JP2014217152A - Power converter - Google Patents

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亮太 保坂
Ryota Hosaka
亮太 保坂
角谷　和重
Kazue Sumiya
和重 角谷
田口　賢治
Kenji Taguchi
賢治 田口
神谷　岳
Takeshi Kamiya
岳 神谷
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter capable of ensuring the safety of bus bar lay out for supplying the power to a power module from a power source and capable of increasing the earthquake resistance performance.SOLUTION: A power converter 100 includes: a power module 2 that converts the power into the drive power; and a base member 1 on which the power module 2 is disposed. Bus bars 3 and 4 are disposed between a smoothing capacitor 6 disposed neighboring the power module 2 and the base member 1 to supply the power from bus bars 51 and 52 to the power module 2. The bus bar 3 and the bus bar 4 are disposed by interposed by a predetermined insulation distance.

Description

本発明は、電源電力を駆動用電力に変換する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device that converts power supply power into drive power.

プラグインＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle：ハイブリッド自動車）またはＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）などの車両は、電源電力を、モータを駆動するための駆動用電力に変換する電力変換装置を備えている。電力変換装置は、例えば、インバータまたはコンバータが挙げられる。   Vehicles such as plug-in HEVs (Hybrid Electric Vehicles) or EVs (Electric Vehicles) are provided with a power conversion device that converts power supply power into drive power for driving a motor. Examples of the power converter include an inverter or a converter.

例えば特許文献１において、電源電力をパワーモジュールへ供給するためのバスバーを、平滑コンデンサの上側に引き回す構成の電力変換装置が知られている。   For example, Patent Document 1 discloses a power conversion device having a configuration in which a bus bar for supplying power to a power module is routed above a smoothing capacitor.

特開２００４−２１５３４０号公報JP 2004-215340 A

しかしながら、特許文献１の電力変換装置は、平滑コンデンサの上側にバスバーを引き回すことで、ユーザが筐体のカバーを開けたときに、剥き出しになっているバスバーを直接触れることができてしまい、危険である、という課題がある。   However, the power conversion device disclosed in Patent Document 1 can directly touch the exposed bus bar when the user opens the cover of the housing by drawing the bus bar above the smoothing capacitor. There is a problem that it is.

また、特許文献１の電力変換装置は、平滑コンデンサの上側にバスバーを引き回すことで、バスバーの重心が高くなり、耐震性が悪くなる、という課題がある。   Moreover, the power converter device of patent document 1 has the subject that the gravity center of a bus bar will become high and an earthquake resistance will worsen by drawing a bus bar above a smoothing capacitor.

本発明の目的は、電源電力をパワーモジュールへ供給するためのバスバーの引き回しについて、安全性を確保でき、かつ、耐震性を向上できる電力変換装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the power converter device which can ensure safety | security and can improve earthquake resistance about the routing of the bus bar for supplying power supply power to a power module.

本発明の一態様に係る電力変換装置は、電源電力を駆動用電力に変換するパワーモジュールと、前記パワーモジュールが配置されるベース部材とを備えた電力変換装置であって、前記パワーモジュールに隣接して配置される平滑コンデンサと前記ベース部材との間に、前記電源電力を前記パワーモジュールへ供給するバスバーを配置した構成を採る。   A power conversion device according to an aspect of the present invention is a power conversion device including a power module that converts power to power for driving and a base member on which the power module is disposed, and is adjacent to the power module. The bus bar for supplying the power supply power to the power module is disposed between the smoothing capacitor and the base member.

本発明は、電源電力をパワーモジュールへ供給するためのバスバーの引き回しについて、安全性を確保でき、かつ、耐震性を向上できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, safety can be secured and the earthquake resistance can be improved with respect to the routing of the bus bar for supplying power to the power module.

本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成例を示す分解斜視図The disassembled perspective view which shows the structural example of the power converter device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成例を示す上面図The top view which shows the structural example of the power converter device which concerns on embodiment of this invention

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置１００の構成例を、別角度からそれぞれ示す分解斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置１００の構成例を示す上面図である。なお、本実施の形態では、電力変換装置１００は、車両に搭載され、車両搭載の電池からの電力をモータ駆動用電力に変換するインバータ装置を例とするが、本発明の電力変換装置はインバータ装置に限定されない。   FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a configuration example of a power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention from different angles. FIG. 2 is a top view showing a configuration example of the power conversion apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. In the present embodiment, power conversion device 100 is mounted on a vehicle, and an inverter device that converts electric power from a battery mounted on the vehicle into electric power for driving a motor is taken as an example. However, the power conversion device of the present invention is an inverter. It is not limited to a device.

図１において、電力変換装置１００は、ベース部材１、パワーモジュール２、バスバー３、４、５１、５２、および平滑コンデンサ６を有する。なお、図１において、パワーモジュール２を制御する電子回路基板（以下、「高圧系基板」という）、高圧系基板を制御する電子回路基板（以下、「低圧系基板」という）、および、ベース部材１に配置されたデバイス全体をまとめて被覆する筐体カバーは、図示を省略している。   In FIG. 1, the power conversion device 100 includes a base member 1, a power module 2, bus bars 3, 4, 51, 52 and a smoothing capacitor 6. In FIG. 1, an electronic circuit board that controls the power module 2 (hereinafter referred to as “high-voltage board”), an electronic circuit board that controls the high-voltage board (hereinafter referred to as “low-voltage board”), and a base member A housing cover that collectively covers the entire device arranged in 1 is not shown.

ベース部材１は、金属製（例えばアルミ製）の板状部材であり、その一面に各デバイスが配置される。例えば、ベース部材１の中央部分には、パワーモジュール２が固定されて配置される。また、ベース部材１は、パワーモジュール２が配置される部分に隣接して、台座部１１が形成されている。台座部１１は、平滑コンデンサ６をベース部材１から一定の高さに配置するための部分である。よって、台座部１１に平滑コンデンサ６が配置されると、ベース部材１と平滑コンデンサ６の底面との間に空間（以下、「コンデンサ下空間」という）が形成される。この空間にバスバー３、４が配置される。   The base member 1 is a metal (for example, aluminum) plate-like member, and each device is disposed on one surface thereof. For example, the power module 2 is fixedly disposed in the central portion of the base member 1. Moreover, the base member 1 is formed with a pedestal 11 adjacent to a portion where the power module 2 is disposed. The pedestal portion 11 is a portion for arranging the smoothing capacitor 6 at a certain height from the base member 1. Therefore, when the smoothing capacitor 6 is disposed on the pedestal 11, a space (hereinafter referred to as “capacitor lower space”) is formed between the base member 1 and the bottom surface of the smoothing capacitor 6. Bus bars 3 and 4 are arranged in this space.

パワーモジュール２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュールであり、ベース部材１の中央付近に固定して配置される。パワーモジュール２は、入力側接続部２０および出力側接続部２３を有する。本実施の形態では、図１、２に示すように、入力側接続部２０および出力側接続部２３は、それぞれ、パワーモジュール２の上面に３箇所ずつ設けられている。   The power module 2 is, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) module, and is fixedly disposed near the center of the base member 1. The power module 2 has an input side connection part 20 and an output side connection part 23. In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the input side connection portion 20 and the output side connection portion 23 are provided on the upper surface of the power module 2 at three locations.

入力側接続部２０は、バスバー３、４および平滑コンデンサ６と電気的に接続する部分であり、Ｐ極用接続部２１とＮ極用接続部２２に分かれている。Ｎ極用接続部２２は、バスバー４の接続部４１と接続される。一方、Ｐ極用接続部２１は、バスバー３の接続部３１と接続される。なお、Ｐ極用接続部が２２、Ｎ極用接続部が２１であってもよい。   The input side connection portion 20 is a portion that is electrically connected to the bus bars 3, 4 and the smoothing capacitor 6, and is divided into a P pole connection portion 21 and an N pole connection portion 22. The N pole connecting portion 22 is connected to the connecting portion 41 of the bus bar 4. On the other hand, the P-pole connecting portion 21 is connected to the connecting portion 31 of the bus bar 3. The P-pole connection part may be 22 and the N-pole connection part may be 21.

出力側接続部２３は、車両のホイール等を駆動させるモータ（図示せず）と電気的に接続する部分である。   The output side connection portion 23 is a portion that is electrically connected to a motor (not shown) that drives a vehicle wheel or the like.

このようなパワーモジュール２は、バスバー５１、５２およびバスバー３、４を介して供給された直流電流を三相交流電力に変換し、モータ等へ供給する。このとき、パワーモジュール２は、高圧系基板によってスイッチングのタイミングを制御される。また、平滑コンデンサ６により、電流の平滑化が行われる。   Such a power module 2 converts the direct current supplied via the bus bars 51 and 52 and the bus bars 3 and 4 into three-phase alternating current power and supplies it to a motor or the like. At this time, the switching timing of the power module 2 is controlled by the high-voltage board. The smoothing capacitor 6 smoothes the current.

バスバー３は、バスバー５２からの電流をパワーモジュール２へ供給するための金属製（例えば銅製）の板状部材である。バスバー３は、コンデンサ下空間において、最も下に固定して配置される。また、バスバー３は、その長手方向に沿って、接続部３１、３２がそれぞれ形成されている。図１の例では、接続部３１および３２は、それぞれ、クランク形状をしており、３つずつ形成されている。接続部３１は、パワーモジュール２の入力側接続部２０のＰ極用接続部２１と接続される。一方、接続部３２は、バスバー５２と接続される。なお、接続部３２は、複数有るうちの少なくとも１つが、バスバー５２と直接または間接的に接続されればよい。例えば、図２に示すように、真ん中の接続部３２が、バスバー７２を介してバスバー５２と接続される。   The bus bar 3 is a metal (for example, copper) plate-like member for supplying the current from the bus bar 52 to the power module 2. The bus bar 3 is fixedly disposed at the bottom in the space below the capacitor. Further, the bus bar 3 is formed with connecting portions 31 and 32 along the longitudinal direction thereof. In the example of FIG. 1, each of the connection portions 31 and 32 has a crank shape and is formed in three. The connection part 31 is connected to the P-pole connection part 21 of the input side connection part 20 of the power module 2. On the other hand, the connection part 32 is connected to the bus bar 52. It should be noted that at least one of the plurality of connection portions 32 may be directly or indirectly connected to the bus bar 52. For example, as shown in FIG. 2, the middle connection portion 32 is connected to the bus bar 52 via the bus bar 72.

バスバー４は、バスバー５１からの電流をパワーモジュール２へ供給するための金属製（例えば銅製）の板状部材である。バスバー４は、コンデンサ下空間において、バスバー３の上側に固定して配置される。このときバスバー４は、バスバー３から所定の絶縁距離を保って配置される。これにより、コモンモードノイズを除去できる効果がある。なお、絶縁距離の代わりに、バスバー４とバスバー３との間に絶縁物を挟む構成としてもよい。また、バスバー４は、その長手方向に沿って、接続部４１、４２がそれぞれ形成されている。図１の例では、接続部４１および４２は、それぞれ、３つずつ形成されている。また、図１の例では、接続部４１は、クランク形状である。接続部４１は、パワーモジュール２の入力側接続部２０のＮ極用接続部２２と接続される。一方、接続部４２は、バスバー５１と接続される。なお、接続部４２は、複数有るうちの少なくとも１つが、バスバー５１と直接または間接的に接続されればよい。例えば、図２に示すように、端の接続部４２が、バスバー７１を介してバスバー５１と接続される。なお、図１に示すように、バスバー３とバスバー４は、上下方向に重ねて構成される。すなわち、バスバー３とバスバー４は、平行に配置されており、これにより、ノイズの除去に対して、より効果的である。   The bus bar 4 is a metal (for example, copper) plate-like member for supplying current from the bus bar 51 to the power module 2. The bus bar 4 is fixedly arranged on the upper side of the bus bar 3 in the space below the capacitor. At this time, the bus bar 4 is arranged with a predetermined insulation distance from the bus bar 3. This has an effect of removing common mode noise. Instead of the insulation distance, an insulator may be sandwiched between the bus bar 4 and the bus bar 3. Further, the bus bar 4 is formed with connecting portions 41 and 42 along the longitudinal direction thereof. In the example of FIG. 1, each of the connection portions 41 and 42 is formed by three. Moreover, in the example of FIG. 1, the connection part 41 is a crank shape. The connecting portion 41 is connected to the N pole connecting portion 22 of the input side connecting portion 20 of the power module 2. On the other hand, the connection part 42 is connected to the bus bar 51. Note that it is only necessary that at least one of the plurality of connection portions 42 is directly or indirectly connected to the bus bar 51. For example, as shown in FIG. 2, the end connection portion 42 is connected to the bus bar 51 via the bus bar 71. In addition, as shown in FIG. 1, the bus bar 3 and the bus bar 4 are configured to overlap in the vertical direction. That is, the bus bar 3 and the bus bar 4 are arranged in parallel, which is more effective for noise removal.

バスバー５１、５２は、例えば車両搭載の電池（図示せず）と電気的に接続され、その電池からの電流をバスバー３、４へ供給するための金属製（例えば銅製）の板状部材である。図１に示すように、バスバー５１、５２は、並列に、かつ、ベース部材１のデバイス配置面に対して垂直（水平などでもよい）に支持されて、固定して設けられている。バスバー５１はＮ極用であり、バスバー５２はＰ極用である。よって、バスバー５１と接続されるバスバー４はＮ極用であり、バスバー５２と接続されるバスバー３はＰ極用である。   The bus bars 51 and 52 are metal (for example, copper) plate-like members that are electrically connected to, for example, a vehicle-mounted battery (not shown) and supply current from the battery to the bus bars 3 and 4. . As shown in FIG. 1, the bus bars 51 and 52 are fixedly provided in parallel and supported vertically (or horizontally) with respect to the device arrangement surface of the base member 1. The bus bar 51 is for the N pole, and the bus bar 52 is for the P pole. Therefore, the bus bar 4 connected to the bus bar 51 is for the N pole, and the bus bar 3 connected to the bus bar 52 is for the P pole.

平滑コンデンサ６は、台座部１１に固定して配置される。すなわち、平滑コンデンサ６は、コンデンサ下空間に配置されたバスバー４の上側に固定して配置される。平滑コンデンサ６は、パワーモジュール２と向き合う側面６０に、パワーモジュール接続部６１を備える。パワーモジュール接続部６１は、接続部３１および接続部４１を介してパワーモジュール２の入力側接続部２０（Ｐ極用接続部２１およびＮ極用接続部２２）と接続する部分であり、Ｐ極用の接続部分とＮ極用の接続部分に分かれている。図１の例では、パワーモジュール接続部６１は、３つ形成されている。パワーモジュール接続部６１は、図１に示すように、平板状であり、かつ、側面６０の垂直方向に設けられている。なお、パワーモジュール接続部６１と、接続部３１および接続部４１と、入力側接続部２０とが、接触していればよいため、重ねる順番は任意の順番でよい。   The smoothing capacitor 6 is fixedly disposed on the pedestal portion 11. That is, the smoothing capacitor 6 is fixedly disposed on the upper side of the bus bar 4 disposed in the space below the capacitor. The smoothing capacitor 6 includes a power module connecting portion 61 on the side surface 60 facing the power module 2. The power module connecting portion 61 is a portion that is connected to the input side connecting portion 20 (P pole connecting portion 21 and N pole connecting portion 22) of the power module 2 through the connecting portion 31 and the connecting portion 41. It is divided into the connection part for N and the connection part for N poles. In the example of FIG. 1, three power module connection portions 61 are formed. As shown in FIG. 1, the power module connecting portion 61 has a flat plate shape and is provided in the vertical direction of the side surface 60. In addition, since the power module connection part 61, the connection part 31, the connection part 41, and the input side connection part 20 should just be in contact, the order to overlap may be arbitrary orders.

以上説明したように、本実施の形態の電力変換装置１００は、平滑コンデンサ６とベース部材１との間に２つのバスバー３、４を引き回して、パワーモジュール２に接続することを特徴とする。これにより、ユーザが筐体カバーを開けたとき、バスバー３、４の上には平滑コンデンサ６があるため、ユーザがバスバー３、４に触れることはできない。よって、安全性を確保できる。また、バスバー３、４は、平滑コンデンサ６の下側にあるため、平滑コンデンサ６の上側にある場合に比べ、重心が低くなる。よって、耐震性を向上できる。したがって、本実施の形態の電力変換装置１００は、電源電力をパワーモジュールへ供給するためのバスバーの引き回しについて、安全性を確保でき、かつ、耐震性を向上できる。   As described above, the power conversion apparatus 100 according to the present embodiment is characterized in that the two bus bars 3 and 4 are routed between the smoothing capacitor 6 and the base member 1 and connected to the power module 2. Thus, when the user opens the housing cover, the smoothing capacitor 6 is on the bus bars 3 and 4, so that the user cannot touch the bus bars 3 and 4. Therefore, safety can be ensured. In addition, since the bus bars 3 and 4 are below the smoothing capacitor 6, the center of gravity is lower than when the bus bars 3 and 4 are above the smoothing capacitor 6. Therefore, earthquake resistance can be improved. Therefore, the power conversion device 100 according to the present embodiment can ensure safety and improve the earthquake resistance with respect to the routing of the bus bar for supplying power to the power module.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記説明は一例であり、種々の変形が可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the above description is an example, and various modifications can be made.

本発明は、例えば、電源電力を駆動用電力に変換する電力変換装置に適用することができる。   The present invention can be applied to, for example, a power conversion device that converts power supply power into drive power.

１ ベース部材
２ パワーモジュール
３、４、５１、５２、７１、７２ バスバー
６ 平滑コンデンサ
１１ 台座部
２０ 入力側接続部
２１ Ｐ極用接続部
２２ Ｎ極用接続部
２３ 出力側接続部
３１、３２、４１、４２ 接続部
６０ 側面
６１ パワーモジュール接続部
１００ 電力変換装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base member 2 Power module 3, 4, 51, 52, 71, 72 Bus bar 6 Smoothing capacitor 11 Base part 20 Input side connection part 21 P pole connection part 22 N pole connection part 23 Output side connection part 31, 32, 41, 42 connection part 60 side 61 power module connection part 100 power converter

Claims (5)

電源電力を駆動用電力に変換するパワーモジュールと、前記パワーモジュールが配置されるベース部材とを備えた電力変換装置であって、
前記パワーモジュールに隣接して配置される平滑コンデンサと前記ベース部材との間に、前記電源電力を前記パワーモジュールへ供給するバスバーを配置した、
電力変換装置。 A power conversion device comprising: a power module that converts power to drive power; and a base member on which the power module is disposed,
Between the smoothing capacitor disposed adjacent to the power module and the base member, a bus bar for supplying the power to the power module is disposed.
Power conversion device. 前記バスバーは、Ｐ極用バスバーとＮ極用バスバーであり、
前記Ｐ極用バスバーと前記Ｎ極用バスバーとは、平行に配置されている、
請求項１記載の電力変換装置。 The bus bars are a P pole bus bar and an N pole bus bar,
The P pole bus bar and the N pole bus bar are arranged in parallel.
The power conversion device according to claim 1. 前記Ｐ極用バスバーと前記Ｎ極用バスバーは、所定の絶縁距離を保って配置される、
請求項１又は２に記載の電力変換装置。 The P-pole bus bar and the N-pole bus bar are arranged with a predetermined insulation distance.
The power converter according to claim 1 or 2. 前記Ｐ極用バスバーと前記Ｎ極用バスバーとの間に絶縁物が配置される、
請求項１又は２に記載の電力変換装置。 An insulator is disposed between the P pole bus bar and the N pole bus bar.
The power converter according to claim 1 or 2. 前記ベース部材は、前記平滑コンデンサを前記ベース部材から所定の高さで配置するための台座部を、前記パワーモジュールに隣接して備え、
前記台座部に配置された前記平滑コンデンサの底面と前記ベース部材との間の空間に、前記Ｐ極用バスバーおよび前記Ｎ極用バスバーが配置される、
請求項２から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。 The base member includes a pedestal for placing the smoothing capacitor at a predetermined height from the base member, adjacent to the power module,
The P-pole bus bar and the N-pole bus bar are arranged in a space between the bottom surface of the smoothing capacitor arranged on the pedestal portion and the base member.
The power converter device of any one of Claim 2 to 4.
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