JP2015179691A - power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、蓄電装置との間で電力変換を行う電力変換器の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a power converter that performs power conversion with a power storage device, for example.
2次電池やキャパシタ等の蓄電装置との間で電力変換を行う電力変換器が知られている。電力変換を行うために、電力変換器は、一般的には、スイッチング素子と、リアクトルとを備えている。この場合、リアクトルは、電力変換に伴う発熱源となり得る。従って、電力変換器の安定的な動作を実現するためには、リアクトルを冷却することが好ましい。 There is known a power converter that performs power conversion with a power storage device such as a secondary battery or a capacitor. In order to perform power conversion, the power converter generally includes a switching element and a reactor. In this case, the reactor can be a heat source accompanying power conversion. Therefore, in order to realize a stable operation of the power converter, it is preferable to cool the reactor.
リアクトルを冷却することが可能な電力変換器は、例えば、特許文献1から特許文献4に開示されている。例えば、特許文献1には、スイッチング素子が収容されたパワーモジュールの放熱経路とリアクトルの放熱経路とができるだけ分離されるようにパワーモジュールとリアクトルとの間に空隙を確保する電力変換器が開示されている。特許文献2には、冷却管と電子部品とが積層された積層型冷却器に隣接する位置にリアクトルを配置する電力変換器が開示されている。特許文献3には、風上側から風下側に向けて直列に配置された2つのリアクトルを備える空冷式の電力変換器が開示されている。特許文献4には、半導体素子が収容された半導体モジュール部と冷媒流路とを積層してなる積層体に隣接する位置にリアクトルを配置する電力変換器が開示されている。
For example,
近年、特許文献3に開示されているように、1つの筐体内に複数の(例えば、2つの)リアクトルを収容する電力変換器が提案されている。一方で、複数のリアクトルは、複数のコイルが磁気結合された磁気結合型リアクトル(言い換えれば、複合リアクトル)によって置換可能である。このような磁気結合型リアクトルを用いることで、複数のリアクトルを用いる場合と比較して、リアクトル全体の体格を小さくすることができる。 In recent years, as disclosed in Patent Document 3, a power converter that accommodates a plurality of (for example, two) reactors in one housing has been proposed. On the other hand, the plurality of reactors can be replaced by a magnetically coupled reactor (in other words, a composite reactor) in which a plurality of coils are magnetically coupled. By using such a magnetically coupled reactor, the physique of the entire reactor can be made smaller than when using a plurality of reactors.
他方で、このような磁気結合型リアクトルの発熱態様は、複数のコイルが磁気結合されていないリアクトルの発熱態様とは異なる。従って、特許文献1から特許文献4に開示された電力変換器におけるリアクトルを磁気結合型リアクトルに置換するだけでは、磁気結合型リアクトルを好適に冷却することができなくなるおそれがある。
On the other hand, the heat generation mode of such a magnetically coupled reactor is different from the heat generation mode of a reactor in which a plurality of coils are not magnetically coupled. Therefore, there is a possibility that the magnetically coupled reactor cannot be suitably cooled only by replacing the reactor in the power converter disclosed in
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、磁気結合型リアクトルを備えつつも、磁気結合型リアクトルを好適に冷却することが可能な電力変換器を提供することを課題とする。 Examples of problems to be solved by the present invention include the above. This invention makes it a subject to provide the power converter which can cool a magnetic coupling type reactor suitably, providing a magnetic coupling type reactor.
<1>
本発明の電力変換器は、複数のコイル及び前記複数のコイルを磁気結合させるコアを含む磁気結合型リアクトルと、前記磁気結合型リアクトルを冷却する冷却器とを備え、前記複数のコイルの少なくとも一部の外周面は、前記冷却器に対向しており、前記コアの表面のうち前記冷却器に対向していない第1面は、前記磁気結合型リアクトルの熱を放熱可能な放熱部材に対向している。
<1>
The power converter of the present invention includes a magnetically coupled reactor including a plurality of coils and a core that magnetically couples the plurality of coils, and a cooler that cools the magnetically coupled reactor, and at least one of the plurality of coils. The outer peripheral surface of the part faces the cooler, and the first surface of the core surface that does not face the cooler faces the heat radiating member that can radiate the heat of the magnetically coupled reactor. ing.
本発明の電力変換器は、複数のコイルがコアによって磁気結合されている磁気結合型リアクトルと、磁気結合型リアクトルを冷却するための冷却器とを備えている。このような電力変換器は、例えば、蓄電装置との間で電力変換を行うために用いられる
ここで、複数のコイルに典型的に用いられる材料の特性とコアに典型的に用いられる材料の特性との違いを考慮すれば、複数のコイルの熱伝導率は、コアの熱伝導率よりも大きくなる。つまり、電力変換器の動作(典型的には、電力変換)に伴う複数のコイルの発熱量は、電力変換器の動作に伴うコアの発熱量よりも大きくなる。そこで、本発明では、複数のコイルを優先的に冷却するために、磁気結合型リアクトルを構成する複数のコイルの少なくとも一部の外周面(以降、単に“複数のコイルの外周面”と称する)は、冷却器に対向している。つまり、磁気結合型リアクトルは、複数のコイルの少なくとも一部の外周面が冷却器に対向するように、電力変換器内に収容されている。このとき、複数のコイルの外周面は、典型的には、冷却器の外面であって且つ外部と熱交換可能な外面に対向している。このため、複数のコイルの熱は、複数のコイルの外周面から冷却器に伝達されやすくなる。その結果、冷却器は、複数のコイルを効率的に冷却することができる。
The power converter of the present invention includes a magnetically coupled reactor in which a plurality of coils are magnetically coupled by a core, and a cooler for cooling the magnetically coupled reactor. Such a power converter is used, for example, to perform power conversion with a power storage device. Here, characteristics of materials typically used for a plurality of coils and characteristics of materials typically used for a core are used. If the difference is taken into consideration, the thermal conductivity of the plurality of coils is larger than the thermal conductivity of the core. That is, the heat generation amount of the plurality of coils accompanying the operation of the power converter (typically power conversion) is larger than the heat generation amount of the core accompanying the operation of the power converter. Therefore, in the present invention, in order to preferentially cool the plurality of coils, at least a part of the outer peripheral surfaces of the plurality of coils constituting the magnetically coupled reactor (hereinafter simply referred to as “the outer peripheral surfaces of the plurality of coils”). Faces the cooler. That is, the magnetic coupling type reactor is accommodated in the power converter such that at least some of the outer peripheral surfaces of the plurality of coils face the cooler. At this time, the outer peripheral surfaces of the plurality of coils are typically opposed to the outer surface of the cooler that can exchange heat with the outside. For this reason, it becomes easy to transmit the heat | fever of a some coil to a cooler from the outer peripheral surface of a some coil. As a result, the cooler can efficiently cool the plurality of coils.
尚、「コイルの外周面」とは、コイルを構成する巻き線の外側の側面を意味する。このような「コイルの外周面」として、例えば、コイルを構成する巻き線が巻かれるコアの延伸方向に交わる又は直交する方向に向いたコイルの側面が一例としてあげられる。また、複数のコイルの外周面は、冷却器との間に他の構造体を介在させることなく、冷却器に対向していてもよい。或いは、複数のコイルの外周面は、冷却器との間に他の構造体(例えば、後述するケースの一部)を介在させた状態で、冷却器に対向していてもよい。 In addition, "the outer peripheral surface of a coil" means the side surface outside the winding which comprises a coil. As such an “outer peripheral surface of the coil”, for example, a side surface of the coil that intersects or is orthogonal to the extending direction of the core around which the winding wire constituting the coil is wound can be cited. Moreover, the outer peripheral surfaces of the plurality of coils may face the cooler without interposing other structures between the coils. Alternatively, the outer peripheral surfaces of the plurality of coils may face the cooler with another structure (for example, a part of a case described later) interposed between the cooler and the cooler.
一方で、複数のコイルとコアとの間の典型的な位置関係を考慮すれば、複数のコイルの外周面が冷却器に対向する場合には、磁気結合型リアクトルを構成するコアの表面の一部は、冷却器に対向することができるとは限らない。この場合、コアが効率的に冷却されなくなるおそれがあり、結果として、磁気結合型リアクトルが好適に冷却されなくなるおそれがある。特に、磁気結合型リアクトルでは、複数のコイルが磁気結合されていない通常のリアクトルと比較して、コアの発熱量が大きくなる可能性が高い。このため、磁気結合型リアクトルと効率的に冷却するためには、複数のコイルのみならず、コアもまた好適に冷却されることが望まれる。 On the other hand, considering the typical positional relationship between the plurality of coils and the core, when the outer peripheral surface of the plurality of coils faces the cooler, the surface of the core constituting the magnetically coupled reactor is The part may not necessarily face the cooler. In this case, the core may not be efficiently cooled, and as a result, the magnetically coupled reactor may not be suitably cooled. In particular, in a magnetically coupled reactor, there is a high possibility that the amount of heat generated by the core is larger than that of a normal reactor in which a plurality of coils are not magnetically coupled. For this reason, in order to cool efficiently with a magnetic coupling type reactor, it is desired that not only a plurality of coils but also a core be suitably cooled.
そこで、本発明では更に、コアの表面のうち冷却器に対向していない第1面は、磁気結合型リアクトルの熱を放熱可能な放熱部材に対向している。このとき、放熱部材が磁気結合型リアクトルの熱を放熱可能であるという特性を有していることを考慮すれば、放熱部材の熱伝導率は、放熱部材が配置されていない場合にコアとコアの外部との間を満たす物質の熱伝導率と比較して、より大きな値を有していることが好ましい。このため、コアの熱は、放熱部材を介して外部(つまり、コアの外部又は磁気リアクトルの外部)に放出されやすくなる。その結果、放熱部材を介して、コアが好適に冷却される。 Therefore, in the present invention, the first surface of the surface of the core that does not face the cooler faces the heat radiating member that can radiate the heat of the magnetically coupled reactor. At this time, considering that the heat radiating member has the characteristic of being able to radiate the heat of the magnetically coupled reactor, the heat conductivity of the heat radiating member is the same between the core and the core when the heat radiating member is not disposed. It is preferable to have a larger value than the thermal conductivity of the substance that fills the space between the outside and the outside. For this reason, the heat of the core is easily released to the outside (that is, the outside of the core or the outside of the magnetic reactor) through the heat dissipation member. As a result, the core is suitably cooled via the heat dissipation member.
尚、「コアの表面」とは、典型的には、コアの表面のうち外部に露出している表面(つまり、コイルの内部に隠れている面ではない表面)である。特に、「コアの表面」は、例えば、コアの延伸方向に向いたコアの表面であることが好ましい。 The “core surface” is typically a surface of the core surface that is exposed to the outside (that is, a surface that is not hidden inside the coil). In particular, the “core surface” is preferably, for example, the surface of the core that faces in the core stretching direction.
このように、本発明の電力変換器によれば、複数のコイル及びコアの双方が好適に冷却される。従って、磁気結合型リアクトルを備えつつも、磁気結合型リアクトルを好適に冷却することができる。 Thus, according to the power converter of the present invention, both the plurality of coils and the core are suitably cooled. Therefore, the magnetic coupling type reactor can be suitably cooled while including the magnetic coupling type reactor.
<2>
本発明の電力変換器の他の態様では、前記コアの前記第1面の少なくとも一部は、前記放熱部材に接触している。
<2>
In another aspect of the power converter of the present invention, at least a part of the first surface of the core is in contact with the heat radiating member.
この態様によれば、コアの熱は、放熱部材を介して外部により一層放出されやすくなる。その結果、放熱部材を介して、コアがより一層好適に冷却される。 According to this aspect, the heat of the core is more easily released to the outside through the heat dissipation member. As a result, the core is more suitably cooled via the heat dissipation member.
<3>
本発明の電力変換器の他の態様では、前記放熱部材の少なくとも一部は、前記冷却器に接触している。
<3>
In another aspect of the power converter of the present invention, at least a part of the heat dissipation member is in contact with the cooler.
この態様によれば、放熱部材に放出された熱は、冷却器に伝達されやすくなる。このため、コアの熱は、放熱部材を介して外部により一層放出されやすくなる。その結果、放熱部材を介して、コアがより一層好適に冷却される。 According to this aspect, the heat released to the heat radiating member is easily transmitted to the cooler. For this reason, the heat of the core is more easily released to the outside through the heat dissipation member. As a result, the core is more suitably cooled via the heat dissipation member.
<4>
本発明の電力変換器の他の態様では、前記コアの前記第1面の少なくとも一部は、前記放熱部材との間に、前記磁気結合型リアクトルから伝達された熱を前記放熱部材に伝達するための第1伝達部材を挟持している。
<4>
In another aspect of the power converter of the present invention, at least a part of the first surface of the core transmits heat transferred from the magnetically coupled reactor to the heat radiating member between the core and the heat radiating member. A first transmission member is sandwiched.
この態様によれば、コアの熱は、第1伝達部材を介して放熱部材に伝達されやすくなる。このため、コアの熱は、放熱部材を介して外部により一層放出されやすくなる。その結果、放熱部材を介して、コアがより一層好適に冷却される。 According to this aspect, the heat of the core is easily transmitted to the heat dissipation member via the first transmission member. For this reason, the heat of the core is more easily released to the outside through the heat dissipation member. As a result, the core is more suitably cooled via the heat dissipation member.
<5>
本発明の電力変換器の他の態様では、前記放熱部材は、前記冷却器との間に、前記磁気結合型リアクトルから伝達された熱を前記冷却器に伝達するための第2伝達部材を挟持している。
<5>
In another aspect of the power converter of the present invention, the heat dissipating member sandwiches a second transmission member for transmitting heat transmitted from the magnetically coupled reactor to the cooler between the heat dissipating member. doing.
この態様によれば、放熱部材に放出された熱は、第2伝達部材を介して冷却器に伝達されやすくなる。このため、コアの熱は、放熱部材を介して外部により一層放出されやすくなる。その結果、放熱部材を介して、コアがより一層好適に冷却される。 According to this aspect, the heat released to the heat dissipation member is easily transmitted to the cooler via the second transmission member. For this reason, the heat of the core is more easily released to the outside through the heat dissipation member. As a result, the core is more suitably cooled via the heat dissipation member.
<6>
本発明の電力変換器の他の態様では、前記コアの表面のうち前記第1面とは異なると共に前記冷却器に対向していない第2面は、前記磁気結合型リアクトルを内部に収容するケースの第1内壁に接触している。
<6>
In another aspect of the power converter of the present invention, a second surface of the surface of the core that is different from the first surface and does not face the cooler accommodates the magnetically coupled reactor therein. In contact with the first inner wall.
この態様によれば、コアの熱は、コアの第1面から放熱部材を介して外部に放出されると共に、コアの第2面からケースを介して外部に放出される。その結果、放熱部材及びケースの双方を介して、コアが好適に冷却される。 According to this aspect, the heat of the core is released to the outside from the first surface of the core through the heat radiating member, and is released to the outside from the second surface of the core through the case. As a result, the core is suitably cooled via both the heat dissipation member and the case.
<7>
上述の如くコアの第2面がケースの第1内壁に接触している電力変換器の態様では、前記ケースの少なくとも一部は、前記冷却器に接触している。
<7>
In the aspect of the power converter in which the second surface of the core is in contact with the first inner wall of the case as described above, at least a part of the case is in contact with the cooler.
この態様によれば、ケースに放出された熱は、冷却器に伝達されやすくなる。このため、コアの熱は、ケースを介して外部により一層放出されやすくなる。その結果、ケースを介して、コアがより一層好適に冷却される。 According to this aspect, the heat released to the case is easily transmitted to the cooler. For this reason, the heat of the core is more easily released to the outside through the case. As a result, the core is more suitably cooled through the case.
<8>
上述の如くコアの第2面がケースの第1内壁に接触している電力変換器の態様では、前記ケースは、前記冷却器との間に、前記磁気結合型リアクトルから前記ケースに伝達された熱を前記冷却器に伝達するための第3伝達部材を挟持している。
<8>
In the aspect of the power converter in which the second surface of the core is in contact with the first inner wall of the case as described above, the case is transmitted from the magnetically coupled reactor to the case between the case and the cooler. A third transmission member for transmitting heat to the cooler is sandwiched.
この態様によれば、ケースに放出された熱は、第3伝達部材を介して冷却器に伝達されやすくなる。このため、コアの熱は、ケースを介して外部により一層放出されやすくなる。その結果、ケースを介して、コアがより一層好適に冷却される。 According to this aspect, the heat released to the case is easily transmitted to the cooler via the third transmission member. For this reason, the heat of the core is more easily released to the outside through the case. As a result, the core is more suitably cooled through the case.
<9>
上述の如くコアの第2面がケースの第1内壁に接触している電力変換器の態様では、前記放熱部材は、前記第1内壁に対向する前記ケースの第2内壁、又は、前記第1内壁に対向する前記ケースの開口の少なくとも一部を塞ぐ蓋部材である。
<9>
In the aspect of the power converter in which the second surface of the core is in contact with the first inner wall of the case as described above, the heat radiating member is the second inner wall of the case facing the first inner wall, or the first The lid member closes at least a part of the opening of the case facing the inner wall.
この態様によれば、コアの熱は、ケースと一体化されている又はケースと分離されているもののケースの蓋として用いられる放熱部材を介して外部に放出される。その結果、放熱部材を介して、コアが好適に冷却される。 According to this aspect, the heat of the core is released to the outside through the heat dissipating member that is integrated with the case or separated from the case but is used as a lid for the case. As a result, the core is suitably cooled via the heat dissipation member.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。 The effect | action and other gain of this invention are clarified from the form for implementing demonstrated below.
以下、本発明の電力変換器の実施形態について説明する。尚、以下では、本発明の電力変換器が、車両(特に、蓄電装置から出力される電力を用いて走行する車両)に対して適用される実施形態を例にあげて説明を進める。しかしながら、電力変換器は、車両以外の任意の機器に対して適用されてもよい。 Hereinafter, embodiments of the power converter of the present invention will be described. In the following description, an embodiment in which the power converter of the present invention is applied to a vehicle (in particular, a vehicle that travels using electric power output from a power storage device) will be described as an example. However, the power converter may be applied to any device other than the vehicle.
(1)車両の構成
はじめに、図1を参照して、本実施形態の車両1の構成について説明する。ここに、図1は、本実施形態の車両1の構成の一例を示すブロック図である。
(1) Configuration of Vehicle First, the configuration of the
図1に示すように、車両1は、モータジェネレータ10と、車軸21と、車輪22と、電源システム30と、ECU40とを備える。
As shown in FIG. 1, the
モータジェネレータ10は、力行時には、主として、電源システム30から出力される電力を用いて駆動することで、車軸21に動力(つまり、車両1の走行に必要な動力)を供給する電動機として機能する。車軸21に伝達された動力は、車輪22を介して車両1を走行させるための動力となる。更に、モータジェネレータ10は、回生時には、主として、電源システム30が備える第1電源31及び第2電源32を充電するための発電機として機能する。
The motor generator 10 functions as an electric motor that supplies power (that is, power necessary for traveling of the vehicle 1) to the
尚、車両1は、2つ以上のモータジェネレータ10を備えていてもよい。更に、車両1は、モータジェネレータ10に加えて、エンジンを更に備えていてもよい。
Note that the
電源システム30は、力行時には、モータジェネレータ10が電動機として機能するために必要な電力をモータジェネレータ10に対して出力する。更に、電源システム30には、回生時には、発電機として機能するモータジェネレータ10が発電する電力が、モータジェネレータ10から入力される。
The
このような電源システム30は、「蓄電装置」の一具体例である第1電源31と、「蓄電装置」の一具体例である第2電源32と、電力変換器33と、インバータ35とを備えている。
Such a
第1電源31及び第2電源32の夫々は、電力の出力(つまり、放電)を行うことが可能な電源である。第1電源31及び第2電源32の夫々は、電力の出力を行うことに加えて、電力の入力(つまり、充電)を行うことが可能な電源であってもよい。第1電源31及び第2電源32のうちの少なくとも一方は、例えば、鉛蓄電池や、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池や、燃料電池や、電気二重層コンデンサ等であってもよい。
Each of the
電力変換器33は、ECU40の制御下で、第1電源31が出力する電力及び第2電源32が出力する電力を、電源システム30に要求されている要求電力(典型的には、電源システム30がモータジェネレータ10に対して出力するべき電力)に応じて変換する。電力変換器33は、変換した電力を、インバータ35に出力する。更に、電力変換器33は、ECU40の制御下で、インバータ35から入力される電力(つまり、モータジェネレータ10の回生によって発生した電力)を、電源システム30に要求されている要求電力(典型的には、電源システム30に対して入力するべき電力であり、実質的には、第1電源31及び第2電源32に対して入力するべき電力)に応じて変換する。電力変換器33は、変換した電力を、第1電源31及び第2電源32の少なくとも一方に出力する。このような電力変換により、電力変換器33は、実質的には、第1電源31及び第2電源32とインバータ35との間における電力の分配及び第1電源31と第2電源32との間における電力分配を行うことができる。
Under the control of the
インバータ35は、力行時には、電力変換器33から出力される電力(直流電力)を交流電力に変換する。その後、インバータ35は、交流電力に変換した電力を、モータジェネレータ10に供給する。更に、インバータ35は、回生時には、モータジェネレータ10が発電した電力(交流電力)を直流電力に変換する。その後、インバータ35は、直流電力に変換した電力を、電力変換器33に供給する。
The
ECU40は、車両1の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。
The
(2)電力変換器の回路構成
続いて、図2を参照しながら、電力変換器33の回路構成について説明する。図2は、電力変換器33の回路構成を示す回路図である。
(2) Circuit Configuration of Power Converter Next, the circuit configuration of the
図2に示すように、電力変換器33は、スイッチング素子S1と、スイッチング素子S2と、スイッチング素子S3と、スイッチング素子S4と、ダイオードD1と、ダイオードD2と、ダイオードD3と、ダイオードD4と、リアクトルL1と、リアクトルL2と、平滑コンデンサCとを備える。
As shown in FIG. 2, the
スイッチング素子S1は、ECU40から出力される制御信号に応じてスイッチングすることができる。つまり、スイッチング素子S1は、ECU40から出力される制御信号に応じて、スイッチング状態をオン状態からオフ状態へ又はオフ状態からオン状態へと切り替えることができる。このようなスイッチング素子S1として、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)や、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタや、電力用バイポーラトランジスタが用いられる。尚、スイッチング素子S2、スイッチング素子S3及びスイッチング素子S4についても、スイッチング素子S1と同様である。
The switching element S1 can be switched in accordance with a control signal output from the
スイッチング素子S1、スイッチング素子S2、スイッチング素子S3及びスイッチング素子S4は、電源ラインPLと接地ラインGLとの間において、電気的に直列に接続される。具体的には、スイッチング素子S1は、電源ラインPLとノードN1との間に電気的に接続される。スイッチング素子S2は、ノードN1とノードN2との間に電気的に接続される。スイッチング素子S3は、ノードN2とノードN3との間に電気的に接続される。スイッチング素子S4は、ノードN3と接地ラインGLとの間に電気的に接続される。 Switching element S1, switching element S2, switching element S3, and switching element S4 are electrically connected in series between power supply line PL and ground line GL. Specifically, switching element S1 is electrically connected between power supply line PL and node N1. Switching element S2 is electrically connected between nodes N1 and N2. Switching element S3 is electrically connected between nodes N2 and N3. Switching element S4 is electrically connected between node N3 and ground line GL.
ダイオードD1は、スイッチング素子S1に対して電気的に並列に接続される。ダイオードD2は、スイッチング素子S2に対して電気的に並列に接続される。ダイオードD3は、スイッチング素子S3に対して電気的に並列に接続される。ダイオードD4は、スイッチング素子S4に対して電気的に並列に接続される。尚、ダイオードD1は、スイッチング素子S1に対して逆並列の関係を有する向きで接続される。ダイオードD2からダイオードD4についても同様である。 The diode D1 is electrically connected in parallel to the switching element S1. The diode D2 is electrically connected in parallel to the switching element S2. The diode D3 is electrically connected in parallel to the switching element S3. The diode D4 is electrically connected in parallel to the switching element S4. The diode D1 is connected in a direction having an antiparallel relationship with the switching element S1. The same applies to the diodes D2 to D4.
リアクトルL1は、第1電源31の正極端子とノードN2との間に電気的に接続される。リアクトルL2は、第2電源32の正極端子とノードN1との間に電気的に接続される。平滑コンデンサCは、電源ラインPLと接地ラインGLとの間に電気的に接続される。第1電源31の負極端子は、接地ラインGLに電気的に接続される。第2電源32の負極端子は、ノードN3に電気的に接続される。インバータ35は、電源ラインPL及び接地ラインGLの夫々に電気的に接続される。
Reactor L1 is electrically connected between the positive terminal of
電力変換器33は、第1電源31及び第2電源32の夫々に対応する昇圧チョッパ回路を備えている。その結果、電力変換器33は、第1電源31及び第2電源32の双方との間で電力変換を行うことができる。
The
具体的には、第1電源31に対しては、スイッチング素子S1及びS2が上アーム素子となる一方で、スイッチング素子S3及びS4が下アーム素子となる第1チョッパ回路が形成される。車両1が力行している場合には、第1チョッパ回路は、第1電源31に対する昇圧チョッパ回路として機能してもよい。この場合、スイッチング素子S3及びS4がオン状態にある期間中に、第1電源31から出力される電力がリアクトルL1に蓄積される。リアクトルL1に蓄積された電力は、スイッチング素子S3及びS4の少なくとも一方がオフ状態にある期間中に、スイッチング素子S1及びS2並びにダイオードD1及びD2の少なくとも一部を介して電源ラインPLに放出される。一方で、車両1が回生している場合には、第1チョッパ回路は、第1電源31に対する降圧チョッパ回路として機能してもよい。この場合、スイッチング素子S1及びS2がオン状態にある期間中に、回生によって生成された電力がリアクトルL1に蓄積される。リアクトルL1に蓄積された電力は、スイッチング素子S1及びS2の少なくとも一方がオフ状態にある期間中に、スイッチング素子S3及びS4並びにダイオードD3及びD4の少なくとも一部を介して接地ラインGLに放出される。
Specifically, for the
他方で、第2電源32に対しては、スイッチング素子S4及びS1が上アーム素子となる一方で、スイッチング素子S2及びS3が下アーム素子となる第2チョッパ回路が形成される。車両1が力行している場合には、第2チョッパ回路は、第2電源32に対する昇圧チョッパ回路として機能してもよい。この場合、スイッチング素子S2及びS3がオン状態にある期間中に、第2電源32から出力される電力がリアクトルL2に蓄積される。リアクトルL2に蓄積された電力は、スイッチング素子S2及びS3の少なくとも一方がオフ状態にある期間中に、スイッチング素子S4及びS1並びにダイオードD4及びD1の少なくとも一部を介して電源ラインPLに放出される。一方で、車両1が回生している場合には、第2チョッパ回路は、第2電源32に対する降圧チョッパ回路として機能してもよい。この場合、スイッチング素子S4及びS1がオン状態にある期間中に、回生によって生成された電力がリアクトルL2に蓄積される。リアクトルL2に蓄積された電力は、スイッチング素子S4及びS1の少なくとも一方がオフ状態にある期間中に、スイッチング素子S2及びS3並びにダイオードD2及びD3の少なくとも一部を介して、第2電源32の負極端子が接続されているラインに放出される。
On the other hand, for the
尚、スイッチング素子S1からスイッチング素子S4のスイッチング状態の切り替えに伴う電源ラインPLと接地ラインGLとの間の端子間電圧の変動は、平滑コンデンサCによって抑制される。 Note that the smoothing capacitor C suppresses fluctuations in the voltage between the terminals between the power supply line PL and the ground line GL due to switching of the switching state of the switching elements S1 to S4.
尚、図2に示す電力変換器33の回路構成はあくまで一例である。従って、電力変換器33の回路構成は、図2に示す回路構成とは異なる回路構成であってもよい。但し、電力変換器33の回路構成が図2に示す回路構成とは異なる回路構成となる場合であっても、電力変換器33は、複数のリアクトルを備えていることが好ましい。
Note that the circuit configuration of the
(3)電力変換器の外観
続いて、図3を参照しながら、電力変換器33の外観構成について説明する。図3(a)は、電力変換器33の外観構成を模式的に示す側面図であり、図3(b)は、電力変換器33の外観構成を模式的に示す上面図である。但し、図3(a)では、図面を見やすくするために、筐体330のみが断面図として描画されている一方で、筐体330以外の部材が側面図として描画されている。また、図3(b)では、図面を見やすくするために、筐体330の上面並びに後述する制御基板CB及びブラケット331aが省略されている。また、図3では、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸によって規定される3次元座標空間内で電力変換器33の外観構成が描画されている。
(3) External appearance of power converter Subsequently, the external structure of the
図3(a)及び図3(b)に示すように、電力変換器33は、箱形の筐体330を備えている。筐体330の内部には、複数の板状の半導体モジュール333や、上述した平滑コンデンサCや、上述したリアクトルL1及びL2を構成する磁気結合型リアクトルLCが収容されている。更に、筐体330の内部には、制御基板CBが収容されている。尚、筐体330内には、更にその他の回路素子(例えば、他のコンデンサ等)が収容されていてもよい。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
複数の半導体モジュール333には、夫々、上述したスイッチング素子S1からスイッチング素子S4及びダイオードD1からダイオードD4のうちの少なくとも一つが封止されている。
Each of the plurality of
複数の半導体モジュール333は、「冷却器」の一具体例である冷却機構332と一体化されている。但し、複数の半導体モジュール333は、冷却機構332と一体化されていなくてもよい。尚、以下では、複数の半導体モジュール333及び冷却機構332が一体化された構造体を、パワーモジュールPMと称する。
The plurality of
冷却機構332は、導入管路332aと、導出管路332bと、複数の冷却板332cとを備えている。導入管路332aには、複数の半導体モジュール333、平滑コンデンサC並びに磁気結合型リアクトルLCの少なくとも一つを冷却するための冷媒(例えば、冷却水)が供給される。その結果、導入管路332aを介して、電力変換器33内に冷媒が導入される。導出管路332bからは、導入管路332aを介して電力変換器33内に導入された冷媒が導出(排出)される。導入管路332a及び導出管路332bの夫々は、複数の冷却板332cの夫々を貫くことで、複数の冷却板332cが平行に並ぶように複数の冷却板332cを支持している。導入管路332a及び導出管路332bの夫々の内部の空隙は、複数の冷却板332cの夫々の内部の空隙に通じている。従って、導入管路332aから導入された冷媒は、複数の冷却板332cの内部の空隙を通過した後に、導出管路332bを介して導出される。
The
隣り合う2つの冷却板332cの間のスリット332dには、半導体モジュール333が収容される。つまり、パワーモジュールPM内では、板状の複数の半導体モジュール333と複数の冷却板332cとが交互に積層されている。その結果、両面(図3中のX軸方向に沿った両面)から半導体モジュール333が冷却されるため、半導体モジュール333が効率的に冷却される。
The
尚、図3(b)に示す例では、各スリット332dに2つの半導体モジュール333が収容されている。しかしながら、各スリット332dに1つ又は3つ以上の半導体モジュール333が収容されていてもよい。
In the example shown in FIG. 3B, two
パワーモジュールPMの側方(図3に示す例では、−Y軸方向に位置する側方)には、平滑コンデンサCが配置されている。 A smoothing capacitor C is arranged on the side of the power module PM (in the example shown in FIG. 3, the side located in the −Y axis direction).
更に、パワーモジュールPMの側方であって且つ平滑コンデンサCが配置される側方とは異なる側方(図3に示す例では、+X軸方向に位置する側方)に位置する空間SPには、金属製の(例えば、アルミダイキャスト製の)ケース335内に収容された磁気結合型リアクトルLCが配置されている。本実施形態では特に、空間SPは、パワーモジュールPMに含まれる複数の冷却板332cのうち最も端にある冷却板332c(以降、最も端にある冷却板332cを、“冷却板332ce”と称する)に隣接する空間である。更に、空間SPは、導入管路332aと導出管路332bとの間に位置する空間である。つまり、本実施形態では、磁気結合型リアクトルLCは、パワーモジュールPMの側方に位置し、冷却板332ceに隣接し、且つ、導入管路332aと導出管路332bとの間に位置するように、筐体330内に収容される。
Furthermore, in the space SP located on the side of the power module PM and on the side different from the side where the smoothing capacitor C is disposed (in the example shown in FIG. 3, the space SP is located in the + X axis direction). A magnetically coupled reactor LC accommodated in a metal case (eg, aluminum die cast) 335 is disposed. Particularly in the present embodiment, the space SP is the
パワーモジュールPMは、上方(図3に示す例では、+Z軸方向)に向かって延伸するステー331cを介して、パワーモジュールPMの上方に位置するブラケット331aに固定されている。磁気結合型リアクトルLCを収容するケース335は、上方(図3に示す例では、+Z軸方向)に向かって延伸するステー331dを介して、ケース335の上方に位置するブラケット331aに固定されている。平滑コンデンサCは、上方(図3に示す例では、+Z軸方向)に向かって延伸するステー331eを介して、平滑コンデンサCの上方に位置するブラケット331aに固定されている。ブラケット331aは、その縁部が筐体330の内部のフランジ330aに固定されるように、筐体330内に配置されている。
The power module PM is fixed to a
ブラケット331aには更に、上方向(図3に示す例では、+Z軸方向)に向かって延伸するステー331bを介して板状の制御基板CBが固定されている。半導体モジュール333からは、制御基板CBに向かってリード線333aが延びている。その結果、半導体モジュール333に収容されるスイッチング素子S1からスイッチング素子S4は、制御基板CBからリード線333aを介して出力される制御信号を介して、スイッチング状態を切り替える。尚、複数の半導体モジュール333、平滑コンデンサC、並びに、リアクトルL1及びリアクトルL2(つまり、磁気結合型リアクトルLC)の間の電気的な導通は、不図示のバスバーによって実現される。
Further, a plate-like control board CB is fixed to the
(4)磁気結合型リアクトルLCの配置態様
続いて、図4から図5を参照しながら、磁気結合型リアクトルLCの配置態様(収容態様)について説明する。図4は、図3(a)及び図3(b)に示す磁気結合型リアクトルLCのYZ平面に沿った断面を示す断面図である。図5は、磁気結合型リアクトルLCの配置態様を示す側面図及び上面図である。但し、図5(a)では、図面を見やすくするために、ケース335が断面図として描画され且つ導入管路332a及び導出管路332bが省略されている一方で、ケース335並びに導入管路332a及び導出管路332b以外の部材が側面図として描画されている。また、図5(b)では、図面を見やすくするために、ケース335の上側の蓋部材336が省略されている。また、図4及び図5においても、図3と同様に、X軸、Y軸及びZ軸によって規定される3次元座標空間内で電力変換器33の外観構成が描画されている。
(4) Arrangement Mode of Magnetically Coupled Reactor LC Subsequently, an arrangement mode (accommodating mode) of the magnetically coupled reactor LC will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cross section along the YZ plane of the magnetically coupled reactor LC shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 5 is a side view and a top view showing the arrangement of the magnetically coupled reactor LC. However, in FIG. 5 (a), the
磁気結合型リアクトルLCは、リアクトルL1を構成するコイル及びリアクトルL2を構成するコイルがコアを介して磁気結合されているリアクトルである。 The magnetically coupled reactor LC is a reactor in which a coil constituting the reactor L1 and a coil constituting the reactor L2 are magnetically coupled via a core.
具体的には、図4に示すように、磁気結合型リアクトルLCは、リアクトルL1を構成するコイルLC1と、リアクトルL2を構成するコイルLC2と、リアクトルL1を構成するコイルLC3とを備えている。リアクトルL1を構成するコイルLC1及びLC3は、電気的に接続されている。一方で、リアクトルL1を構成するコイルLC1及びLC3と、リアクトルL2を構成するコイルLC2とは、電気的に絶縁されている。 Specifically, as shown in FIG. 4, the magnetically coupled reactor LC includes a coil LC1 that constitutes the reactor L1, a coil LC2 that constitutes the reactor L2, and a coil LC3 that constitutes the reactor L1. The coils LC1 and LC3 constituting the reactor L1 are electrically connected. On the other hand, the coils LC1 and LC3 constituting the reactor L1 and the coil LC2 constituting the reactor L2 are electrically insulated.
尚、図4は、磁気結合型リアクトルLCが3つのコイル(つまり、コイルLC1からコイルLC3)を備える例を示している。しかしながら、磁気結合型リアクトルLCは、2つ又は4つ以上のコイルを備えていてもよい。また、図4は、コイルLC1及びコイルLC3がリアクトルL1を構成し、且つ、コイルLC2がリアクトルL2を構成する例を示している。しかしながら、コイルLC1からコイルLC3の一部がリアクトルL1を構成し、且つ、コイルLC1からコイルLC3の他の一部がリアクトルL2を構成してもよい。 FIG. 4 shows an example in which the magnetically coupled reactor LC includes three coils (that is, the coils LC1 to LC3). However, the magnetically coupled reactor LC may include two or four or more coils. FIG. 4 shows an example in which the coil LC1 and the coil LC3 constitute the reactor L1, and the coil LC2 constitutes the reactor L2. However, a part of coil LC1 to coil LC3 may constitute reactor L1, and another part of coil LC1 to coil LC3 may constitute reactor L2.
磁気結合型リアクトルLCは更に、コイルLC1からコイルLC3を磁気結合させるためのコアLCCを備えている。図4に示す例では、コアLCCは、磁気結合型リアクトルLCの上部に配置される上部EコアLCC(UE)と、磁気結合型リアクトルLCの下部に配置される下部EコアLCC(LE)とを備えている。更に、コアLCCは、コイルLC1の巻き線内で上部EコアLCC(UE)と下部EコアLCC(LE)とに挟まれる端部IコアLCC(R)と、コイルLC2の巻き線内で上部EコアLCC(UE)と下部EコアLCC(LE)とに挟まれる中央IコアLCC(C)と、コイルLC3の巻き線内で上部EコアLCC(UE)と下部EコアLCC(LE)とに挟まれる端部IコアLCC(L)とを備えている。 The magnetically coupled reactor LC further includes a core LCC for magnetically coupling the coils LC1 to LC3. In the example illustrated in FIG. 4, the core LCC includes an upper E core LCC (UE) disposed above the magnetically coupled reactor LC, and a lower E core LCC (LE) disposed below the magnetically coupled reactor LC. It has. Further, the core LCC includes an end I core LCC (R) sandwiched between the upper E core LCC (UE) and the lower E core LCC (LE) in the winding of the coil LC1, and an upper portion in the winding of the coil LC2. A central I-core LCC (C) sandwiched between the E-core LCC (UE) and the lower E-core LCC (LE), and an upper E-core LCC (UE) and a lower E-core LCC (LE) in the winding of the coil LC3 And an end I-core LCC (L) sandwiched between the two.
このような磁気結合型リアクトルLCは、磁気結合されていないコイルを用いてリアクトルL1及びリアクトルL2を別個独立に設ける場合と比較して、体格の小型化を実現することができる。一方で、体格の小型化が実現されることに起因して、磁気結合型リアクトルLCの損失(いわゆる、コイル損やコア損等)が大きくなる。その結果、磁気結合型リアクトルLCでは、磁気結合されていないコイルを用いてリアクトルL1及びリアクトルL2を別個独立に設ける場合と比較して、コイルLC1からコイルLC3及びコアLCCの発熱量が大きくなる。このため、磁気結合型リアクトルLCでは、磁気結合されていないコイルを用いてリアクトルL1及びリアクトルL2を別個独立に設ける場合と比較して、より一層効率的な又はより一層好適な冷却が望まれる。そこで、本実施形態では、磁気結合型リアクトルLCは、磁気結合型リアクトルLCの効率的な又は好適な冷却を実現するために、以下に説明する配置態様(収容態様)でケース335内に収容される。
Such a magnetically coupled reactor LC can achieve a reduction in the size of the physique as compared to the case where the reactor L1 and the reactor L2 are separately provided using coils that are not magnetically coupled. On the other hand, due to the downsizing of the physique, loss of the magnetically coupled reactor LC (so-called coil loss, core loss, etc.) increases. As a result, in the magnetically coupled reactor LC, the amount of heat generated by the coils LC1 to LC3 and the core LCC is larger than when the reactor L1 and the reactor L2 are separately provided using coils that are not magnetically coupled. For this reason, in the magnetic coupling type reactor LC, more efficient or more suitable cooling is desired compared with the case where the reactor L1 and the reactor L2 are separately provided independently using the coils which are not magnetically coupled. Therefore, in the present embodiment, the magnetically coupled reactor LC is accommodated in the
まず、コイルLC1からコイルLC3の材料として金属線(例えば、銅線)が用いられることが一般的であることを考慮すれば、コイルLC1からコイルLC3の熱伝導率は、コアLCCの熱伝導率よりも高くなる可能性が高い。そこで、本実施形態では、磁気結合型リアクトルLCは、コアLCCの冷却よりもコイルLC1からコイルLC3の冷却を優先的に行うことが可能な配置態様で、ケース335内に収容される。
First, considering that a metal wire (for example, a copper wire) is generally used as the material of the coils LC1 to LC3, the thermal conductivity of the coils LC1 to LC3 is equal to the thermal conductivity of the core LCC. More likely to be higher. Therefore, in the present embodiment, the magnetically coupled reactor LC is accommodated in the
具体的には、図5(a)及び図5(b)に示すように、磁気結合型リアクトルLCは、コイルLC1からコイルLC3の夫々の外周面の少なくとも一部が冷却板332ceに対向するように、ケース335内に収容される。特に、磁気結合型リアクトルLCは、コイルLC1からコイルLC3の夫々の外周面の少なくとも一部が、冷却板332ceの側面(具体的には、表面積が相対的に大きい側面)に対向するように、ケース335内に収容されることが好ましい。図5(a)に示す例では、コイルLC1からコイルLC3の夫々の−X軸側の外周面が、冷却板332ceの+X軸側の側面に対向している。
Specifically, as shown in FIGS. 5A and 5B, the magnetically coupled reactor LC is configured such that at least a part of the outer peripheral surface of each of the coils LC1 to LC3 faces the cooling plate 332ce. In the
この場合、ケース335の少なくとも一部は、冷却板332ceに物理的に接触していることが好ましい。例えば、図5(a)は、ケース335の−X軸側の側面が、冷却板332ceの+X軸側の側面に物理的に接触している例を示している。
In this case, it is preferable that at least a part of the
加えて、本実施形態では、磁気結合型リアクトルLCが導入管路332aと導出管路332bとの間の空間SPに配置されることは上述したとおりである。この場合、図5(b)に示すように、磁気結合型リアクトルLCは、コイルLC3の外周面の少なくとも一部が導入管路332aに対向するように、ケース330内に収容されることが好ましい。図5(b)に示す例では、磁気結合型リアクトルLCは、コイルLC3の−Y軸側の外周面が導入管路332aに対向するように、ケース330内に収容されている。
In addition, in the present embodiment, as described above, the magnetically coupled reactor LC is disposed in the space SP between the
同様に、本実施形態では、図5(b)に示すように、磁気結合型リアクトルLCは、コイルLC1の外周面の少なくとも一部が導出管路332bに対向するように、ケース330内に収容されることが好ましい。図5(b)に示す例では、磁気結合型リアクトルLCは、コイルLC1の+Y軸側の外周面が導出管路332bに対向するように、ケース330内に収容されている。
Similarly, in the present embodiment, as shown in FIG. 5B, the magnetically coupled reactor LC is accommodated in the
この場合、ケース335と導入管路332aとの間には、「第2伝達部材」又は「第3伝達部材」の一具体例である熱伝達ブロック337aが配置されていることが好ましい。図5(b)に示す例では、ケース335の−Y軸側の外壁と導入管路332aとの間に熱伝達ブロック337aが配置されている。熱伝達ブロック337aは、ケース335及び導入管路332aの双方と物理的に接触すると共に、ケース335の熱を導入管路332aに伝達可能な部材である。
In this case, it is preferable that a
同様に、ケース335と導出管路332bとの間には、「第2伝達部材」又は「第3伝達部材」の一具体例である熱伝達ブロック337bが配置されていることが好ましい。図5(b)に示す例では、ケース335の+Y軸側の外壁と導出管路332bとの間に熱伝達ブロック337bが配置されている。熱伝達ブロック337bは、ケース335及び導出管路332bの双方と物理的に接触すると共に、ケース335の熱を導出管路332bに伝達可能な部材である。
Similarly, it is preferable that a
熱伝達ブロック337aは、ケース335から導入管路332aへの効率的な熱の伝達を実現することができる限りは、どのような形状を有していてもよいし、どのような材料から構成されていてもよい。但し、熱伝達ブロック337aは、熱伝導率が相対的に高い部材(例えば、金属)から構成されることが好ましい。熱伝達ブロック337bについても同様である。
The
コイルLC1からコイルLC3の夫々の外周面とケース335の内壁との間には、空隙が確保されていることが好ましい。つまり、コイルLC1からコイルLC3の夫々の外周面とケース335の内壁とは接触していないことが好ましい。その結果、コイルLC1からコイルLC3とケース335とが電気的に絶縁された状態が維持される。この場合、磁気リアクトルLCの周囲(つまり、磁気リアクトルLCとケース335の内壁との間の空間)は、効率的に熱を伝達することが可能な充填剤が充填されることが好ましい。
It is preferable that a gap is secured between the outer peripheral surface of each of the coils LC1 to LC3 and the inner wall of the
このように、本実施形態では、コイルLC1からコイルLC3の夫々の外周面の少なくとも一部が冷却板332ceに対向している。このため、図5(a)及び図5(b)中の矢印1Aで示すように、磁気結合型リアクトルLCの熱(特に、コイルLC1からコイルLC3の夫々の熱)は、コイルLC1からコイルLC3の夫々の外周面からケース335を介して冷却機構332(特に、冷却板332ce)に伝達される。従って、磁気結合型リアクトルLC(特に、コイルLC1からコイルLC3)が効率的に又は好適に冷却される。
Thus, in the present embodiment, at least a part of the outer peripheral surface of each of the coils LC1 to LC3 faces the cooling plate 332ce. Therefore, as indicated by
加えて、本実施形態では、コイルLC3の外周面の少なくとも一部が導入管路332aに対向している。このため、図5(b)中の矢印1Bで示すように、磁気結合型リアクトルLCの熱(特に、コイルLC3の熱)は、コイルLC3の外周面からケース335を介して冷却機構332(特に、導入管路332a)に伝達される。従って、磁気結合型リアクトルLC(特に、コイルLC3)が効率的に又は好適に冷却される。
In addition, in the present embodiment, at least a part of the outer peripheral surface of the coil LC3 is opposed to the
加えて、本実施形態では、コイルLC1の外周面の少なくとも一部が導出管路332bに対向している。このため、図5(b)中の矢印2Bで示すように、磁気結合型リアクトルLCの熱(特に、コイルLC1の熱)は、コイルLC1の外周面からケース335を介して冷却機構332(特に、導出管路332b)に伝達される。従って、磁気結合型リアクトルLC(特に、コイルLC1)が効率的に又は好適に冷却される。従って、磁気結合型リアクトルLC(特に、コイルLC1)が効率的に又は好適に冷却される。
In addition, in the present embodiment, at least a part of the outer peripheral surface of the coil LC1 faces the
加えて、本実施形態では、ケース335の少なくとも一部が冷却板332ceに物理的に接触している。従って、ケース335から冷却板332ceへの効率的な熱の伝達が実現される。その結果、磁気結合型リアクトルLC(特に、コイルLC1からコイルLC3)がより一層効率的に又は好適に冷却される。
In addition, in this embodiment, at least a part of the
加えて、本実施形態では、ケース335と導入管路332aとの間には、熱伝達ブロック337aが配置されている。その結果、磁気結合型リアクトルLCの熱(特に、コイルLC3の熱)は、コイルLC3の外周面からケース335及び熱伝達ブロック337aを介して冷却機構332(特に、導入管路332a)に伝達される。従って、磁気結合型リアクトルLC(特に、コイルLC3)がより一層効率的に又は好適に冷却される。
In addition, in the present embodiment, a
同様に、本実施形態では、ケース335と導出管路332bとの間には、熱伝達ブロック337bが配置されている。その結果、磁気結合型リアクトルLCの熱(特に、コイルLC1の熱)は、コイルLC1の外周面からケース335及び熱伝達ブロック337bを介して冷却機構332(特に、導出管路332b)に伝達される。従って、磁気結合型リアクトルLC(特に、コイルLC1)がより一層効率的に又は好適に冷却される。
Similarly, in the present embodiment, a
尚、図5(a)に示す例では、コイルLC1からコイルLC3の夫々の外周面が、冷却板332ceに対向している。しかしながら、コイルLC1からコイルLC3のうちの一部の外周面が冷却板332ceに対向する一方で、コイルLC1からコイルLC3のうちの他の一部の外周面が冷却板332ceに対向していなくともよい。 In the example shown in FIG. 5A, the outer peripheral surfaces of the coils LC1 to LC3 face the cooling plate 332ce. However, some outer peripheral surfaces of the coils LC1 to LC3 are opposed to the cooling plate 332ce, while other outer peripheral surfaces of the coils LC1 to LC3 are not opposed to the cooling plate 332ce. Good.
また、図5(a)に示す例では、コイルLC1からコイルLC3の夫々の外周面は、冷却板332ceとの間にケース335の側壁を挟持した状態で、冷却板332ceに対向している。しかしながら、コイルLC1からコイルLC3の夫々の外周面は、間にケース332の側壁を挟持することなく、冷却板332ceに対向していてもよい。例えば、ケース335の側面に開口が設けられていると共に、当該開口を介してコイルLC1からコイルLC3の夫々の外周面が冷却板332ceに対向していてもよい。
Further, in the example shown in FIG. 5A, the outer peripheral surfaces of the coils LC1 to LC3 face the cooling plate 332ce with the side wall of the
また、図5(a)に示す例では、ケース335が冷却板332ceに物理的に接触している。しかしながら、ケース335は、冷却板332ce以外の冷却板332に物理的に接触していてもよい。ケース335は、冷却板332ce(或いは、冷却機構332)に物理的に接触していなくてもよい。ケース335と冷却板332ceとの間には、ケース335と冷却板332ceとの双方に物理的に接触すると共にケース335の熱を冷却板332ceに伝達可能な熱伝達ブロック337c(図6(a)参照)が配置されていてもよい。尚、ケース335と冷却板332ceとの間に配置される熱伝達ブロック337cの特性は、上述した熱伝達ブロック337a及び337bの特性と同様であってもよいため、その詳細な説明を省略する。また、熱伝達ブロック337cは、「第2伝達部材」又は「第3伝達部材」の一具体例である。
In the example shown in FIG. 5A, the
また、図5(b)に示す例では、ケース335と導入管路332aとの間に熱伝達ブロック337aが配置されている。しかしながら、ケース335と導入管路332aとの間には、熱伝達ブロック337aが配置されていなくてもよい。ケース335の少なくとも一部が導入管路332aに物理的に接触していてもよい(図6(c)参照)。
In the example shown in FIG. 5B, a
同様に、図5(b)に示す例では、ケース335と導出管路332bとの間に熱伝達ブロック337bが配置されている。しかしながら、ケース335と導出管路332bとの間には、熱伝達ブロック337bが配置されていなくてもよい。ケース335の少なくとも一部が導出管路332bに物理的に接触していてもよい(図6(c)参照)。
Similarly, in the example shown in FIG. 5B, a
以上、コイルLC1からコイルLC3の効率的な又は好適な冷却を実現するための配置態様について説明してきたが、コアLCCもまた効率的に又は好適に冷却されることが好ましいことは言うまでもない。しかしながら、コイルLC1からコイルLC3とコアLCCとの間の位置関係を考慮すれば、コイルLC1からコイルLC3の外周面が冷却機構332に対向する場合には、コアLCCの表面の一部は、冷却機構332に対向することができない。例えば、図5(a)に示すように、コアLCCの表面のうちコアLCCの延伸方向(具体的には、Z軸方向)を向いている表面は、冷却機構332に対向することができない。つまり、上部EコアLCC(UE)の上面(つまり、+Z軸側の表面)及び下部EコアLC(LE)の下面(つまり、−Z軸側の表面)は、冷却機構332に対向することができない。一方で、上部EコアLCC(UE)の上面及び下部EコアLC(LE)の下面の表面積が相対的に大きいことを考慮すれば、上部EコアLCC(UE)の上面及び下部EコアLC(LE)の下面からの放熱が効率的に行われることで、コアLCCが効率的に冷却されやすくなる可能性が高い。そこで、本実施形態では、磁気結合型リアクトルLCは、上部EコアLCC(UE)の上面及び下部EコアLC(LE)の下面からの放熱が効率的に行われるように、ケース335内に収容される。
The arrangement mode for realizing efficient or suitable cooling of the coils LC1 to LC3 has been described above. Needless to say, it is preferable that the core LCC is also efficiently or suitably cooled. However, in consideration of the positional relationship between the coils LC1 to LC3 and the core LCC, when the outer peripheral surfaces of the coils LC1 to LC3 face the
具体的には、磁気結合型リアクトルLCは、下部EコアLCC(LE)の下面がケース335の内壁(図5(a)では、底部の内壁)に物理的に接触するように、ケース335内に収容される。このとき、下部EコアLCC(LE)の下面の全体がケース335の内壁に物理的に接触してもよい。或いは、下部EコアLCC(LE)の下面の一部がケース335の内壁に物理的に接触してもよい。尚、下部EコアLCC(LE)の下面がケース335の内壁に物理的に接触したとしても、コアLCCとコイルLC1からコイルLC3との間の電気的な絶縁がボビン等によって確保されているため、ケース335とコイルLC1からコイルLC3との間の電気的な絶縁もまた確保されている。
Specifically, the magnetically coupled reactor LC is formed in the
その結果、図5(a)中の矢印2Aで示すように、コアLCCの熱は、下部EコアLCC(LE)の下面からケース335を介して、当該ケース335に物理的に接触している冷却機構332に伝達される。従って、磁気結合型リアクトル(特に、コアLCC)が効率的に又は好適に冷却される。この場合、ケース335(或いは、ケース335の一部)は、「放熱部材」の一具体例であると言える。
As a result, as indicated by the
更に、ケース335は、ケース335内への磁気結合型リアクトルLCの出し入れを容易にするために、ケース335の上部が開口となる形状を有している。本実施形態では、この開口の全体又は一部を塞ぐ蓋部材336がケース335に配置されている。
Further, the
この場合、磁気結合型リアクトルLCは、上部EコアLCC(UE)の上面が蓋部材336の表面(図5(a)では、下面)に物理的に接触するように、ケース335内に収容される。このとき、上部EコアLCC(UE)の上面の全体が蓋部材336の下面に物理的に接触してもよい。或いは、上部EコアLCC(UE)の上面の一部が蓋部材336の下面に物理的に接触してもよい。尚、上部EコアLCC(UE)の上面が蓋部材336の下面に物理的に接触したとしても、コアLCCとコイルLC1からコイルLC3との間の電気的な絶縁がボビン等によって確保されているため、蓋部材336とコイルLC1からコイルLC3との間の電気的な絶縁もまた確保されている。
In this case, the magnetically coupled reactor LC is accommodated in the
蓋部材336は、上部EコアLCC(UE)の下面に接触することに加えて、ケース335に物理的に接触する。図5(a)に示す例では、蓋部材336は、ケース335の上部の開口の外縁に物理的に接触している。蓋部材336は、ケース335に物理的に接触することで、上部EコアLCC(UE)の熱をケース335に伝達することができる。つまり、蓋部材336は、実質的には、上部EコアLCC(UE)の熱をケース335に伝達可能な部材である。尚、蓋部材336は、「放熱部材」の一具体例である。
The
尚、蓋部材336は、上部EコアLCC(UE)の熱をケース335への効率的な熱の伝達を実現することができる限りは、どのような形状を有していてもよいし、どのような材料から構成されていてもよい。但し、蓋部材336は、熱伝導率が相対的に高い部材(例えば、銅等の金属)から構成されることが好ましい。
The
その結果、図5(a)中の矢印3Aで示すように、コアLCCの熱は、上部EコアLCC(UE)の上面から蓋部材336及びケース335を介して冷却機構332に伝達される。従って、磁気結合型リアクトル(特に、コアLCC)が効率的に又は好適に冷却される。
As a result, as indicated by an arrow 3A in FIG. 5A, the heat of the core LCC is transmitted from the upper surface of the upper E core LCC (UE) to the
このように、本実施形態の電力変換器33によれば、コイルLC1からコイルLC3を介した放熱経路(図5(a)の矢印1A、並びに、図5(b)の矢印1B及び2B)と、コアLCCを介した放熱経路(図5(a)の矢印2A及び3A)の双方が好適に確保される。このため、本実施形態の電力変換器33は、磁気結合型リアクトルLCを備えつつも、磁気結合型リアクトルLCを好適に冷却することができる。
Thus, according to the
尚、図5(a)に示す例では、下部EコアLCC(LE)の下面がケース335に物理的に接触している。しかしながら、下部EコアLCC(LE)の下面以外の他の面が、ケース335に物理的に接触していてもよい。下部EコアLCC(LE)は、ケース335に物理的に接触していなくてもよい。下部EコアLCC(LE)とケース335との間には、下部EコアLCC(LE)とケース335との双方に物理的に接触すると共に下部EコアLCC(LE)の熱をケース335に伝達可能な熱伝達ブロック337dが配置されていてもよい(図6(a)参照)。尚、熱伝達ブロック337dは、「第1伝達部材」の一具体例である。
In the example shown in FIG. 5A, the lower surface of the lower E core LCC (LE) is in physical contact with the
また、図5(a)に示す例では、上部EコアLCC(UE)の上面が蓋部材336に物理的に接触している。しかしながら、上部EコアLCC(UE)の上面以外の他の面が、蓋部材336に物理的に接触していてもよい。上部EコアLCC(UE)は、蓋部材336に物理的に接触していなくてもよい。上部EコアLCC(UE)と蓋部材336との間には、上部EコアLCC(UE)と蓋部材336との双方に物理的に接触すると共に上部EコアLCC(UE)の熱を蓋部材336に伝達可能な熱伝達ブロック337eが配置されていてもよい(図6(a)参照)。尚、熱伝達ブロック337eは、「第1伝達部材」の一具体例である。
In the example shown in FIG. 5A, the upper surface of the upper E core LCC (UE) is in physical contact with the
また、図5(a)に示す例では、蓋部材336がケース335に物理的に接触している。言い換えれば、図5(a)に示す例では、蓋部材336と冷却板332ceとの間にケース335の側壁が配置されている。つまり、ケース335は、蓋部材336と冷却板332ceとの双方に物理的に接触すると共に蓋部材336の熱を冷却板332ceに伝達可能な部材として機能している。しかしながら、蓋部材336は、ケース335に加えて又は代えて、冷却板332ce(或いは、その他の冷却機構332)に物理的に接触していてもよい(図6(a)参照)。
In the example shown in FIG. 5A, the
また、図5(a)に示す例では、蓋部材336がケース335とは別個の部材となっている。しかしながら、蓋部材336は、ケース335と一体化されていてもよい(図6(b)参照)。つまり、蓋部材336は、実質的には、ケース335の上壁(つまり、上側の壁)であってもよい。
In the example shown in FIG. 5A, the
また、図5(a)に示す例では、ケース335の上部が開口になっている。しかしながら、ケース335の下部が開口になっていてもよい。この場合、蓋部材336は、ケース335の下部の開口の全体又は一部を塞ぐと共に、下部EコアLCC(LE)の下面と物理的に接触していてもよい。
In the example shown in FIG. 5A, the upper portion of the
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電力変換器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a power converter with such a change. Is also included in the technical scope of the present invention.
1 車両
30 電源システム
33 電力変換器
332 冷却機構
335 ケース
336 蓋部材
L1、L2 リアクトル
LC 磁気結合型リアクトル
LC1、LC2、LC3 コイル
LCC コア
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記磁気結合型リアクトルを冷却する冷却器と
を備え、
前記複数のコイルの少なくとも一部の外周面は、前記冷却器に対向しており、
前記コアの表面のうち前記冷却器に対向していない第1面は、前記磁気結合型リアクトルの熱を放熱可能な放熱部材に対向している
ことを特徴とする電力変換器。 A magnetically coupled reactor including a plurality of coils and a core for magnetically coupling the plurality of coils;
A cooler for cooling the magnetically coupled reactor,
An outer peripheral surface of at least a part of the plurality of coils faces the cooler;
The 1st surface which is not facing the said cooler among the surfaces of the said core is facing the thermal radiation member which can thermally radiate the heat | fever of the said magnetic coupling type reactor. The power converter characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換器。 The power converter according to claim 1, wherein at least a part of the first surface of the core is in contact with the heat radiating member.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換器。 The power converter according to claim 1 or 2, wherein at least a part of the heat dissipation member is in contact with the cooler.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換器。 At least a part of the first surface of the core sandwiches a first transmission member for transmitting heat transmitted from the magnetically coupled reactor to the heat dissipation member between the heat dissipation member and the heat dissipation member. The power converter according to any one of claims 1 to 3 characterized by these.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電力変換器。 The heat radiating member sandwiches a second transmission member for transmitting heat transmitted from the magnetically coupled reactor to the cooler between the heat radiating member and the cooler. The power converter according to any one of 4.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電力変換器。 Of the surface of the core, a second surface that is different from the first surface and does not face the cooler is in contact with a first inner wall of a case that accommodates the magnetically coupled reactor therein. The power converter according to any one of claims 1 to 5.
ことを特徴とする請求項6に記載の電力変換器。 The power converter according to claim 6, wherein at least a part of the case is in contact with the cooler.
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の電力変換器。 The case is provided with a third transmission member for transmitting heat transmitted from the magnetically coupled reactor to the housing to the cooler between the case and the cooler. Item 8. The power converter according to Item 6 or 7.
ことを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載の電力変換器。 The heat dissipation member is a lid member that closes at least a part of the second inner wall of the case facing the first inner wall or the opening of the case facing the first inner wall. The power converter as described in any one of 1 to 8.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112997263A (en) * | 2018-11-15 | 2021-06-18 | 三菱电机株式会社 | Power converter |
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- 2014-03-18 JP JP2014055354A patent/JP2015179691A/en active Pending
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