、前記ドライバ回路６３２と６３４と６３６とにおける電圧を検知する電圧センサ回路６３８が設けられている。電圧センサ回路６３８の出力は、上述したとおり、前記絶縁回路６２２と前記回転電機制御回路基板７００のインターフェース回路７３６を介して第１のマイクロコンピュータ７０２に送られる。
The first
前記ドライバ回路６３２と６３４と６３６とは第１の駆動回路基板６０２に設けられた電源回路６１２から定電圧によって駆動される。この電源回路６１２には前記信号用のコネクタ２８２からの１２Ｖ直流電源がノイズ除去基板５６０および回転電機制御回路基板７００を介して供給される。
The
第２の駆動回路基板６０４には、前記回転電機制御回路基板７００のインターフェース回路７４４を介して第２のマイクロコンピュータ７０４が発生するスイッチングのタイミング信号が入力される。これらの信号は絶縁回路６２４を介してＵ相のドライバ回路６４２とＶ相のドライバ回路６４４とＷ相のドライバ回路６４６に入力される。これらドライバ６４２と６４４と６４６とからの各出力は後述する第２のパワーモジュール５０４内の各パワー半導体素子のスイッチング動作を制御するための信号として用いられる。
A switching timing signal generated by the
第１の駆動回路基板６０２と同様に、第２の駆動回路基板６０４には、前記ドライバ回路６４２と６４４と６４６における電圧を検知する電圧センサ回路６４８が設けられており、前述のとおり、その出力は前記絶縁回路６２４と前記回転電機制御回路基板７００のインターフェース回路７４６とを介して第２のマイクロコンピュータ７０４に送られる。
Similar to the first
前記ドライバ回路６４２と６４４と６４６を含む回路は、第２の駆動回路基板６０４に搭載される電源回路６１４からの安定した電源によって駆動される。この電源回路６１４には前記信号用のコネクタ２８２からの１２Ｖ電源ＰＷがノイズ除去基板５６０および回転電機制御回路基板７００を介して供給される。
The circuit including the driver circuits 642, 644 and 646 is driven by a stable power supply from the
〈絶縁回路６２２と６２４〉
本実施の形態では、電源として低電圧バッテリと高電圧１８０の２種の直流電源を備えている。これらの電源はその電圧が異なるのみならず互いの接地側の電位も異なっている。絶縁回路６２２や６２４を設けることで、接地電位が異なっていても正常な動作を得ることができる。たとえば、ドライバ回路６３２と６３４と６３６と電圧センサ回路６３８さらにドライバ回路６４２と６４４と６４６と電圧センサ回路６４８の電位が、回転電機制御回路基板の接地電位と異なっていても絶縁回路６２２や６２４によりその影響を受けることなく、正常に動作する。以下に詳述するコンデンサ放電制御回路に対しても同様のことが言える。
<
In the present embodiment, two types of DC power sources, a low voltage battery and a
〈パワーモジュール５００〉
図１に記載のパワーモジュール５００は第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４とを有しており、第１のパワーモジュール５０２は、図示されていないが、たとえば、直列接続された２個のパワー半導体素子によってそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各ブリッジ回路を構成した合計６個のパワー半導体素子を備えたインバータを有している。前記各ブリッジ回路の両端はバッテリ１８０からの直流電圧が供給される構成となっている。なお、第１の回転電機１３０に供給する電流が大電流である場合、上記インバータを構成する各パワー半導体素子をそれぞれ複数個の並列にする構成となる。上記内容は第２のパワーモジュール５０４においても同様である。
<
The
Ｕ相の各パワー半導体素子は前記スイッチ駆動回路基板６０２のドライバ回路６３２からの信号によって、Ｖ相の各パワー半導体素子は前記スイッチ駆動回路基板６０２のドライバ回路６３４からの信号によって、Ｗ相の各パワー半導体素子は前記スイッチ駆動回路基板６０２のドライバ回路６３６からの信号によって、それぞれスイッチング動作する。これにより３相交流が出力され、第１の回転電機１３０に供給される。各層の電流はそれぞれ電流センサ５３６で検出される。
Each U-phase power semiconductor element is a signal from the
第１のパワーモジュール５０２内には、温度センサ５３２が設けられ、インターフェース７３６を介して第１マイクロコンピュータ７０２に取り込まれる。温度上昇が上昇すると、第１の回転電機への電流を抑え、パワーモジュール５０２が破損するのを防止する。
A
同様に、第２のパワーモジュール５０４も内部にパワー半導体素子で構成されるインバータを備えている。前記インバータを構成する各相パワー半導体素子は前記スイッチ駆動回路基板６１４の各ドライバ回路６４２と６４４と６４６からの信号によって、スイッチング動作を行い、３相交流電流を出力したり、あるいは第２の回転電機１４０の出力を直流に変換したりする。各相の電流は電流センサ５３８で検出される。また、パワーモジュール５０４内には、温度センサ５３４が備えられており、この温度センサ５３４の出力はインターフェース７４６を介して第２のマイクロコンピュータ７０４に入力される。温度上昇に応じて、インバータの制御電流を押さえ、パワーモジュール５０４の破損を防止する。
Similarly, the
〈コンデンサモジュール３００と第１と第２の放電抵抗〉
図１のコンデンサモジュール３００は並列接続された第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４とを有している。各第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４は直流電源ラインとして作用するバスバー８６０の両線間に並列して接続され、このバスバー８６０には直流高電圧バッテリ１８０から高電圧の直流電力が供給される。前記バスバー８６０は前記第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４のそれぞれの前記各インバータ回路の直流両端に接続されている。
<
The
また、前記各第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４に並列して第１の放電抵抗（図示せず）と第２の放電抵抗５２４が接続されている。これらの各抵抗は該第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４に蓄えられた電荷を放電させるためのもので、このうちの第２の放電抵抗５２４は早急に第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４の蓄積電荷を放電する場合に使用する抵抗であり、第２の放電基板５２０における制御によって行われる。
In addition, a first discharge resistor (not shown) and a second discharge resistor 524 are connected in parallel to each of the
〈第２の放電基板５２０〉
第２の放電基板５２０には、前記信号用のコネクタ２８２からノイズ除去基板５６０を介して異常処理信号１９４が入力されることで前記第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４に蓄えられた電荷を早急に放電するため、コンデンサ放電制御回路５２２が設けられている。
<
An
前記コンデンサ放電制御回路５２２には、前記異常処理信号１９４の入力によって動作するスイッチング素子５２６であるトランジスタを備え、このトランジスタ５２６は前記第２の放電抵抗５２４と直列接続されており、このトランジスタ５２６により前記第２の放電抵抗５２４が前記第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４に対して閉回路を作る。前記トランジスタ５２６の動通によって、第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４に蓄えられた電荷は該第２の放電抵抗５２４を通して放電される。
The capacitor
前記コンデンサ放電制御回路５２２には前記バッテリ１８０から高電圧、例えば約３００Ｖあるいは６００Vが印加される。この高電圧電源とノイズ除去基板５６０や回転電機制御回路基板の接地電位が異なっており、正常に動作するために、たとえばフォトカプラ等からなる絶縁回路５２８を介して異常処理信号１９４が該コンデンサ放電制御回路ＣＤＣに入力させる構成としている。そして、この第２の放電基板５２０は、回転電機制御回路基板７００とはそれらの基板を異にして形成され、該回転電機制御回路基板７００と物理的に分離して構成されている。
A high voltage, for example, about 300 V or 600 V is applied from the
また、回転電機制御回路基板７００は約１２Ｖ程度の電圧が印加されるのに対し、第２の放電基板５２０は、例えば３００Ｖから６００Vなどの高電圧が印加されることから、それらを物理的に分離して構成することによって、該第２の放電基板５２０を回転電機制御回路基板７００に対して影響しないように充分に離間して配置させることができる。
In addition, while a voltage of about 12V is applied to the rotating electrical machine
そして、比較的大きな面積を有する回転電機制御回路基板７００から第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４の蓄積された電荷の強制放電を行う回路（本実施例の第２の放電基板５２０上の回路に相当する）を物理的に分離させることは、該回転電機制御回路基板７００を小型化できる効果を奏する。さらに、該第２の放電基板５２０は、該回転電機制御回路基板７００に対して平行な面内にあるいは垂直な面内に位置づける等の自由な配置を試みることができる。したがって、電力変換装置２００を小型化して構成しようとする場合に極めて好都合となる。
A circuit for forcibly discharging the charges accumulated in the
《電力変換装置２００の各構成部材》
次に、前記図２ないし図４に示した各構成部材のそれぞれの詳細な構成について順次説明をする。
<< Each component of
Next, the detailed configuration of each component shown in FIGS. 2 to 4 will be sequentially described.
〈ハウジング２１０〉
ハウジング２１０は、金属材料たとえばアルミで構成され、略方形状の箱体からなり、底部には冷却水路を備えた水路形成体を有している。また上部は開口している。以下の説明の便宜を考慮し、ハウジング２１０の前記４つの側壁部のうち一の側壁部を正面壁部２３２と称し、この正面壁部２３２に対して隣接する各側壁部のうち右側の側壁部を主側壁部２３４と称する。
<
The
図８は、前記電力変換装置２００をハウジング２１０の正面壁部２３２側から観た図を示している。
FIG. 8 shows a view of the
ハウジング２１０の底部には、折り返されることにより併設される２つの冷却水路が循環するように構成され、該冷却水が供給される空間部（図示せず）を挟んだ二重構造からなる水路形成体２２０を備えている。そして、ハウジング２１０の正面壁部２３２には前記空間部に接続される冷却水の入口管２１２および冷却水の出口管２１４が備えられ、前記空間部に冷却水の入口管２１２および冷却水の出口管２１４を通して冷却水を供給することによって、ハウジング２１０の底部に冷却水を循環できるようになっている。すなわち、ハウジング２１０は、その底部において冷却水が循環する冷却水路２１６が備えられた構成となっている。
At the bottom of the
また、このハウジング２１０の前記空間部を形成する前記水路形成体２２０の上側板（前記パワーモジュール５００と対向する側の板）に、たとえば図４に示されるように、前記主側壁部２３４とほぼ平行な仮想の線分によって二分割される各領域のほぼ中央部にそれぞれ一方の前記正面壁部２３２から対向する他方の側壁部に延在して開口２１８、２１９が形成されている。
Further, an upper plate of the water
ハウジング２１０の底部には第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４からなる一対のパワーモジュールが配置され、それぞれの各第１のパワーモジュール５０２、第２のパワーモジュール５０４は水路形成体２２０の上方に位置づけられて配置されている。各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の放熱面には、多数の並設されたピン状の突起からなる放熱フィン５０６と５０７とを備えている。この放熱フィン５０６と５０７が形成されている部分が、それぞれ前記水路形成体２２０の開口２１８と２１９の内部に突出している。さらに前記開口はそれぞれ放熱フィン５０６と５０７の周囲のパワーモジュール５０４の放熱面で閉じられ、これにより水漏れが防止され、密閉した水路が２１６が形成される。
A pair of power modules including a
各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４のそれぞれの放熱フィンＲＤＦ１、ＲＤＦ２とハウジング２１０の底面に形成された前記開口２１８と２１９ は、図５のVIII−VIII線における断面を示す図９に示されている。
The
このような構成とすることにより、ハウジング２１０の底部における冷却水による冷却が各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の各放熱フィン５０６と５０７とにより効率よく行われる。また、各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の各放熱フィン５０６と５０７が前記開口２１８と２１９に沿って挿入配置される構成となることにより、ハウジング２１０に対する各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の位置決めの効果を有する。
With such a configuration, the cooling by the cooling water at the bottom of the
また、ハウジング２１０の前記冷却水の入口管２１２および冷却水の出口管２１４が突出している正面壁部２３２には、該冷却水の入口管２１２および冷却水の出口管２１４よりも上方に位置づけられる個所に比較的小さな面積を有するほぼ矩形状の孔２６０が形成されている。この孔２６０には、ハウジングの内部から該孔２６０を通して突出させた状態で、後に詳述する信号用のコネクタ２８２が配置されるようになっている。
The
さらに、ハウジング２１０の主側壁部２３４には、たとえば図３に示すように、該ハウジング２１０の開口側（カバーＣＶが配置される上部）に、前記正面壁部２３２の側からこの正面壁部２３２と対向する他の側壁部の側にかけて延在する方向に比較的小さな面積を有する孔２６２および比較的大きな面積を有する孔２６４が順次並設されて形成されている。ハウジング２１０の主側壁部２３４には、後に詳述する端子ボックス８００が配置されるようになっており、該端子ボックス８００内の直流電力用の端子台８１０は前記孔２６２ＣＨ２を通してハウジング２１０内の第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４に電気的に接続され、該端子ボックス８００内の交流用の端子台８２０は前記孔２６４を通してハウジング２１０内の第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４に電気的に接続される。
Further, as shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. 3, the
なお、ハウジング２１０の各側壁部の内側面には、たとえば図４に示すように、その周方向に沿って並設された複数の突起体ＰＲが形成されている。各突起体ＰＲはそれぞれハウジング２１０の底部から開口端の側にかけてすなわち高さ方向に延在され、前記開口端の手前で端面を備えて構成されている。これら突起体ＰＲの各端面はハウジング２１０の底部の水路形成体２２０とほぼ平行となっているとともに、ねじ孔が形成されている。これら突起体ＰＲは、後に詳述するが、その端面において、ハウジング２１０の開口を広範囲にわたって閉塞するようにして配置される保持板３２０をその周辺にて支持するとともに、該保持板３２０を通して前記ねじ孔に螺入されるねじＳＣ４（図１５参照）によって該保持板３２０を固定させるようになっている。
In addition, on the inner side surface of each side wall portion of the
〈信号用のコネクタ２８２〉
図１０は、前記信号用のコネクタ２８２およびその近傍の構成を示した断面図である。該信号用のコネクタ２８２はハウジング２１０に形成された孔２６０に、ハウジングの内部から該孔２６０を通して外側へ突出させた状態で配置されている。
<
FIG. 10 is a sectional view showing the configuration of the
この信号用のコネクタ２８２は断面がＬ字状の支持部材ＳＭを介してハウジング２１０に固定されている。すなわち、信号用のコネクタ２８２は、該支持部材ＳＭのうちハウジング２１０の正面壁部２３２と平行な平板部ＳＭ（１）に固定され、該平板部ＳＭ（１）が前記ハウジング２１０の内側面にたとえばねじＳＣ８等によって固定されることにより、前記孔２６０内に配置されるようになっている。
The
そして、前記支持部材ＳＭのうち他方の平板部ＳＭ（２）は、ハウジング２１０の内側面と直交して、すなわちハウジング２１０の底部とほぼ並行に延在して配置され、その下面側においてノイズ除去基板５６０が、上面側において第２の放電基板５２０がそれぞれ搭載されるようになっている。
The other flat plate portion SM (2) of the support member SM is disposed so as to be orthogonal to the inner surface of the
ここで、第２の放電基板５２０は、支持部材ＳＭの平板部ＳＭ（２）の上面に搭載され、ハウジング２１０の開口（カバー２９０が取り付けられる側）に近い側に配置された構成となっている。第２の放電基板５２０は前記ノイズ除去基板５６０と比較した場合に放電破壊が発生し易く、該破壊が生じた際には新たな放電基板ＣＢＤと交換がし易いようにするため、上述した配置としている。
Here, the
なお、図示されていないが、信号用のコネクタ２８２からの配線はその大部分がノイズ除去基板５６０に接続されて構成されている。この場合、信号用のコネクタ２８２とノイズ除去基板５６０は何らの障害物もなく近接して配置される構成となっていることから、その配線も極めて容易にできる効果を奏する。
Although not shown, most of the wiring from the
また、図１０では、後述するパワーモジュール５００とスイッチング駆動回路基板６００に対する前記ノイズ除去基板５６０および第２の放電基板５２０の配置関係を明示しているが、該ノイズ除去基板５６０および第２の放電基板５２０は、パワーモジュール５００とスイッチ駆動回路基板６００と充分な距離Ｄを保って配置され、該パワーモジュール５００とスイッチ駆動回路基板６００からのノイズ等の影響を少なくすることができる。
FIG. 10 clearly shows the positional relationship between the
さらに、平面的に観た場合、互いに重ねられて配置された前記ノイズ除去基板５６０および第２の放電基板５２０は、前記パワーモジュール５００、スイッチ駆動回路基板６００の一部に重ねられて配置されるように構成されている。このことは、平面的に観たハウジング２１０の面積を、前記パワーモジュール５００、スイッチ駆動回路基板６００の占める面積にほぼ等しく形成することができ、ノイズ除去基板５６０および第２の放電基板５２０における占有面積を考慮する必要がないことを意味し、ハウジング２１０の小型化を図ることができる。
Further, when viewed in a plan view, the
〈パワーモジュール５００およびスイッチ駆動回路基板６００〉
図１１は、前記ハウジング２１０の内部にパワーモジュール５００とスイッチ駆動回路基板６００を配置させた状態を示す平面図である。
<
FIG. 11 is a plan view showing a state in which the
パワーモジュール５００を構成する第１と第２のパワーモジュール５０２と５０４は、前記ハウジング２１０の内部において、後述する他の電気部品よりも最下層に位置づけられて配置されている。前記第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４は、第１の回転電機１３０（モータあるいは発電機）および第２の回転電機１４０（発電機あるいはモータ）をそれぞれ駆動する。
The first and
第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４は、その短手方向の辺をハウジング２１０の正面壁部２３２に平行になるように、その長手方向の辺を主側壁部２３４に平行になるように、並列して配置されている。
The
また、これら第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４は、それぞれの直流端子ＩＴ１とＩＴ２および交流端子ＯＴ１とＯＴ２を同方向に配置させた状態で幾何学的にも同一の構成からなり、たとえば一方の第１のパワーモジュール５０２に対し、他方の第２のパワーモジュール５０４を１８０°回転させることにより、それらの直流端子ＩＴ１、ＩＴ２が互いに向き合うようにして配置されるようになっている。この場合、各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４は、それぞれの直流端子にＩＴ１、ＩＴ２において対応するもの同士を近接配置させるため、長手方向に若干ずれた配置となっている。図１１に示すように第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の直流端子ＩＴ１とＩＴ２はハウジング２１０の中央部に配置されており、交流端子ＯＴ１、ＯＴ２はハウジング２１０の側部に配置されている。
The
そして、これら第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４は、図示されていないが、それぞれ、たとえば銅からなる熱伝導性部材の導電基板と、この導電基板の上面の周辺に接着された堰状からなるケースと、前記導電基板の前記ケースに囲まれた領域にたとえば半田付けされる絶縁基板と、この絶縁基板に搭載されるトランジスタ（たとえば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）およびダイオードとこれらトランジスタおよびダイオードを接続する配線層、これら配線層と接続され前記ケース上に形成された複数の直流端子ＩＴおよび交流端子ＯＴ等から構成されている。前記トランジスタの変わりにＩＧＢＴを用いても良い。
The
なお、図１１においては、第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４には、それぞれ、スイッチ駆動回路基板６０２と６０４が重ねて配置されているため、前記トランジスタおよびダイオード等あるいはＩＧＢＴが搭載された中央部の領域は目視されておらず、前記ケース上に形成された直流端子ＩＴおよび交流端子ＯＴが目視された状態となって描かれている。
In FIG. 11, since the switch
各第１のパワーモジュール５０２、第２のパワーモジュール５０４の直流端子ＩＴ１とＩＴ２は、上述したように、該第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の互いに近接して向き合っている辺の側にそれぞれ並設されて形成され、各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の交流端子ＯＴ１、ＯＴ２は、それぞれ、前記直流端子ＩＴ１とＩＴ２が形成された辺と平行な他の辺の側にそれぞれ並設されて形成されている。換言すれば、パワーモジュール５００の直流端子ＩＴは並設された各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の中央部に位置づけられ、パワーモジュール５００の交流端子ＯＴは並設された各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の外側に位置づけられるようにして配置されている。
As described above, the DC terminals IT1 and IT2 of the
各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の直流端子ＩＴ１とＩＴ２は後に詳述するコンデンサモジュール３００の端子と電気的に接続され、各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の交流端子ＯＴ１とＯＴ２は後に詳述する端子ボックス８００内の交流用の端子台８２０に接続されるようになっている。
The direct current terminals IT1 and IT2 of the
すなわち、第１のパワーモジュール５０２の交流端子ＯＴ１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相における各端子ＯＴ１ｕ、ＯＴ１ｖ、ＯＴ１ｗからなり、これら各端子ＯＴ１ｕ、ＯＴ１ｖ、ＯＴ１ｗは、それぞれ、その配置個所から並設された各パワーモジュール５０２と５０４の一方の短辺側に沿って引き回された後にハウジング２１０の主側壁部２３４の側において立設されたバスバーＢＰ１ｕ、ＢＰ１ｖ、ＢＰ１ｗを介して、前記ハウジング２１０の主側壁部２３４に形成された孔２６４を通して突出されるリード端子ＯＬ１ｕ、ＯＬ１ｖ、ＯＬ１ｗに引き出されるようになっている。
That is, the AC terminal OT1 of the
また、同様に、第２のパワーモジュール５０４の交流端子ＯＴ２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相における各端子ＯＴ２ｕ、ＯＴ２ｖ、ＯＴ２ｗからなり、これら各端子ＯＴ２ｕ、ＯＴ２ｖ、ＯＴ２ｗは、それぞれ、その配置個所からハウジング２１０の主側壁部２３４の側において立設されたバスバーＢＰ２ｕ、ＢＰ２ｖ、ＢＰ２ｗを介して、前記孔２６４を通して突出されるリード端子ＯＬ２ｕ、ＯＬ２ｖ、ＯＬ２ｗに引き出される。
Similarly, the AC terminal OT2 of the
なお、各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の放熱面には水路に突出する放熱ヒィン５０６と５０７が設けられ、各第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の放熱フィンの周辺においてねじ孔が形成されている。このねじ孔を通してハウジング２１０の底面に固定されるようになっている。パワーモジュールＰＵＭの上方にはスイッチング駆動回路基板７００が配置されている。このスイッチング駆動回路基板７００も別体からなる一対の第１の駆動回路基板６０２および第２の駆動回路基板６０４からなり、パワーモジュール５０２の上方に第１の駆動回路基板６０２が配置され、ねじＳＣ２によって該パワーモジュール５０２に固定され、第２のパワーモジュール５０４の上方に第２の駆動回路基板６０４が配置され、ねじＳＣ２によって該パワーモジュール５０４に固定されている。
Note that
これら第１の駆動回路基板６０２と第２の駆動回路基板６０４は、上述したように、それぞれ、第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４にスイッチング信号を供給するための回路基板として構成されている。
As described above, the first
これら第１の駆動回路基板６０２と第２の駆動回路基板６０４には、その主表面に設けられたコネクタＣＮを介してハーネスＨＮが引き出され、このハーネスＨＮは後述する回転電機制御回路基板７００に接続されている。
A harness HN is drawn out to the first
なお、この実施例の説明では、パワーモジュール５００とスイッチ駆動回路基板７００は、それぞれ別体のものとして扱っているが、パワーモジュール５００基板に該スイッチ駆動回路を一体に設けるようにしても良い。放熱効率や装置の小型化を図る上では、本実施例の方が望ましい。
In the description of this embodiment, the
〈コンデンサモジュール３００〉
図１２は、前記ハウジング２１０の内部に平滑コンデンサを備えたコンデンサモジュール３００を配置させた状態を示す平面図である。
<
FIG. 12 is a plan view showing a state in which a
コンデンサモジュール３００は、前記ハウジング２１０の内部において、前記スイッチング駆動回路基板６００の上方に位置づけられて配置されるようになっている。
The
また、このコンデンサモジュール３００は第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４から構成され、第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４はたとえば樹脂材から構成された直方体状のケースにそれぞれたとえば５あるいは６個のフィルムコンデンサ（コンデンサセル）が収納されて構成されている。
The
第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４はそれぞれ並列されて配置され、第１のコンデンサモジュール３０２は前記第１の駆動回路基板６０２の上方に、第２のコンデンサモジュール３０４は前記第２の駆動回路基板６０４の上方に配置される。
The
図１３は、第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４を模式的に示した図で、各第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４の長手方向に直交する平面における断面図である。なお、図１３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、前記各第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４の長手方向にずれた個所における各断面図を示している。
FIG. 13 is a diagram schematically showing the
これら各第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４は若干離間された状態で、それらの底面側において前記離間部を掛け渡すようにして配置された電極ＥＴ１、ＥＴ２によって、たとえば相互に固定された状態となっている。この電極ＥＴ１、ＥＴ２は、それぞれ前記第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４の直流端子ＩＮに接続されている。
Each of the
電極ＥＴ１は、その外観において、第１のコンデンサモジュール３０２のケースＣＳ１の底部においてその内部から外方へ引き出された幅広導体が第１のパワーモジュール５０２側に屈曲され該第１のパワーモジュール５０２の直流端子ＩＮとの接続を図る接続部ＪＮ１を有して構成されている。電極ＥＴ１は、第１導電板ＦＣ１、絶縁シートＩＳ１、第２導電板ＳＣ１の順次３層構造からなる材料で構成され、第１のコンデンサモジュール３０２内のフィルムコンデンサＦＩＣ１の一方の電極は前記各導電板ＦＣ１、ＳＣ１のうち一方の導電板に接続され、該フィルムコンデンサＦＩＣ１の他方の電極は前記各導電板ＦＣ１、ＳＣ１のうち他方の導電板に接続されている。この電極ＥＴ１の前記第１のパワーモジュール５０２の直流端子ＩＮとの接続部ＪＮ１にあっては、並設される複数の各直流端子ＩＮのそれぞれに応じて、前記各導電板ＦＣ１、ＳＣ１のうちいずれかが接続されるようになっている（図１３（ａ）の場合、導電板ＦＣ１が接続され、図１３（ｂ）の場合、導電板ＳＣ１が接続されている）。
The outer surface of the electrode ET1 is bent at the bottom of the case CS1 of the
電極ＥＴ２も、その外観において、第２のコンデンサモジュール３０４のケースＣＳ２の底部においてその内部から外方へ引き出された幅広導体が第２のパワーモジュール５０４側に屈曲され該第２のパワーモジュール５０４の直流端子ＩＮとの接続を図る接続部ＪＮ２を有して構成されている。そして、電極ＥＴ２も、第１導電板ＦＣ２、絶縁シートＩＳ２、第２導電板ＳＣ２の順次３層構造からなる材料で構成され、第２のコンデンサモジュール３０４内のフィルムコンデンサＦＩＣ２の一方の電極が前記各導電板ＦＣ２、ＳＣ２のうち一方の導電板に接続され、該フィルムコンデンサＦＩＣ２の他方の電極が前記各導電板ＦＣ２、ＳＣ２のうち他方の導電板に接続されている。この電極ＥＴ２の前記第２のパワーモジュール５０４の直流端子ＩＮとの接続部ＪＮ２にあっては、並設される複数の各直流端子ＩＮのそれぞれに応じて、前記各導電板のうちいずれかが接続されるようになっている。
In the external appearance of the electrode ET2, the wide conductor drawn outward from the inside at the bottom of the case CS2 of the
なお、第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４のそれぞれの前記電極ＥＴ１、ＥＴ２は、それらを構成する第１導電板ＦＣ、第２導電板ＳＣが、それぞれ、パワーモジュール５００におけるいわゆるＵ相アームにおける一対の直流端子、Ｖ相アームにおける一対の直流端子、Ｗ相アームにおける一対の直流端子に接続されることによって、第１のパワーモジュール５０２、第２のパワーモジュール５０４に電気的に接続されるようになっている。このことから、図１２に示す各第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４の間から目視される電極ＥＴ１、ＥＴ２（図１２では、符号ＪＮで示されている）は、各アームにおける一対の直流端子ＩＮの数に対応した数（６個）となっている。
Note that the electrodes ET1 and ET2 of the
このように電極ＥＴ１、ＥＴ２を、上述のように、第１導電板ＦＣ、絶縁シートＩＳ、第２導電板ＳＣの順次３層構造として構成するのは、第１導電板ＦＣと第２導電板ＳＣのそれぞれに流れる電流の向きを逆になるように構成し、これにより、インダクタンスの結合を惹起せしめ、インダクタンスの低減を図るためである。 As described above, the electrodes ET1 and ET2 are configured as a three-layer structure of the first conductive plate FC, the insulating sheet IS, and the second conductive plate SC as described above. This is because the direction of the current flowing through each of the SCs is reversed, thereby causing inductance coupling and reducing the inductance.
なお、前記電極ＥＴ１とＥＴ２は、図１３に示すように、それらの第２のパワーモジュール５０４の直流端子ＩＮとの接続部ＪＮ１、ＪＮ２において当初から物理的に互いに接続させた状態で構成するようにしてもよく、あるいは、図１３の場合とは異なり、予め分離させた状態で構成しておきパワーモジュール５００の直流端子ＩＮに接続させた段階で互いに物理的に（電気的にも）接続されるように構成してもよい。
The electrodes ET1 and ET2 are configured to be physically connected to each other from the beginning at the connection portions JN1 and JN2 to the DC terminal IN of the
前記電極ＥＴ１およびＥＴ２のパワーモジュール５００の直流端子ＩＮとの接続部ＪＮは、この接続部ＪＮを通して該直流端子ＩＮに螺入されるねじＳＣ３によって前記パワーモジュール５００の直流端子ＩＮに固定され、信頼性のある電気的接続が図られるようになっている。
The connection portion JN of the electrodes ET1 and ET2 with the DC terminal IN of the
図１３の模式図に示した第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４および第１のパワーモジュール５０２、第２のパワーモジュール５０４は、図９に示す第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４および第１のパワーモジュール５０２、第２のパワーモジュール５０４に対応するものである。この場合、図９に示す第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４では、それぞれの電極ＥＴ１、ＥＴ２の中途部に湾曲部からなるベンド構造部ＢＤ１、ＢＤ２を備えた構成としている。各電極ＥＴ１、ＥＴ２に該ベンド構造部ＢＤ１、ＢＤ２を具備させることによって各電極ＥＴ１、ＥＴ２における応力をこの部分で吸収し、緩和することができる。
The
図１２に示すように、第１のコンデンサモジュール３０２には、後述する直流電力用の端子台８１０を介してバッテリ１８０に接続される一対の電極ＴＭ１が備えられ、第２のコンデンサモジュール３０4にも、後述する直流電力用の端子台８１０を介してバッテリ１８０に接続される一対の電極ＴＭ２が備えられている。
As shown in FIG. 12, the
第１のコンデンサモジュール３０２の各電極ＴＭ１は、その一方において前記第１導電板ＦＣ１に接続され他方において前記第２導電板ＳＣ１に接続され、第２のコンデンサモジュール３０４の各電極ＴＭ２は、その一方において前記第１導電板ＦＣ２に接続され他方において前記第２導電板ＳＣ２に接続されている。
Each electrode TM1 of the
第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４のそれぞれの電極ＴＭ１とＴＭ２は、いずれも、ハウジング２１０の正面壁部２３２側に配置されて構成されている。このように電極ＴＭ１、ＴＭ２がハウジング２１０の正面壁部２３２側に配置されているのは、後に詳述する端子ボックス８００内に配置される直流電力用の端子台８１０がハウジング２１０の正面壁部２３２側に位置づけられているからである。
The electrodes TM1 and TM2 of the
第１のコンデンサモジュール３０２の各電極ＴＭ１と前記直流電力用の端子台８１０の電気的接続はバスバーＢＢ１を介して、およびコンデンサモジュールＣＴ２の各電極ＴＭ２と前記直流電力用の端子台８１０の電気的接続はバスバーＢＢ２を介してそれぞれなされている（図３参照）。
Each electrode TM1 of the
なお、たとえば図３に示すように、第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４はそれらの間に若干の隙間を備え、この隙間には第１の放電抵抗（図示せず）および第２の放電抵抗５２４がそれらの軸方向に沿って並設されている。第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４の間の隙間は、図１２に示すように、第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４の各電極ＥＴ１とＥＴ２の接続部ＪＮを前記ねじＳＣ３によって第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４を第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４と電気的に接続させるために必要となるものであり、また、このような接続の後にあっては前記第１の放電抵抗（図示せず）および第２の放電抵抗５２４の配置によって該隙間の有効利用を図っている。
For example, as shown in FIG. 3, the
さらに、前記第１のコンデンサモジュール３０２および第２のコンデンサモジュール３０４は、それぞれ、後述する保持板３２０に固定されている。すなわち、図１２に示すように、平面的に観た第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４は、それぞれ、その四隅において、ナットが埋め込まれた固定用孔ＦＨ１、ＦＨ２が形成され、前記保持板３２０の前記固定用孔ＦＨ１、ＦＨ２に対応する孔を通して当該固定用孔ＦＨ１、ＦＨ２に螺入されるねじＳＣ４（図１５参照）によって、第１のコンデンサモジュール３０２および第２のコンデンサモジュール３０４は保持板３２０に固定される。すなわち、各第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４は保持板３２０に懸架された状態で固定されている。
Furthermore, the
〈端子ボックス８００〉
端子ボックス８００は、電力変換装置２００の前記ハウジング２１０に固定され、その内部には直流電力用の端子台８１０および交流用の端子台８２０が配置されている。
<
The
該端子ボックス８００が取り付けられた側から観た電力変換装置２００の外観図を図１４に示す。端子ボックス８００はハウジング２１０の主側壁部２３４に複数のねじＳＣ５によって取り付けられている。
FIG. 14 shows an external view of the
図２乃至図４に示すように、ハウジング２１０の主側壁部２３４に形成された比較的小さな孔２６２および比較的大きな孔２６４にそれぞれ対応させて、端子ボックス８００に比較的小さな孔２６６および比較的大きな孔２６８が形成されている。端子ボックス８００はこれら各孔２６６と２６８とを二分する隔壁８５２が設けられており、孔２６６の側のスペースには直流電力用の端子台８１０が配置され、孔２６８の側のスペースには交流用の端子台８２０が配置されている。
As shown in FIGS. 2-4, the
前記直流電力用の端子台８１０はノイズフィルタを備えており、直流電力端子８１２を通して前記バッテリ１８０から供給された直流電力が、この直流電力用の端子台８１０に設けられたノイズフィルタでノイズが除去される。またノイズフィルタはパワーモジュール５００のスイッチング動作で発生するノイズが外部に出て行くのを防止する。
The DC
前記直流電力用の端子台８１０から断面が平角の導電材が、前記孔２６６および前記孔２６２を通して延び、前記直流電力用の端子台８１０に近接して配置される前記ハウジング２１０の内部の一対の端子ＴＴと電気的に接続する。この端子ＴＴは、前記バスバーＢＢ１およびＢＢ２を介して第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４のそれぞれの電極ＴＭ１とＴＭ２に接続され、さらにパワーモジュール５００の直流端子に電気的に接続している。
A pair of conductive materials having a rectangular cross section from the DC
前記交流用の端子台８２０は、ハウジング２１０の前記孔２６４および端子ボックス８００の前記孔２６８を通して挿入されるリード端子ＯＬ１とＯＬ２に接続されている。前記リード端子ＯＬ１は第１のパワーモジュール５０２の交流端子ＯＴ１とバスバーＢＰ１を介して接続されるており、リード端子ＯＬ２は第２のパワーモジュール５０４の交流端子ＯＴ２とバスバーＢＰ２を介して接続されている。
The
前記リード端子ＯＬ１はリード端子ＯＬ１ｗとＯＬ１ｖとＯＬ１ｕを有しており、端子ボックス８００に設けられた交流電力接続部８２２を介してそれぞれ、第１の回転電機１３０のＷ相接続端子とＶ相接続端子とＵ相接続端子に接続されるように、端子ボックス８００は構成されている。同様に前記リード端子ＯＬ２はリード端子ＯＬ２ｗとＯＬ２ｖとＯＬ１２とを有しており、それぞれは第２の回転電機１４０のＷ相接続端子とＶ相接続端子とＵ相接続端子に、交流電力接続部８２２を介して接続されるように、端子ボックス８００は構成されている。前記交流用の端子台８２０は交流電流を検知する電流センサ５３６と５３８を有しており、第１の回転電機１３０と第２の回転電機１４０の各相を流れる電流を検出する。
The lead terminal OL1 has lead terminals OL1w, OL1v, and OL1u, and is connected to the W-phase connection terminal and the V-phase connection of the first rotating
前記端子ボックス８００はその上端面側に端子ボックスのカバー８４６を、下端面側には前記直流電力用の端子台８１０を有する底部８４４を備えている。この実施形態では、端子ボックス８００を有し、この端子ボックスを介して外部の直流電源と各回転電機に接続される構造であり、車種により各回転電機や直流電源の位置が異なっていても、本体の構造を変えることなく、あるいは若干の変更で対応できる効果がある。
The
〈保持板３２０〉
図１４は、前記ハウジング２１０の内部に保持板３２０を配置させた状態を示す平面図で、該保持板３２０に搭載された回転電機制御回路基板７００をも示している。
<
FIG. 14 is a plan view showing a state in which the holding
保持板３２０は回転電機制御回路基板７００を備えた制御基板ブラケットとして構成され、前記ハウジング２１０の内部において、前記コンデンサモジュール３００の上側に位置した状態で前記ハウジング２１０に固定されている。
The holding
すなわち、ハウジング２１０の内側面にはその周方向に沿ってほぼ等間隔に複数個の突起体ＰＲが形成され、該突起体ＰＲの上端面が前記保持板３２０をその周辺において支持させ、該保持板３２０の周辺に形成されたねじ孔を通して前記突出部ＰＲの上端面に螺入されるねじＳＣ４によって定位置に配置できるようになっている。
That is, a plurality of projections PR are formed at substantially equal intervals along the circumferential direction on the inner surface of the
保持板３２０は、その機械的強度を向上するため、ハウジング２１０と同様熱伝達の良い金属材料、例えばアルミ材料で作られている。また、前記回転電機制御回路基板７００が載置される面においてパターン化された凹凸面が形成されている。
The holding
保持板３２０の前記凹面は、前記回転電機制御回路基板７００の該保持板３２０の側の面における配線層等の形成領域に対向した部分において形成され、これにより、前記配線層等が金属材である保持板３２０と接触するのを防止でき、該配線層に電気的短絡が生じるのを防止できる。
The concave surface of the holding
また、保持板３２０の前記凸面は、前記回転電機制御回路基板７００の前記第２基板ＢＳＴ２と反対側の面に搭載された比較的大型で発熱が生じるようなたとえば半導体素子等と前記回転電機制御回路基板７００を介して対向する部分において形成され、これにより、前記半導体素子等からの発熱を第２基台の側へ伝導し易くなるように構成されている。この場合、前記凸面と回転電機制御回路基板７００との間には熱伝導が良好で絶縁材からなるたとえばシート等を介在させ、前記半導体素子等の搭載領域に対して該回転電機制御回路基板７００の反対側に形成された配線層等の前記保持板３２０による電気的短絡を防止するようにしてもよい。
Further, the convex surface of the holding
前記保持板３２０の前記回転電機制御回路基板７００との対向面のたとえば前記凹面内に、図３に示すように、複数の散在されたボス部ＢＳが形成され、このボス部において前記回転電機制御回路基板７００に形成されたねじ孔を通して螺入されるねじＳＣ６（図１５参照）によって、該回転電機制御回路基板７００が保持板３２０に固定されるようになっている。
As shown in FIG. 3, a plurality of scattered boss portions BS are formed in, for example, the concave surface of the holding
なお、この保持板３２０は、その下方に配置される前記第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４を、該保持板３２０に形成されたねじ孔を通し前記第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４の四隅に設けられた固定用孔ＦＨ１、ＦＨ２に螺入されるねじＳＣ４によって、固定していることは上述した通りである。
Note that the holding
このように、各第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４は、ハウジング２１０に当接されて配置されている保持板３２０に固体された構成となっているため、該第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４から発生した熱は保持板３２０を通してハウジング２１０に伝導され易く放熱効果に優れた構成となっている。
As described above, each of the
〈回転電機制御回路基板７００〉
図１５は、前記ハウジング２１０内の保持板３２０上に搭載させた回転電機制御回路基板７００を示した平面図である。
<Rotating electrical machine
FIG. 15 is a plan view showing the rotating electrical machine
この回転電機制御回路基板７００は、小信号用の電子部品がコネクタＣＮとともに搭載されている。このコネクタＣＮは、ハーネスＨＮを介してたとえば前記スイッチ駆動回路基板６００１に搭載されたコネクタＣＮに接続されている。
In this rotating electrical machine
この回転電機制御回路基板７００は、たとえばその周辺の四隅の各領域において、また、該周辺を除く中央部の領域であって、各部品が搭載された領域およびこれら部品を接続する配線層が形成された領域を回避させた領域において、ねじ孔が形成され、これらねじ孔を通して前記保持板３２０に螺入されるねじＳＣ６によって、該保持板３２０に固定されるようになっている。
The rotating electrical machine
これにより、前記回転電機制御回路基板７００は、たとえばその周縁部のみでフレームに固定される構造の場合と比較して、振動等で中央が撓んでしまうという弊害を回避することができる。
As a result, the rotating electrical machine
上述したように、この回転電機制御回路基板７００は、ハウジング２１０に当接されて配置されている保持板３２０に載置された構成となっているため、該回転電機制御回路基板７００から発生した熱は保持板３２０を通してハウジング２１０に伝導され易く放熱効果に優れた構成となっている。
As described above, since the rotating electrical machine
〈カバー２９０〉
カバー２９０は、前記ハウジング２１０の内部に、前記第１のパワーモジュール５０２、第２のパワーモジュール５０４、スイッチ駆動回路基板６００１、６００２、第１のコンデンサモジュール３０２と第２のコンデンサモジュール３０４、保持板３２０、回転電機制御回路基板７００を順次収納させた後に、該ハウジング２１０の開口を閉塞させる蓋材からなっている。
<Cover 290>
The
このカバー２９０は、その材料がたとえばハウジング２１０と同様の材料で構成され、その周辺において周方向にほぼ等間隔に沿って並設されたねじ孔を通してハウジング２１０の上端面に螺入されるねじＳＣ７によって、該ハウジング２１０に固定されている（図５参照）。
The
《電力変換装置２００の組み立て》
図２から図４を用いて電力変換装置２００の組み立てについて説明する。
<< Assembly of
The assembly of the
ステップ１：冷却水の入口管２１２および出口管２１４を備えたハウジング２１０に、第１のパワーモジュール５０２と第２のパワーモジュール５０４および第１の駆動回路基板６０２と第２の駆動回路基板６０４を備えたパワーモジュールの組み立て体を組み付ける。このときハウジング２１０の一方側である底部に設けられた水路２１６の開口２１８と２１９にパワーモジュールの組み立て体の放熱フィン５０６と５０７が挿入され、水路２１６の開口２１８と２１９が密閉される。また第１のパワーモジュール５０２や第２のパワーモジュール５０４と回転電機１３０や１４０とを電気的につなぐためのバスバーが固定される。前記開口２１８と２１９に放熱フィン５０６と５０７が挿入される際に、開口の周囲で位置決めができ、前記組み立て体を組み付ける作業の作業性が向上する。
Step 1: The
ステップ２：前記パワーモジュールの組み立て体に上記信号用のコネクタ２８２や上記ノイズ除去基板５６０および上記第２の放電基板５２０が取付けられる。なお、前記パワーモジュールの組み立て体に上記信号用のコネクタ２８２や上記ノイズ除去基板５６０および上記第２の放電基板５２０を取り付けた後、パワーモジュールの組み立て体５８０をハウジング２１０に組み付けるようにしても良い。
Step 2: The
ステップ３：複数のコンデンサモジュール３０２と３０４を有する上記コンデンサモジュール３００が上記パワーモジュールの組み立て体５８０の上に挿入され、配線が施される。
Step 3: The
ステップ４：コンデンサモジュール３００の上に保持板３２０が位置するように、保持板３２０がハウジング２１０の側壁に取れつけられる。この工程でコンデンサモジュール３００が保持板３２０に固定される。コンデンサモジュール３００とパワーモジュールの組み立て体との電気的な接続を行ってからその上に位置する保持板３２０を取り付ける方がコンデンサモジュール３００とパワーモジュールの電気接続の作業性が向上する。しかし、先に保持板３２０にコンデンサモジュール３００を固定し、コンデンサモジュール３００を固定した保持板３２０をパワーモジュールの組み立て体５８０の上に組み付けるようにしても良い。この場合、配線作業を保持板３２０の取付け後に行うこととなり、保持板３２０とハウジング２１０の内壁の一部に作業用の孔を設けておくと作業性が向上する。
Step 4: The holding
ステップ５：保持板３２０に回転電機制御回路基板７００が固定され、配線の接続が行われる。但し、保持板３２０に回転電機制御回路基板７００を固定し、その後保持板３２０をハウジング２１０の側壁に固定するようにしても良い。保持板３２０をハウジング２１０に固定する前に回転電機制御回路基板７００を保持板３２０に固定した方が作業性が向上するし、配線接続の信頼性も確保し易い。
Step 5: The rotating electrical machine
ステップ６：次にカバー２９０を取り付ける。
Step 6: Next, the
ステップ７：ハウジング２１０に交流用の端子台８２０を取り付け、直流電力用の端子台８１０を内蔵した端子ボックス８００がハウジング２１０に取り付けられる。底板部８４４がこの端子ボックス８００の本体８４０に取り付けられて、電気的な接続がなされ、その本体８４０にカバー部８４６が取り付けられる。なお、ハウジング２１０への端子ボックス８００の取り付けが完了してから、カバー２９０を取り付けても良い。またハウジング２１０への端子ボックス８００の取り付けが完了してから、コンデンサモジュール３００や保持板３２０の取り付けを行っても良い。
Step 7: The
《電力変換装置２００のエンジンルームへの配置の一態様》
このように構成した電力変換装置２００は、そのハウジング２１０の正面壁部２３２に、信号用のコネクタ２８２、冷却水の循環用の冷却水の入口管２１２および冷却水の出口管２１４が備えられ、また、前記正面壁部２３２に直交する主側壁部２３４に、直流電力用の端子台８１０および交流用の端子台８２０を内蔵させた端子ボックス８００が備えられた構成となっている。
<< One aspect | mode of arrangement | positioning to the engine room of the
The
このことは、該電力変換装置２００と物理的あるいは電気的に接続される他の装置を、該電力変換装置２００のたとえば前方および両側面のうちの一方の側面側に集約させて配置させることができ、このことは該電力変換装置２００を配置すべきスペースの壁側にも配置させることができ、該電力変換装置２００の配置の裕度性を向上させる効果を有する。
This means that other devices that are physically or electrically connected to the
図１６は、エンジン１２０を中央に配置させたエンジンルーム１０２において、２つの電力変換装置２００の配置態様の一実施例を示した平面図である。
FIG. 16 is a plan view showing an embodiment of an arrangement mode of two
一方の電力変換装置２００はエンジン１２０の左側であってエンジンルーム１０２の奥側に配置され、他方の電力変換装置２００は該エンジン１２０の右側であって該エンジンルーム１０２の奥側に配置されている。
One
この場合、各電力変換装置２００は、そのハウジング２１０の正面壁部２３２を手前に配置させた場合に、それぞれ主側壁部２３４が互いに逆の方向に位置づけられる関係に構成されている。
In this case, each
このため、各電力変換装置２００は、それらの信号用のコネクタ２８２、冷却水の循環用の冷却水の入口管２１２および冷却水の出口管２１４ＣＬＯが手前の側に指向され、それらの端子ボックス８００はエンジン１２０の側に指向されるようになる。
Therefore, in each
このことから、図１６に示すように、エンジン１２０を間にして各電力変換装置２００をエンジンルームの奥側に配置させることができ、他の装置との物理的および電気的な接続を容易に行うことができる。
From this, as shown in FIG. 16, each
本発明による電力変換装置は、たとえばハイブリッド自動車に適用されるものについて説明したものである。しかし、これに限定されることはなく、少なくとも電動機を使用し、その制御にインバータを要する全ての電力変換装置に適用できることはいうまでもない。 The power conversion device according to the present invention has been described as applied to a hybrid vehicle, for example. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can be applied to all power conversion devices that use at least an electric motor and require an inverter for its control.
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。 Each of the embodiments described above may be used alone or in combination. This is because the effects of the respective embodiments can be achieved independently or synergistically.
１００……ハイブリッド型の電気自動車、１１０……前輪、１１４……後輪、１１２……車軸、１２０……エンジン、ＭＢ１……第１電動機、ＭＢ２……第２電動機、１５０……変速機、２００……電力変換装置、３００……コンデンサモジュール、５００……パワーモジュール、６００……スイッチング駆動回路基板、７００……回転電機制御回路基板、１８０……バッテリー、１７４……車載用ローカルエリアネットワーク、１５４……変速機制御装置、１２４……エンジン制御装置、１８４……バッテリ制御装置、１７０……総合制御装置、２１０……ハウジング、ＣＬＩ……冷却水入口、ＣＬＯ……冷却水の出口管２１４、ＢＳＴ２……第２基台、ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４、ＣＨ５……孔２６０、ＳＣ……信号コネクタ、ＳＤＢ……ノイズ除去基板、ＣＤＢ……放電基板、ＣＶ……上カバー、ＴＢＸ……端子ボックス、ＤＣＴ……ＤＣ直流端子台、ＡＣＴ……ＡＣ交流端子台、２３２……正面壁部（ハウジングの）、２３４……主側壁部（ハウジングの）、ＤＮＴ……凹陥部、ＲＤＦ……放熱ヒィン、ＰＲ……突起体、ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４、ＳＣ５、ＳＣ６、ＳＣ７、ＳＣ８……ねじ、ＣＳ１、ＣＳ２……ケース、ＦＩＣ１、ＦＩＣ２……フィルムコンデンサ、ＦＣ１……第１導電板、ＳＣ１……第２導電板、ＩＳ１……絶縁シート、ＩＴ……直流端子（パワーモジュール５００の）、ＯＴ……交流端子（パワーモジュール５００の）、ＢＰ１……バスバー（第１のパワーモジュール５０２の）、ＢＰ２……バスバー（第２のパワーモジュール５０４の）、ＣＮ……コネクタ、ＨＮ……ハーネス、ＥＴ１、ＥＴ２、ＴＭ１、ＴＭ２……電極、ＢＤ……ベンド構造部、ＪＮ……接続部、ＦＨ１、ＦＨ２……固定用孔、ＳＤＲ……標準放電抵抗、ＣＤＲ……強制放電抵抗、８５２……隔壁、ＤＣＩ……ＤＣ入力部、ＡＣＯ……ＡＣ出力部、ＴＴ……端子、ＢＳ……ボス部、ＲＳＲ……ロータの回転位置センサ、ＴＳＲ、ＴＳＳ……温度センサ、１９２……起動信号、１９４……異常処理信号、ＶＤＴ……情報（エンジンの回転数およびアクセル開度等の自動車における種々の情報）、ＢＰＣ……バイパスコンデンサ、ＦＩＬ……フィルタ回路、ＭＣＭ１……第１マイクロコンピュータ、ＭＣＭ２……第２マイクロコンピュータ、ＩＦ……インターフェース回路、７２０……通信ドライバ回路、ＰＷ……１２Ｖ電源、ＰＷＣ……電源回路、ＩＲＭ……異常監視回路７６０回路、ＤＲ……ドライバ回路、ＩＳ……絶縁回路、ＶＳＣ……電圧センサ回路、ＡＳＳ……電流センサ、ＣＤＣ……コンデンサ放電制御回路、ＴＲ……スイッチングトランジスタ、１０２……エンジンルーム。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記パワーモジュールにスイッチング電力を供給するスイッチング駆動回路基板と、
前記スイッチング駆動回路基板に、前記回転電機を制御するための信号を供給する回転電機制御回路基板と、
前記パワーモジュールのバッテリ側に、前記パワーモジュールと電気的に並列に接続された平滑用コンデンサモジュールと、
前記パワーモジュールと、前記スイッチング駆動回路基板と、前記回転電機制御回路基板と、前記平滑用コンデンサモジュールとを収納するハウジングと、
前記回転電機制御回路基板とは異なる基板で形成され、前記平滑用コンデンサモジュールに溜まった電荷を放電するための強制放電回路と、
を備え、
前記パワーモジュールは、前記ハウジングの収納領域の一方側に配置され、
前記平滑用コンデンサモジュールは、前記ハウジングの収納領域の他方側に配置され、
前記強制放電回路は、前記パワーモジュールよりも前記平滑用コンデンサモジュールに近い側に配置されることを特徴とする電力変換装置。 A power module for converting direct current to alternating current ;
A switching drive circuit board for supplying switching power to the power module;
A rotating electrical machine control circuit board for supplying a signal for controlling the rotating electrical machine to the switching drive circuit board;
On the battery side of the power module, a smoothing capacitor module electrically connected in parallel with the power module;
A housing for housing the power module, the switching drive circuit board, the rotating electrical machine control circuit board, and the smoothing capacitor module;
A forced discharge circuit that is formed of a substrate different from the rotating electrical machine control circuit substrate and discharges the electric charge accumulated in the smoothing capacitor module;
With
The power module is disposed on one side of the housing area of the housing,
The smoothing capacitor module is disposed on the other side of the housing storage area,
The power conversion device , wherein the forced discharge circuit is disposed closer to the smoothing capacitor module than the power module .
前記ハウジングに固定され、かつ冷却水を流すための水路を形成する水路形成体と、
前記パワーモジュールは、前記水路形成体における前記回転電機制御回路基板が配置された側に固定されることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
A water channel forming body fixed to the housing and forming a water channel for flowing cooling water;
The power module is fixed to a side of the water channel forming body on which the rotating electrical machine control circuit board is disposed .
前記ハウジングに固定され、かつ前記回転電機制御回路基板を保持するための保持板と、
を備え、
前記回転電機制御回路基板は、前記保持板における前記パワーモジュールが配置された側の面とは反対側の面に保持されることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
A holding plate fixed to the housing and holding the rotating electrical machine control circuit board ;
With
The rotary electric machine control circuit board is held on a surface of the holding plate opposite to a surface on which the power module is disposed .
前記パワーモジュールと前記コンデンサモジュールとの間に前記イッチング駆動回路基板を配置したことを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The power conversion device , wherein the switching drive circuit board is disposed between the power module and the capacitor module .
前記コンデンサモジュールは、コンデンサモジュールケースと、当該コンデンサモジュールケースの内部から外に突出して伸びている積層導体と、当該積層導体の内の、当該コンデンサモジュールケースの内部に位置する積層導体に接続されたフィルムコンデンサとを有し、
前記コンデンサモジュールケースの外に突出した前記積層導体を介して直流電力が前記パワーモジュールに供給されることを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1, 2, 3, or 4,
The capacitor module is connected to a capacitor module case, a laminated conductor projecting outward from the inside of the capacitor module case, and a laminated conductor located inside the capacitor module case among the laminated conductors A film capacitor,
DC power is supplied to the power module through the laminated conductor protruding outside the capacitor module case.
前記パワーモジュールと前記コンデンサモジュールケースとは、間に空間を介して、互いに対向するように配置され、
前記積層導体のコンデンサモジュールケース内部の部分は、前記パワーモジュールの面に沿って伸びる前記パワーモジュールに対向する状態で配置され、
コンデンサモジュールケースから外に突出した積層導体は、前記パワーモジュールに近づく方向に伸びていることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 5,
The power module and the capacitor module case are arranged to face each other with a space therebetween,
A portion inside the capacitor module case of the multilayer conductor is disposed in a state facing the power module extending along the surface of the power module,
The laminated conductor protruding outward from the capacitor module case extends in a direction approaching the power module.
前記水路形成体には、前記水路に繋がる開口が形成され、
前記パワーモジュールは、放熱面を有し、当該放熱面には、放熱フィンが設けられており、
前記開口から前記放熱フィンが前記水路内に突出し、前記開口が前記放熱面で密閉されていることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
In the water channel formation body, an opening connected to the water channel is formed,
The power module has a heat radiating surface, and the heat radiating surface is provided with heat radiating fins,
The power conversion device, wherein the radiating fin protrudes into the water channel from the opening, and the opening is sealed by the radiating surface.
前記ハウジングは、その外部に端子ボックスを有しており、
前記端子ボックスは、前記ハウジングの内部で発生した交流電力を回転電機に供給するための交流端子台を有していることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The housing has a terminal box outside thereof,
The terminal box has an AC terminal block for supplying AC power generated inside the housing to a rotating electrical machine.
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