JP2012105373A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関し、特に、電動車両やハイブリッド車両などの電動機を備えた車両に用いられる電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device used for a vehicle including an electric motor such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
従来、電気自動車やハイブリッド自動車、燃料電池自動車など、バッテリやモータなどを使用して駆動を行う車両の電力変換装置では、複数のコンデンサが使用されており、バッテリに並列接続される一次側コンデンサと、インバータの入力側に接続される二次側コンデンサと、を備えたものが開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, in a power conversion device for a vehicle that uses a battery, a motor, or the like, such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle, a plurality of capacitors are used, and a primary side capacitor connected in parallel to the battery and And a secondary-side capacitor connected to the input side of the inverter are disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、このような一次側及び二次側コンデンサは容量が大きいため、複数のコンデンサセルを並列配置し、バスバー(導体板)によって各電極を接続し、樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサが考案されている(例えば、特許文献2参照。)。 In addition, since such primary and secondary capacitors have a large capacity, a case mold type capacitor in which a plurality of capacitor cells are arranged in parallel, each electrode is connected by a bus bar (conductor plate), and resin molding is devised. (For example, refer to Patent Document 2).
ところで、上述した一次側及び二次側コンデンサを回路に接続する際には、各コンデンサは大きいため、バスバー等の接続部材が長くなってしまったり、接続部材の数を増やしたりする必要があり、スペース効率の低下、電力損失、部品点数増加の要因となる。特許文献1及び2は、各コンデンサを回路に接続した際の具体的な配置について記載されていない。
By the way, when connecting the above-mentioned primary side and secondary side capacitors to the circuit, since each capacitor is large, it is necessary to lengthen the connection members such as bus bars or increase the number of connection members, It becomes a factor of a decrease in space efficiency, power loss, and an increase in the number of parts.
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、一次側及び二次側コンデンサを回路に接続する際に、接続部材を長くしたり、接続部材の数を増やしたりする必要がなく、スペース効率がよく、電力損失が小さく、且つ、部品点数を削減できる電力変換装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems. The purpose of the present invention is to lengthen the connection member or increase the number of connection members when connecting the primary side and secondary side capacitors to the circuit. An object of the present invention is to provide a power conversion device that is unnecessary, has a high space efficiency, has a small power loss, and can reduce the number of components.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、
一次側コンデンサ(例えば、後述の実施形態における一次側コンデンサ42)と、
所定の方向(例えば、後述の実施形態のおける上下方向)における少なくとも一方の端面に電極をそれぞれ有して、並べて配置される複数のコンデンサセル(例えば、後述の実施形態におけるコンデンサセル43a)、該複数のコンデンサセルの各電極をそれぞれ接続する一対の導体板(例えば、後述の実施形態における正極導体板50及び負極導体板51)、前記複数のコンデンサセル及び前記一対の導体板を収容する凹状のケース(例えば、後述の実施形態におけるコンデンサケース53)、及び、前記一対の導体板の外部接続端子が前記ケースの開口部(例えば、後述の実施形態における開口部53a)から外部に露出した状態で該開口部を覆う樹脂部(例えば、後述の実施形態におけるポッティング樹脂52)を有する二次側コンデンサ(例えば、後述の実施形態における二次側コンデンサ43)と、
を備える電力変換装置(例えば、後述の実施形態におけるコンバータ回路7)であって、
前記外部接続端子は、前記開口部の一辺に配置され、パワーモジュールのスイッチング素子(例えば、後述の実施形態におけるトランジスタS1,S2,UH,UL,VH,VL,WH,WL)とそれぞれ接続される正極及び負極の第1外部接続端子(例えば、後述の実施形態における二次側コンデンサ正極端子50a、二次側コンデンサ負極端子51a)と、前記一辺の対辺に配置され、前記パワーモジュールのスイッチング素子とそれぞれ接続される正極及び負極の第2外部接続端子(例えば、後述の実施形態における他の二次側コンデンサ正極端子50b、他の二次側コンデンサ負極端子51b)と、少なくとも一方の前記導体板の前記第1外部接続端子と前記第2外部接続端子との間に配置され、前記一次側コンデンサの少なくとも一方の電極(例えば、後述の実施形態における一次側コンデンサ負極端子47b)と接続される第3外部接続端子(例えば、後述の実施形態における二次側コンデンサ中間部負極端子51c)と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
A primary side capacitor (for example, a
A plurality of capacitor cells (for example, a
A power converter (e.g., a
The external connection terminal is disposed on one side of the opening and is connected to a switching element of a power module (for example, transistors S1, S2, UH, UL, VH, VL, WH, WL in the embodiments described later). First external connection terminals of positive and negative electrodes (for example, a secondary capacitor
請求項2に係る発明は、請求項1の構成に加えて、
前記一次側コンデンサは、前記電極が延出する他の開口部(例えば、後述の実施形態における他の開口部49a)が、前記二次側コンデンサのケースの開口部と前記所定の方向において反対側に向くように配置される凹状の他のケース(例えば、後述の実施形態におけるコンデンサケース49)を備えることを特徴とする。
In addition to the configuration of
In the primary capacitor, the other opening from which the electrode extends (for example, another opening 49a in the embodiment described later) is opposite to the opening of the case of the secondary capacitor in the predetermined direction. The other case (for example, the capacitor |
請求項3に係る発明は、請求項2の構成に加えて、
前記一方の導体板の第3外部接続端子と前記一次側コンデンサの電極とは、前記ケースの側方に設けられた端子台(例えば、後述の実施形態におけるケース貫通端子54)を介して接続されており、
前記第3外部接続端子は、前記端子台における前記二次側コンデンサのケース開口部側で接続され、前記一次側コンデンサの電極は、前記端子台における前記二次側コンデンサのケース底部側で接続されることを特徴とする。
In addition to the structure of
The third external connection terminal of the one conductor plate and the electrode of the primary capacitor are connected via a terminal block (for example, a case through
The third external connection terminal is connected on the case opening side of the secondary capacitor in the terminal block, and the electrode of the primary capacitor is connected on the case bottom side of the secondary capacitor in the terminal block. It is characterized by that.
請求項4に係る発明は、請求項1から3のいずれかの構成に加えて、
前記一方の導体板の第3外部接続端子は、前記一方の導体板の中間部に配置されることを特徴とする。
In addition to the structure of any one of
The third external connection terminal of the one conductor plate is disposed in an intermediate portion of the one conductor plate.
請求項1の発明によれば、一次側コンデンサの電極と二次側コンデンサの第3外部接続端子とを接続するためのバスバーが別途必要なくなり、スペース効率がよく、電力損失が小さくなり、且つ、部品点数を削減することが可能となる。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、電力変換装置のコンパクトな設計に寄与することができる。
According to invention of
請求項3の発明によれば、一次側コンデンサの電極と二次側コンデンサの第3外部接続端子との接続を容易に行うことができる。 According to the invention of claim 3, it is possible to easily connect the electrode of the primary capacitor and the third external connection terminal of the secondary capacitor.
請求項4の発明によれば、パワーモジュールのスイッチング素子と接続される第1及び第2外部接続端子へ均等に電流を流し、バスバーの局所的な発熱を抑制することができる。
According to invention of
以下、本発明の一実施形態に係る電力変換装置を備えたパワーコントロールユニットについて、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、Frは前方、Reは後方、Lは左方、Rは右方、Uは上方、Dは下方を示している。 Hereinafter, a power control unit including a power conversion device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawing, Fr is the front, Re is the rear, L is the left, R is the right, U is the upper side, and D is the lower side.
図1は、ハイブリッド車両用のパワーコントロールユニット(PCU)1を含む回路構成を示している。このハイブリッド車両は、エンジン(図示せず)と、エンジンの機械的出力により駆動される第2の電動機としての発電機(GEN)2と、発電機2の発電出力により充電される直流電源としての高圧系のバッテリ(BAT)3と、バッテリ3の放電出力と発電機2の発電出力の少なくとも一方を用いて駆動輪(図示せず)を駆動する第1の電動機としてのモータ(MOT)4と、を備えている。
FIG. 1 shows a circuit configuration including a power control unit (PCU) 1 for a hybrid vehicle. This hybrid vehicle includes an engine (not shown), a generator (GEN) 2 as a second electric motor driven by the mechanical output of the engine, and a DC power source charged by the power generation output of the generator 2 A high-voltage battery (BAT) 3, a motor (MOT) 4 as a first electric motor that drives a drive wheel (not shown) using at least one of a discharge output of the battery 3 and a power generation output of the
パワーコントロールユニット1は、バッテリ3から供給される電圧を昇圧、又はバッテリ3に供給する電圧を降圧する本発明の電力変換装置としてのコンバータ回路7、コンバータ回路7とモータ4との間に接続され、直流電圧を交流電圧に、或いは、交流電圧を直流電圧に変換する第1インバータ回路(Tr/MPDU)5、及びコンバータ回路7と発電機2との間に接続され、直流電圧を交流電圧に、或いは、交流電圧を直流電圧に変換する第2インバータ回路(GENPDU)6と、を備えている。そして、パワーコントロールユニット1は、バッテリ3から供給された直流電圧を昇圧した後に交流電圧に変換し、この電圧をモータ4に供給してモータ4を駆動するとともに、モータ4を回生作動させた際の電圧を直流電圧に変換し、さらに降圧してバッテリ3に供給する。また、パワーコントロールユニット1は、発電機2により発生する電圧を直流電圧に変換した後に、降圧してバッテリ3に供給し、あるいは発電機2により発生する電圧でモータ4を駆動する。
これらコンバータ回路7、第1インバータ回路5及び第2インバータ回路6は、制御装置(ECU)8からの制御指令により駆動回路としてのゲートドライブ基板(GDCB)9を介して駆動制御される。
The
The
第1インバータ回路5は、例えば、スイッチング素子としてのトランジスタ(例えば、IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)を複数用いブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータであって、この第1インバータ回路5はコンバータ回路7に接続されるとともに、モータ4のU相、V相、W相の各コイルに接続されている。
The
コンバータ回路7には、リアクトル41とスイッチング素子としての2つのトランジスタ(例えば、IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)からなるチョッパ回路66とが設けられるとともに、第1インバータ回路5の入力側、且つ、チョッパ回路66の下流側に2次側平滑コンデンサ43、リアクトル41の上流側に1次側平滑コンデンサ42が各々並列接続されている。
The
コンバータ回路7と第1インバータ回路5との間には第1インバータ回路5と同様の構成を備えた第2インバータ回路6が正極側端子Ptと負極側端子Ntに接続され、この第2インバータ回路6に発電機2のU相、V相、W相の各コイルが接続されている。この第2インバータ回路6は、第1インバータ回路5と同様に、スイッチング素子としてのトランジスタを複数用いブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータであって、この第2インバータ回路6には発電機2とコンバータ回路7が接続されている。
Between the
第1インバータ回路5、第2インバータ回路6は、各相毎に対をなすハイ側,ロー側U相トランジスタUH,UL及びハイ側,ロー側V相トランジスタVH,VL及びハイ側,ロー側W相トランジスタWH,WLをブリッジ接続してなるブリッジ回路を備えている。各トランジスタUH,VH,WHはコンバータ回路7の正極側端子Ptに接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタUL,VL,WLはコンバータ回路7の負極側端子Ntに接続されローサイドアームを構成しており、相毎に対をなす各トランジスタUH,UL及びVH,VL及びWH,WLはコンバータ回路7に対して直列に接続されている。トランジスタUH,UL,VH,VL,WH,WLのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、ダイオードDUH,DUL,DVH,DVL,DWH,DWLが各々接続されている。
The
コンバータ回路7のリアクトル41は、一端がバッテリ3に接続されてバッテリ電圧が印加されるものであり、チョッパ回路66はこのリアクトル41の他端に接続される第1及び第2のトランジスタS1,S2から構成されている。トランジスタS1,S2のコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各々ダイオードDS1,DS2が接続されている。
The
そして、リアクトル41の一端はバッテリ3の正極側端子に接続され、リアクトル41の他端は、第1トランジスタS1のコレクタ及び第2トランジスタS2のエミッタに接続されている。第1トランジスタS1のエミッタはバッテリ3の負極側端子及びコンバータ回路7の負極側端子Ntに接続されている。また、第2トランジスタS2のコレクタはコンバータ回路7の正極側端子Ptに接続されている。
One end of the
さらに、第1インバータ回路5、第2インバータ回路6、コンバータ回路7の各トランジスタS1,S2,UH,UL,VH,VL,WH,WLのゲートにゲートドライブ基板9からの信号線が接続されている。
Further, a signal line from the
図2から図8は、パワーコントロールユニット1のハードウエア構成を示している。パワーコントロールユニット1は、例えばハイブリッド車両のエンジンルームに搭載されるものであり、冷却流路20(図3参照。)を構成するウォータージャケット10と、ウォータージャケット10の下部にボルト締結されるロアケース11と、ウォータージャケット10の上部にボルト締結されるアッパケース12と、アッパケース12の上部にボルト締結されるアッパカバー13と、を備える。
2 to 8 show the hardware configuration of the
図3に示すように、ウォータージャケット10の重力方向下方で、ウォータージャケット10とロアケース11とで区画された第1空間14内には、リアクトル41、一次側及び二次側コンデンサ42,43、バッテリ3に接続される接続コネクタ44、及びバッテリ3から供給された電流の検出信号を制御装置8に送る電流センサ45が収容されている。また、ウォータージャケット10の重力方向上方で、ウォータージャケット10とアッパケース12とアッパカバー13とで区画された第2空間15内には、インバータ回路5,6及びコンバータ回路7の一部をそれぞれ構成する複数のトランジスタ(スイッチング素子)S1,S2,UH,UL,VH,VL,WH,WLを内蔵するパワーモジュール60、及びパワーモジュール60のトランジスタS1,S2,UH,UL,VH,VL,WH,WLを駆動するゲートドライブ基板9、ゲートドライブ基板9に制御指令を送る制御装置8、モータ4に接続される接続コネクタ71、発電機2に接続される接続コネクタ72、パワーモジュール60と各接続コネクタ71,72との間を配策する各バスプレートコンポーネント73,74における電流の検出信号を制御装置8に送る電流センサ75,76が収容されている。
As shown in FIG. 3, a
ウォータージャケット10は、アルミニウム製で、下向き凹状の略矩形形状を有しており、その流入口21と流出口22は、同じ短辺側の側面に設けられ、図示しない冷却装置のポンプ等の機器類に接続されている。ウォータージャケット10の上面には、図示しないシール部材を介して、アルミダイキャスト製のベースフレーム61が蓋部材として取り付けられ、これにより、冷却流路20を構成する。また、ベースフレーム61の下面には、ヒートシンク62のフィン63が取り付けられており(図5参照。)、ベースフレーム61がウォータージャケット10にボルト締結されることで、ヒートシンク62は冷却流路20内に収容される。また、冷却流路20の流入口21と反対側の端部には、図示しないタンクが取り付けられるエア抜き用パイプ27が接続されている(図4参照。)。
The
また、ウォータージャケット10の冷却流路20を構成しない、長手方向両端部には、リアクトル41に接続されたバスバー67と、二次側コンデンサ43の二次側コンデンサ正極端子50a,50b及び二次側コンデンサ負極端子51a,51bが引き出される、窓部28,29が形成されている。また、ベースフレーム61にも、第1及び第2の窓部28,29に対応して窓孔64,65(図8参照。)が形成されている。
Moreover, the
図4に示すように、第1空間14に配置される、リアクトル41、一次側及び二次側コンデンサ42,43、接続コネクタ44、及び電流センサ45は、いずれもウォータージャケット10の裏側に形成される凹部30にボルト締結されている。
As shown in FIG. 4, the
リアクトル41と一次側コンデンサ42は、凹部30の左寄り部分で、ウォータージャケット10の長手方向に並んで配置され、リアクトル41は、冷却流路20の流入口21近傍で、ウォータージャケット10の下面に固定される。また、ウォータージャケット10には、長辺側左側面を左方に突出することで形成されるコネクタ取付部31が形成されており、このコネクタ取付部31に接続コネクタ44が取り付けられる。一方、二次側コンデンサ43は、長辺側右側面の内面に沿って、凹部30の右寄り部分に取り付けられている。
The
図6に示すように、一次側コンデンサ42は、一対のコンデンサセル42aを備えて凹状のコンデンサケース(凹状の他のケース)49内に収容されている。この一次側コンデンサ42は、コンデンサケース49の開口部(他の開口部)49aを下方に向けて、底部をウォータージャケット10の上面に近接させて配置されている。また、一次側コンデンサ42は、各コンデンサセル42aの正極側がコンデンサケース49の底部側で正極導体板46に接続され、負極側がコンデンサケース49の開口部側で負極導体板47に接続され、コンデンサケース49の開口部49aをポッティング樹脂48により覆っている。正極導体板46には、一次側コンデンサ正極端子46aが開口部49aから延出して設けられており、負極導体板47には、2つの一次側コンデンサ負極端子47a,47bが開口部49aから延出して設けられている。
As shown in FIG. 6, the
なお、コンデンサセル42a及び後述のコンデンサセル43aは、例えば、金属化フィルムコンデンサであり、ポリプロピレンからなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向する状態で巻回し、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極を形成することによって正極と負極の一対の取り出し電極をそれぞれ設けて構成されたものである。
The
二次側コンデンサ43は、図6及び図7に示すように、直線状に並んで配置された複数のコンデンサセル43aを備えて凹状のコンデンサケース53に収容されている。この二次側コンデンサ43は、コンデンサケース53の開口部53aを上方に向けて配置しており、即ち、この二次側コンデンサ43のコンデンサケース53の開口部53aと一次側コンデンサ42のコンデンサケース49の他の開口部49aは、上下方向において反対側に向けて配置されている。また、二次側コンデンサ43は、各コンデンサセル43aの正極側がコンデンサケース53の底面側で正極導体板50に接続され、負極側がコンデンサケースの開口部側で負極導体板51に接続され、コンデンサケース53の開口部をポッティング樹脂52により覆っている。これにより、二次側コンデンサ43の各コンデンサセル43aは電気的に並列接続され、負極導体板51には、開口部53aの長手方向一辺に二次側コンデンサ負極端子51aが、該長手方向一辺の対辺に他の二次側コンデンサ負極端子51bがそれぞれパワーモジュール60側に向けて延出して設けられるとともに、中間部に二次側コンデンサ中間部負極端子51cが開口部53aから延出して設けられる。また、正極導体板50には、開口部53aの長手方向一辺に二次側コンデンサ正極端子50aが、該長手方向一辺の対辺に他の二次側コンデンサ正極端子50bがそれぞれパワーモジュール60側に向けて延出して設けられる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
接続コネクタ44の正極端子44aに接続された正極バスバー56は、一次側コンデンサ42の一次側コンデンサ正極端子46aとともにリアクトル41の一方の端子41aに接続され、接続コネクタ44の負極端子44bに接続された負極バスバー57は、一次側コンデンサ42の一次側コンデンサ負極端子47aに接続される。また、正極バスバー56または負極バスバー57のいずれか一方には、電流センサ45が接続されている。
The
図5に示すように、二次側コンデンサ43のコンデンサケース53には、二次側コンデンサ中間部負極端子51cとケース開口部側の一端部が接触するケース貫通端子54が収容されており、ケース貫通端子54のケース底部側の他端部が一次側コンデンサ負極端子47bと接触した状態で、ボルト90にて締結される。これにより、一次側コンデンサ42の一次側コンデンサ負極端子47bは、二次側コンデンサ43の二次側コンデンサ中間部負極端子51cと接続される。
As shown in FIG. 5, the
さらに、ウォータージャケット10の凹部30内には、二次側コンデンサ43の二次側コンデンサ正極側端子50cと、一次側コンデンサ42の一次側コンデンサ負極端子47bとの間を接続するノイズ吸収用コンデンサ(Yコンデンサ)58が他のケース貫通端子59を介してボルト締結されている。また、ウォータージャケット10の凹部30内には、ノイズ吸収用コンデンサ58の両端子を接続して、放電抵抗器91が配置されている。
Further, in the
そして、リアクトル41の他方の端子41bには、バスバー67の一端部67aが接続され、屈曲してウォータージャケット10の第2の窓部29及びベースフレーム61の第2の窓孔65を貫通し、バスバー67の他端部67bがパワーモジュール60の一端側に接続されるように、第2空間15に延出する。また、二次側コンデンサ43の二次側コンデンサ正極端子50aと二次側コンデンサ負極端子51aとが、パワーモジュール60の一端側に接続されるように、第2の窓部29及びベースフレーム61の第2の窓孔65を貫通し第2空間15に延出する。さらに、二次側コンデンサ43の他の二次側コンデンサ正極端子50bと他の二次側コンデンサ負極端子51bとが、パワーモジュール60の他端側に接続されるように、第1の窓部28及びベースフレーム61の第1の窓孔64を貫通し第2空間15に延出する。
Then, one
図8に模式的に示すように、コンバータ回路7のトランジスタS1,S2、第1のインバータ回路5のトランジスタUH,UL,VH,VL,WH,WL、第2のインバータ回路6のトランジスタUH,UL,VH,VL,WH,WLを有するパワーモジュール60は、これらの周囲に設けられた樹脂部55がベースフレーム61に締結されることによって、ウォータージャケット10の上面に固定される。これらトランジスタS1,S2,UH,UL,VH,VL,WH,WLを接続するパワーモジュール60の複数の導体板(図示せず)には、リアクトル41から延びるバスバー67の他端部67b、二次側コンデンサ43の二次側コンデンサ正極端子50aと二次側コンデンサ負極端子51aと、及び他の二次側コンデンサ正極端子50bと他の二次側コンデンサ負極端子51bが接続されている。
As schematically shown in FIG. 8, the transistors S1 and S2 of the
具体的には、バスバー67の他端部67bが、コンバータ回路7を構成する一方のトランジスタS1のコレクタ及び他方のトランジスタS2のエミッタに導通される導体板のバス端子60aに接続される。また、長手方向両側に位置する二次側コンデンサ43の二次側コンデンサ正極端子50aと他の二次側コンデンサ正極端子50bとが正極導体板のバス端子60b,60cにそれぞれ接続され、長手方向両側に位置する二次側コンデンサ43の二次側コンデンサ負極端子51aと他の二次側コンデンサ負極端子51bとが負極導体板のバス端子60d,60eに接続される。
Specifically, the
また、パワーモジュール60の上方では、ゲートドライブ基板9が樹脂部55にボルト締結されている。さらに、ベースフレーム61を介してウォータージャケット10の上部にアッパケース12をボルト締結することで、アッパケース12上の制御装置8が、絶縁シート(図示せず)を介して、ゲートドライブ基板9の上方に配置される。
Further, the
図3に示すように、アッパケース12の側方及び前方に延出する各凹部12a,12b内には、モータ4に接続される接続コネクタ71及び発電機2に接続される接続コネクタ72がそれぞれ固定されている。また、第2空間15内で、パワーモジュール60の長手方向側方の樹脂部55上には、モータ4用の3本のバス端子78と発電機2用の3本のバス端子79が配置されており、モータ4用の3本のバス端子78と接続コネクタ71の各端子が3本のバスバーを樹脂モールドで一体化したバスプレートコンポーネント73によって接続され、発電機2用の3本の出力端子79と接続コネクタ72の各端子が、他の3本のバスバーを樹脂モールドで一体化した他のバスプレートコンポーネント74によって接続されている。
As shown in FIG. 3, in each
さらに、ベースフレーム61上で、パワーモジュール60の側方には、モータ4用の電流センサ75と発電機2用の電流センサ76とが、モータ4用のバスプレートコンポーネント73と発電機2用のバスプレートコンポーネント74とにそれぞれ接続されている。
Further, on the side of the
なお、制御装置8から延びる高圧ハーネス80は、二次側コンデンサ43の二次側コンデンサ正極端子50aや制御装置8と正極バスバー56に接続されており、また、制御装置8から延びるサブハーネス81は、各電流センサ45,75,76に接続されている。
The high-
以上説明したように、本実施形態に係るパワーコントロールユニット1は、一次側コンデンサ42と、所定の方向における両端面に電極をそれぞれ有して、並べて配置される複数のコンデンサセル43a、複数のコンデンサセル43aの各電極を接続する正極導体板50及び負極導体板51、複数のコンデンサセル及び一対の導体板50,51を収容する凹状のコンデンサケース53、及び、一対の導体板50,51の外部接続端子がコンデンサケース53の開口部53aから外部に露出した状態で開口部53aを覆うポッティング樹脂52を有する二次側コンデンサ43と、を備える。そして、一対の導体板50,51の外部接続端子は、開口部53aの一辺に配置され、パワーモジュール60のトランジスタS1,S2,UH,UL,VH,VL,WH,WLとそれぞれ接続される二次側コンデンサ正極端子50a、二次側コンデンサ負極端子51aと、開口部53aの一辺の対辺に配置され、パワーモジュール60のトランジスタS1,S2,UH,UL,VH,VL,WH,WLとそれぞれ接続される他の二次側コンデンサ正極端子50b及び他の二次側コンデンサ負極端子51bと、負極導体板51の二次側コンデンサ負極端子51aと他の二次側コンデンサ負極端子51bとの間に配置され、一次側コンデンサ42の一次側コンデンサ負極端子47bと接続される二次側コンデンサ中間部負極端子51cと、を有する。これにより、一次側コンデンサ42の一次側コンデンサ負極端子47bと二次側コンデンサ43の外部接続端子とを接続するためのバスバーが別途必要なくなり、スペース効率がよく、電力損失が小さくなり、且つ、部品点数を削減できる電力変換装置となる。
As described above, the
また、一次側コンデンサ42は、一次側コンデンサ負極端子47bが延出する他の開口部49aが、二次側コンデンサ43のコンデンサケース53の開口部53aと上下方向において反対側に向くように配置された凹状のコンデンサケース49を備える。即ち、二次側コンデンサ43は、コンデンサケース53の開口部53aをパワーモジュール60が上方に載置されるウォータージャケット10に向けて配置されることで、パワーモジュール60のトランジスタS1,S2,UH,UL,VH,VL,WH,WLと接続するために各導体板50,51を長くする必要がなくなり、また、各導体板50,51を配策するスペースも小さくすることができる。また、一次側コンデンサ42は、コンデンサケース49の他の開口部49aを、二次側コンデンサ43のコンデンサケース53の開口部53aと反対側の、下方に向けて配置されるので、上方に向けて配置した場合に必要なウォータージャケット60と一次側コンデンサ42の各端子46a,47a,47bとの絶縁距離を確保する必要がなくなり、一次側コンデンサ42をウォータージャケット60に接近して配置することができる。従って、パワーコントロールユニット1をコンパクトに設計することができる。
Further, the
この際、負極導体板51の二次側コンデンサ中間部負極端子51cと一次側コンデンサ42の一次側コンデンサ負極端子47bとは、コンデンサケース53の側方に設けられたケース貫通端子54を介して接続される。また、二次側コンデンサ中間部負極端子51cは、ケース貫通端子54のケース開口部側で接続され、一次側コンデンサ42の一次側コンデンサ負極端子47bは、ケース貫通端子54のケース底部側で接続される。これにより、上記一次側及び二次側コンデンサ42,43の配置において、一次側コンデンサ42の一次側コンデンサ負極端子47bと二次側コンデンサ43の二次側コンデンサ中間部負極端子51cとをケース貫通端子54によって容易に接続することができる。
At this time, the secondary capacitor intermediate
さらに、負極導体板51の二次側コンデンサ中間部負極端子51cは、負極導体板51の中間部に配置される。これにより、図9(a)に示すように、二次側コンデンサ中間部負極端子51cからパワーモジュール60のトランジスタS1,S2,UH,UL,VH,VL,WH,WLと接続される二次側コンデンサ負極端子51a及び他の二次側コンデンサ負極端子51bまでの距離がほぼ等しくなり、二次側コンデンサ負極端子51a及び他の二次側コンデンサ負極端子51bへ均等に電流を流し、負極導体板51の局所的な発熱を抑制することができる。一方、図9(b)に示すように、負極導体板51の二次側コンデンサ中間部負極端子51cが、負極導体板51の端部に配置される場合には、二次側コンデンサ中間部負極端子51cから二次側コンデンサ負極端子51a及び他の二次側コンデンサ負極端子51bまでの距離が異なり、距離が近い二次側コンデンサ負極端子51aの方を通る電流が増大し、局所的な発熱が生じてしまう可能性がある。なお、本発明における二次側コンデンサ中間部負極端子51cが設けられる負極導体板51の中間部とは、局所的な発熱を抑制できる程度に電流が略均等に流れる位置を含むものであり、本実施形態では、直線状に並ぶ8つのコンデンサセル43aの上方で長手方向に延びる負極導体板51において、二次側コンデンサ中間部負極端子51cが端から3番目のコンデンサセル43aの位置に設けられるものも含まれる。
Further, the secondary-side capacitor intermediate portion
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
なお、本実施形態では、二次側コンデンサの複数のコンデンサセルは一直線状に並列配置されているが、このような配置に限定されるものでなく、レイアウトに応じて任意に配置されてもよい。このため、バスバーは、各コンデンサセルの電極を接続して、ケースの開口部の一辺側と対辺側で第1及び第2外部接続端子がそれぞれ外部に延出する構成であればよい。 In the present embodiment, the plurality of capacitor cells of the secondary-side capacitor are arranged in parallel in a straight line, but are not limited to such an arrangement, and may be arbitrarily arranged according to the layout. . For this reason, the bus bar only needs to have a configuration in which the electrodes of the capacitor cells are connected and the first and second external connection terminals extend outward on one side and the opposite side of the opening of the case.
1 パワーコントロールユニット(電力変換装置)
2 発電機(第2の電動機)
4 モータ(第1の電動機)
5,6 インバータ回路
7 コンバータ回路
8 制御装置
9 ゲートドライブ基板(駆動回路)
10 ウォータージャケット
14 第1空間
15 第2空間
20 冷却流路
21 流入口
22 流出口
41 リアクトル
42 一次側コンデンサ
43 二次側コンデンサ
44 接続コネクタ
47b 一次側コンデンサ負極端子
49 コンデンサケース(他の凹状のケース)
49a 他の開口部
50a 二次側コンデンサ正極端子(第1外部接続端子)
50b 他の二次側コンデンサ正極端子(第2外部接続端子)
51a 二次側コンデンサ負極端子(第1外部接続端子)
51b 他の二次側コンデンサ負極端子(第2外部接続端子)
51c 二次側コンデンサ中間部負極端子(第3外部接続端子)
52 ポッティング樹脂(樹脂部)
53 コンデンサケース(凹状のケース)
53a 開口部
54 ケース貫通端子(端子台)
60 パワーモジュール
S1,S2,UH,UL,VH,VL,WH,WL トランジスタ(スイッチング素子)
1 Power control unit (power converter)
2 Generator (second motor)
4 Motor (first motor)
5, 6
DESCRIPTION OF
49a
50b Other secondary capacitor positive terminal (second external connection terminal)
51a Secondary capacitor negative electrode terminal (first external connection terminal)
51b Other secondary capacitor negative electrode terminal (second external connection terminal)
51c Secondary side capacitor middle negative terminal (third external connection terminal)
52 Potting resin (resin part)
53 Capacitor case (concave case)
60 Power modules S1, S2, UH, UL, VH, VL, WH, WL Transistors (switching elements)
Claims (4)
所定の方向における少なくとも一方の端面に電極をそれぞれ有して、並べて配置される複数のコンデンサセル、該複数のコンデンサセルの各電極をそれぞれ接続する一対の導体板、前記複数のコンデンサセル及び前記一対の導体板を収容する凹状のケース、及び、前記一対の導体板の外部接続端子が前記ケースの開口部から外部に延出した状態で該開口部を覆う樹脂部を有する二次側コンデンサと、
を備える電力変換装置であって、
前記外部接続端子は、前記開口部の一辺に配置され、パワーモジュールのスイッチング素子とそれぞれ接続される正極及び負極の第1外部接続端子と、前記一辺の対辺に配置され、前記パワーモジュールのスイッチング素子とそれぞれ接続される正極及び負極の第2外部接続端子と、少なくとも一方の前記導体板の前記第1外部接続端子と前記第2外部接続端子との間に配置され、前記一次側コンデンサの少なくとも一方の電極と接続される第3外部接続端子と、を有することを特徴とする電力変換装置。 A primary capacitor;
A plurality of capacitor cells each having an electrode on at least one end face in a predetermined direction and arranged side by side, a pair of conductor plates respectively connecting the electrodes of the plurality of capacitor cells, the plurality of capacitor cells, and the pair of capacitors A concave case that accommodates the conductive plate, and a secondary capacitor having a resin portion that covers the opening in a state where the external connection terminals of the pair of conductive plates extend from the opening of the case,
A power conversion device comprising:
The external connection terminal is disposed on one side of the opening, and is connected to a positive and negative first external connection terminal respectively connected to the switching element of the power module, and is disposed on the opposite side of the one side, and the switching element of the power module And at least one of the primary-side capacitors disposed between the first external connection terminal and the second external connection terminal of at least one of the conductor plates; And a third external connection terminal connected to the electrode.
前記第3外部接続端子は、前記端子台における前記二次側コンデンサのケース開口部側で接続され、前記一次側コンデンサの電極は、前記端子台における前記二次側コンデンサのケース底部側で接続されることを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 The third external connection terminal of the one conductor plate and the electrode of the primary capacitor are connected via a terminal block provided on the side of the case,
The third external connection terminal is connected on the case opening side of the secondary capacitor in the terminal block, and the electrode of the primary capacitor is connected on the case bottom side of the secondary capacitor in the terminal block. The power conversion device according to claim 2, wherein:
4. The power conversion device according to claim 1, wherein the third external connection terminal of the one conductor plate is disposed in an intermediate portion of the one conductor plate. 5.
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