JP2015213406A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリの直流電力を交流電力に変換して走行用の三相交流モータに供給する電力変換器に関する。特に、バッテリの電力を昇圧する昇圧動作と走行用の三相交流モータが生成した回生電力を降圧する降圧動作を行うチョッパ型の電圧コンバータ回路と、電圧コンバータ回路によって昇圧された電力を交流に変換して三相交流モータに供給するインバータ回路を含む電力変換器に関する。 The present invention relates to a power converter that converts DC power of a battery into AC power and supplies it to a traveling three-phase AC motor. In particular, a chopper-type voltage converter circuit that performs a step-up operation that boosts the battery power and a step-down operation that steps down the regenerative power generated by the traveling three-phase AC motor, and converts the power boosted by the voltage converter circuit into alternating current The present invention relates to a power converter including an inverter circuit that supplies the three-phase AC motor.
電動車両の走行用モータは大出力であるため、バッテリの直流電力を交流電力に変換してモータに供給する電力変換器は発熱量が大きい。特に、パワートランジスタと呼ばれる電力変換用のスイッチング素子の発熱量が大きい。また、三相交流を作るインバータ回路は少なくとも6個のスイッチング素子を必要とする。電動車両のなかには、バッテリの出力電圧よりも高い駆動電圧のモータを用いるタイプがあり、そのような電動車両ではインバータ回路の前段として電圧変換用の電圧コンバータ回路を備える。電圧コンバータ回路も複数のスイッチング素子を備える。 Since the traveling motor of an electric vehicle has a large output, the power converter that converts the DC power of the battery into AC power and supplies the motor to the motor generates a large amount of heat. In particular, the amount of heat generated by a switching element for power conversion called a power transistor is large. In addition, an inverter circuit for creating a three-phase alternating current requires at least six switching elements. Some electric vehicles use a motor having a drive voltage higher than the output voltage of the battery, and such an electric vehicle includes a voltage converter circuit for voltage conversion as a front stage of the inverter circuit. The voltage converter circuit also includes a plurality of switching elements.
多数のスイッチング素子を効率よく冷却するためのデバイスとして、多数のスイッチング素子を幾つかずつパッケージ化し、複数の平板型パッケージ(パワーカード)と複数の平板型冷却器を交互に積層した積層ユニットが知られている。特許文献1には、三相交流を生成するインバータ回路の3個の上アームスイッチング素子を一つのパワーカードに収容し、3個の下アームスイッチング素子を別の一つのパワーカードに収容することが提案されている。6個のスイッチング素子を2個のパワーカードに分配するのでパワーカードの数が少なくてよいという利点がある。 As a device for efficiently cooling a large number of switching elements, a multilayer unit in which a large number of switching elements are packaged several times and a plurality of flat-plate packages (power cards) and a plurality of flat-plate coolers are alternately stacked is known. It has been. In Patent Document 1, three upper arm switching elements of an inverter circuit that generates three-phase alternating current are accommodated in one power card, and three lower arm switching elements are accommodated in another one power card. Proposed. Since six switching elements are distributed to two power cards, there is an advantage that the number of power cards may be small.
他方、インバータ回路は、2個のスイッチング素子の直列回路が3セット並列に接続された構成を有する。また、良く知られているように、チョッパ型の昇降圧電圧コンバータも、昇圧用スイッチング素子と降圧用スイッチングの直列回路を有する。即ち、電圧コンバータを含む電力変換器は、2個のスイッチング素子の直列回路を4セット有する(2個のモータを駆動する電力変換器の場合は7セットとなる)。特許文献2には、2個のスイッチング素子の直列回路を一つのパワーカードに収めることが提供されている。
On the other hand, the inverter circuit has a configuration in which three sets of series circuits of two switching elements are connected in parallel. As is well known, a chopper type buck-boost voltage converter also has a series circuit of a step-up switching element and a step-down switching. In other words, a power converter including a voltage converter has four sets of series circuits of two switching elements (in the case of a power converter that drives two motors, there are seven sets).
スイッチング素子だけでなく、別の素子をスイッチング素子とともにパワーカードに収容する技術も提案されている。例えば、特許文献3には、スイッチング素子とこれに並列に接続されるスナバコンデンサを一つのパワーカードに収容することが提案されている。スナバコンデンサは、スイッチング動作時のサージ電圧を緩和するために挿入されるコンデンサである。 In addition to the switching element, a technique for accommodating another element together with the switching element in a power card has also been proposed. For example, Patent Document 3 proposes that a switching element and a snubber capacitor connected in parallel to the switching element are accommodated in one power card. The snubber capacitor is a capacitor that is inserted in order to reduce a surge voltage during a switching operation.
電圧コンバータ回路とインバータ回路を含む電力変換器は8個のスイッチング素子を必要とする。特許文献2では8個のスイッチング素子を2個ずつパワーカードに収め、合計4枚のパワーカードを冷却器と積層する。8個のスイッチング素子に対して、3個のスイッチング素子を収めるパワーカードを適用すると、パワーカードは3枚で済むが、一つのパワーカードにはスイッチング素子が2個しか必要とされず、パワーカード内の空間に余裕ができる。本明細書は、電圧コンバータ回路とインバータ回路を備える電力変換器に対して3個のスイッチング素子を収容するパワーカードを採用するとともに、パワーカードの内部空間を有効に利用する技術を提供する。なお、2個のモータを駆動する電力変換器の場合は、別のモータ駆動用のインバータのためにさらに6個のスイッチング素子を必要とするが、合計14個のスイッチング素子を、3個を収容できるパワーカードに分配すると、一つのパワーカードにはやはり空間的余裕ができる。
A power converter including a voltage converter circuit and an inverter circuit requires eight switching elements. In
本明細書が開示する技術は、3個のスイッチング素子を収容するだけの容積を有する一つのパワーカードに、電圧コンバータ回路の昇圧用スイッチング素子と、降圧用スイッチング素子と、スナバコンデンサを収容する。スナバコンデンサは、昇圧用スイッチング素子と降圧用スイッチング素子の少なくとも一方に並列に接続されている(即ち、スナバコンデンサは、2個のスイッチング素子の直列回路に対して並列に接続されていてもよい)。インバータ回路用には、一つのパワーカードに3個の上アームスイッチング素子を収容し、別の一つのパワーカードに3個の下アームスイッチング素子を収容する。なお、3枚のパワーカードは複数の冷却器と積層されて積層ユニットを構成する。また、インバータ回路や電圧コンバータ回路のスイッチング素子は逆並列に接続されたダイオードを伴うことが多い。上記のパワーカードは、スイッチング素子とともに逆並列に接続されたダイオードを収容していてもよい。 The technology disclosed in this specification accommodates a step-up switching element, a step-down switching element, and a snubber capacitor of a voltage converter circuit in one power card having a capacity sufficient to accommodate three switching elements. The snubber capacitor is connected in parallel to at least one of the step-up switching element and the step-down switching element (that is, the snubber capacitor may be connected in parallel to a series circuit of two switching elements). . For the inverter circuit, three upper arm switching elements are accommodated in one power card, and three lower arm switching elements are accommodated in another power card. The three power cards are stacked with a plurality of coolers to constitute a stacked unit. In addition, switching elements of inverter circuits and voltage converter circuits often involve diodes connected in antiparallel. Said power card may accommodate the diode connected antiparallel with the switching element.
本明細書が開示する技術は、3個のスイッチング素子を収容できる容積を有するパワーカードの内部空間を有効に利用した空間効率のよい電力変換器を実現することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 The technology disclosed in this specification can realize a space efficient power converter that effectively uses the internal space of a power card having a volume capable of accommodating three switching elements. Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
図面を参照して実施例の電力変換器を説明する。図1に、実施例の電力変換器を搭載する電動車両100の電力系のブロック図を示す。電動車両100は、2個の走行用モータ7a、7bを備えている。そのため、電力変換器10は、2個のインバータ回路16a、16bを備えている。なお、2個のモータ7a、7bの出力は、動力分配機構8で適宜に合成または分配されて車軸9(即ち駆動輪)へ伝達される。
A power converter according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of an electric power system of an
電力変換器10は、システムメインリレー13を介してバッテリ14と接続されている。電力変換器10は、バッテリ14の電圧を昇圧するチョッパ型の電圧コンバータ回路12と、昇圧後の直流電力を交流に変換する2セットのインバータ回路16a、16bを含んでいる。電力変換器10を介して変換された電力によりモータ7a、7bが駆動する。また、電力変換器10は、モータ7a、7bからの回生電力を降圧してバッテリ14に蓄電することもできる。この場合、電圧コンバータ回路12が降圧回路として動作する。即ち、モータ7a、7bからの回生電力(交流)がインバータ回路16a、16bにより直流電力に変換された後、電圧コンバータ回路12により降圧され、バッテリ14に蓄電される。
The
電圧コンバータ回路12の回路構成について説明する。電圧コンバータ回路12の高電位側のラインにおける出力側と入力側の間には、リアクトル2及びスイッチング素子T7が接続されている。そして、低電位側のラインは、電圧コンバータ回路12の入力側と出力側を直結している。低電位側のラインはグランド線に相当する。即ち、電圧コンバータ回路12の入力側(バッテリ14側)の低電位端と出力側(インバータ回路16a、16bの側)の低電位端を直結するラインがグランド線に相当する。
The circuit configuration of the
リアクトル2の一端は、入力側(バッテリ14側)の高電位端に接続され、その他端(出力側)にはスイッチング素子T7が接続されている。また、リアクトル2の他端(スイッチング素子T7の低電位端)とグランド線の間に別のスイッチング素子T8が接続されている。別言すれば、電圧コンバータ回路12には、2個のスイッチング素子T7、T8の直列回路が含まれており、その中点にリアクトル2が接続されている。そして、2個のスイッチング素子T7、T8の直列回路と並列にスナバコンデンサ5が接続されている。スナバコンデンサ5は、スイッチング素子T7、T8のスイッチング動作に起因して生じるサージ電圧を緩和するために挿入されている。サージ電圧抑制が目的であるため、スナバコンデンサ5の容量は、フィルタコンデンサ3や平滑化コンデンサ4(後述)と比較して格段に小さい。
One end of the
リアクトル2のバッテリ側とグランド線の間には、フィルタコンデンサ3が接続されている。他方、電圧コンバータ回路12のインバータ回路側の高電位端とグランド線の間には平滑化コンデンサ4が接続されている。フィルタコンデンサ3は、電圧コンバータ回路12の昇圧動作/降圧動作の際に電気エネルギを一時的に蓄えるデバイスであり、平滑化コンデンサ4は、インバータ回路16a、16bに入力される電流の脈動を抑制するデバイスである。
A filter capacitor 3 is connected between the battery side of the
各スイッチング素子T7、T8には、それぞれ、ダイオードD7、D8が逆並列に接続されている。また、電圧コンバータ回路12の各スイッチング素子には、コントローラ15からパルス信号(PWM信号)が送られ、各スイッチング素子のオンオフが制御される。
Diodes D7 and D8 are connected in antiparallel to the switching elements T7 and T8, respectively. Further, a pulse signal (PWM signal) is sent from the
電圧コンバータ回路12は、チョッパ型と呼ばれるタイプであり、昇圧動作は主にスイッチング素子T8により行われる。降圧動作は主にスイッチング素子T7で行われる。以下では、説明の便宜上、スイッチング素子T7を降圧用スイッチング素子と称し、スイッチング素子T8を昇圧用スイッチング素子と称することがある。図1の電圧コンバータ回路12の動作はよく知られているので詳しい説明は省略する。
The
インバータ回路16aの回路構成について説明する。インバータ回路16aは、三相交流モータ7aに電力を供給すべく、三相交流を出力する。それゆえ、インバータ回路16aは、2個のスイッチング素子の直列回路が3セット並列に接続された構成を有している(T1とT4、T2とT5、T3とT6)。各スイッチング素子にはダイオードが逆並列に接続されている。3セットの直列回路の高電位側がインバータ回路16aの高電位側の入力端に接続されており、3セットの直列回路の低電位側がインバータ回路16aの低電位側の入力端に接続されている。3セットの直列回路の中点から三相交流(U相、V相、W相)が出力される。
A circuit configuration of the
インバータ回路において、直流電力の高電位入力側からモータまでの電流経路は上アームと呼ばれており、モータから直流電力の低電位入力側までの電流経路は下アームと呼ばれている。インバータ回路16aの上アームは電圧コンバータ回路12の高電位側の出力端と接続され、インバータ回路16aの下アームは電圧コンバータ回路12のグランド線と接続される。図1のスイッチング素子T1、T2、T3は「上アーム」に含まれ、スイッチング素子T4、T5、T6は「下アーム」に含まれる。以下では、説明の便宜のため、上アームに含まれるスイッチング素子T1、T2、T3を上アームスイッチング素子と称し、下アームに含まれるスイッチング素子T4、T5、T6を下アームスイッチング素子と称することがある。
In the inverter circuit, the current path from the high potential input side of DC power to the motor is called the upper arm, and the current path from the motor to the low potential input side of the DC power is called the lower arm. The upper arm of the
インバータ回路16bは、三相交流モータ7bに電力を供給すべく、三相交流を出力する。インバータ回路16bの回路構成は、インバータ回路16aの回路構成と同じであるため、図1では具体的な回路の図示は省略している。インバータ回路16bも、インバータ回路16aと同様に、2個のスイッチング素子の直列回路が3セット並列に接続された構成を有している。インバータ回路16a、16bの各スイッチング素子には、電圧コンバータ回路12と同様にコントローラ15からパルス信号(PWM信号)が送られ、各スイッチング素子のオンオフが制御される。なお、インバータ回路16a、16bの動作もよく知られている技術であるので詳しい説明は省略する。
The
スイッチング素子T1からT8(及び、インバータ回路16bに含まれるスイッチング素子)としては、トランジスタが利用される。本実施例では、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられる。しかし、このトランジスタは、他のトランジスタ、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であってもよい。あるいは、将来的には異なるタイプのスイッチング素子が電力変換器に用いられるかもしれない。本明細書が開示する技術は、スイッチング素子のタイプに依存しない。
Transistors are used as the switching elements T1 to T8 (and the switching elements included in the
実施例の電力変換器10のハードウエア構成について説明する。図2は、電力変換器10のケース内のデバイスレイアウトを示す斜視図である。電動車両100に搭載される走行用モータ7a、7bに電力を供給するため、電力変換器10に備えられるスイッチング素子T1−T8(及び、インバータ回路16bに含まれるスイッチング素子)には大電流が流れ、その発熱量も大きい。複数のスイッチング素子を効率よく冷却するため、電力変換器10は、5個のパワーカードPC1からPC5と6個の冷却器21を交互に積層した積層ユニット20を備える。ここで、パワーカードとは、いくつかのスイッチング素子を樹脂でモールドしたパッケージである。パッケージには、その内部に収容されたスイッチング素子を外部の素子と接続するための端子が設けられている。端子については後に説明する。また、図1において符号PC1−PC5で示した破線矩形が、各パワーカードに内蔵される部品を表している。
A hardware configuration of the
また、図1のフィルタコンデンサ3、平滑化コンデンサ4、リアクトル2も、大電流に耐え得るように体格が大きい。図2の符号31が、平滑化コンデンサ4を構成するコンデンサ素子群を示しており、符号33がフィルタコンデンサ3を構成するコンデンサ素子を示している。また、符号32が、図1のリアクトル2に相当するリアクトルユニットである。電力変換器10には、そのほか、出力電流をモニタする電流センサが埋設された端子ユニット37、各スイッチング素子に与えるPWM信号を生成する制御基板34などを備える。積層ユニット20、コンデンサ素子31、33、リアクトルユニット32、制御基板34、端子ユニット37は、ケース36に収容され、上からカバー35で覆われる。
Also, the filter capacitor 3, the smoothing capacitor 4, and the
積層ユニット20についてさらに説明する。各パワーカードはその両側を冷却器21により挟まれている。各冷却器21の内部は冷媒が通る空洞である。各冷却器21の長手方向(図2におけるY軸方向)の両側に孔が設けられており、隣接する冷却器21が連結管で連結されている。積層方向の端に位置する冷却器21には冷媒供給管と冷媒排出管が接続されている。冷媒供給管から供給された冷媒は、連結管を通じて全ての冷却器21に分配される。冷媒は、各冷却器21の内部を通過する間に隣接するパワーカードの熱を吸収し、他方の連結管を通じて冷媒排出管へと送られる。なお、冷媒は、液体であり、例えば、水、あるいは、LLC(Long Life Coolant)である。
The
図1に示すように、パワーカードPC1は、インバータ回路16aの3個の上アームスイッチング素子T1−T3とそれらに逆並列に接続されるダイオードD1−D3を収容する。図3にパワーカードPC1の内部構成を説明する模式図を示す。図3は、模式図であり、物理的なハードウエアを示しているのではないことに留意されたい。
As shown in FIG. 1, the power card PC1 accommodates the three upper arm switching elements T1-T3 of the
パワーカードPC1は、樹脂製のモールドパッケージ41に3個の上アームスイッチング素子T1−T3と3個のダイオードD1−D3をモールドしたデバイスである。パワーカードPC1の下端には、4個のパワー端子43a―43dが露出しており、上端には3個の制御端子42a−43aが露出している。パワー端子43aは、電圧コンバータ回路12の高電位出力線が接続される端子でありパワーカードの内部で3個の上アームスイッチング素子T1−T3の高電位側電極(コレクタ電極)と導通している。3個のパワー端子43b−43cは、夫々、3個の上アームスイッチング素子の低電位側の電極(エミッタ電極)に導通している。また、モールドパッケージ41の内部にて、各スイッチング素子にはダイオードD1−D3が逆並列に接続されている。
The power card PC1 is a device in which three upper arm switching elements T1-T3 and three diodes D1-D3 are molded in a
3種類の制御端子42a−42cは、夫々、スイッチング素子T1−T3のゲートと導通している。制御端子42a−42cは制御基板34と接続されており、それらの制御端子42a−42cを介して制御基板34から各スイッチング素子へPWM信号が供給される。
The three types of
パワーカードPC2は、インバータ回路16aの3個の下アームスイッチング素子T4−T6とそれらに逆並列に接続されるダイオードD4−D6を収容する(図1参照)。図4にパワーカードPC2の内部構成を説明する模式図を示す。図4も模式図であり、物理的なハードウエアを示しているのではないことに留意されたい。
The power card PC2 accommodates three lower arm switching elements T4-T6 of the
パワーカードPC2は、樹脂製のモールドパッケージ41に3個の下アームスイッチング素子T4−T6と3個のダイオードD4−D6をモールドしたデバイスである。パワーカードPC2の下端には、4個のパワー端子43a―43dが露出しており、上端には3個の制御端子42a−43aが露出している。パワー端子43aは、電圧コンバータ回路12のグランド線が接続される端子でありパワーカードの内部で3個の上アームスイッチング素子T1−T3の低電位側電極(エミッタ電極)と導通している。3個のパワー端子43b−43cは、夫々、3個の下アームスイッチング素子T4−T6の高電位側の電極(コレクタ電極)に導通している。また、モールドパッケージ41の内部にて、各スイッチング素子にはダイオードD4−D6が逆並列に接続されている。パワーカードPC2の3種類の制御端子42a−42cは、パワーカードPC1の制御端子と同様である。
The power card PC2 is a device in which three lower arm switching elements T4-T6 and three diodes D4-D6 are molded in a
パワーカードPC1のパワー端子43bとパワーカードPC2のパワー端子43bが接続して、上アームスイッチング素子T1と下アームスイッチング素子T4の直列回路が構築される。同様に、パワーカードPC1のパワー端子43c、43dとパワーカードPC2のパワー端子43c、43dが夫々接続することにより、他の直列回路が構築される。
The
第2インバータ回路16bのパワーカードPC3、PC4は、第1インバータ回路16aのPC1、PC2と同じ構成であるので説明は省略する。
Since the power cards PC3 and PC4 of the
パワーカードPC5について説明する。上述したように、パワーカードPC1−PC4は、3個のスイッチング素子を収容するが、図1に示されているように、パワーカードPC5には、2個のスイッチング素子T7、T8、それらに逆並列に接続されるダイオードD7、D8、及び、スナバコンデンサ5が収容される。図5に、パワーカードPC5の内部レイアウトを説明する模式図を示す。パワーカードPC1の模式図(図3)と比較すると理解されるように、パワーカードPC5では、パワーカードPC1の中央のスイッチング素子の位置にスナバコンデンサ5が配置されている。
The power card PC5 will be described. As described above, the power cards PC1 to PC4 accommodate three switching elements. However, as shown in FIG. 1, the power card PC5 includes two switching elements T7 and T8 and vice versa. The diodes D7 and D8 connected in parallel and the
また、パワー端子43dが降圧用スイッチング素子T7の高電位電極(コレクタ電極)と導通しており、パワー端子43bが昇圧用スイッチング素子T8の低電位側電極(エミッタ電極)と導通している。また、降圧用スイッチング素子T7と昇圧用スイッチング素子T8はモールドパッケージ41の内部で直列に接続されており、その中点がパワー端子43aと導通している。パワー端子43cは使われていない。
The
制御端子42aと42cは夫々、昇圧用スイッチング素子T8と降圧用スイッチング素子T7のゲートに導通している。制御端子42bは使われていない。
The
電力変換器10の利点を述べる。上述したように、電力変換器10は、インバータ回路の3個の上アームスイッチング素子T1−T3を収容したパワーカードPC1、PC3と、3個の下アームスイッチング素子T4−T6を収容したパワーカードPC2、PC4のほかに、降圧用スイッチング素子T7と昇圧用スイッチング素子T8とスナバコンデンサ5を収容したパワーカードPC5を備える。それらのパワーカードPC1−PC5は、複数の冷却器21と交互に積層されて積層ユニット20を構成している。
The advantages of the
パワーカードPC1−PC5は、製造工程の共通化のため、同じ外形形状に作られる。なお、全てのパワーカードの外形形状が同一であることは、複数の冷却器21と交互に積層する際の荷重バランス上も有利である。全てのパワーカードの外形形状が同じであるので、パワーカードPC1−PC4が3個のスイッチング素子を収容するのに比べてパワーカードPC5は2個のスイッチング素子を収容すればよいので内部空間に余裕がある。実施例の電力変換器10では、その余裕空間にスナバコンデンサ5を配置する。スナバコンデンサ5は、降圧用スイッチング素子T7と昇圧用スイッチング素子T8の直列回路に並列に接続される。スナバコンデンサ5により降圧用スイッチング素子T7あるいは昇圧用スイッチング素子T8のスイッチング素子に起因して生じるサージ電圧が低減される。電力変換器10は、3個のスイッチング素子を収容できる大きさのパワーカードを採用し、電圧コンバータ用のスイッチング素子T7、T8を収容するパワーカードにはスナバコンデンサ5を収容することで、パワーカードの内部空間を有効に活用する。
The power cards PC1 to PC5 are made to have the same outer shape in order to share the manufacturing process. In addition, it is advantageous also on the load balance at the time of laminating | stacking alternately with the several cooler 21 that the external shape of all the power cards is the same. Since all the power cards have the same outer shape, the power card PC5 only needs to accommodate two switching elements compared to the power cards PC1 to PC4 that accommodate three switching elements, so there is room in the internal space. There is. In the
降圧用スイッチング素子T7と昇圧用スイッチング素子T8を収容するパワーカードPC5の内部レイアウトの変形例を説明する。図6は、第1変形例のパワーカードPC5aの模式図である。パワーカードPC5aでは、パワーカードPC1において3個並んだスイッチング素子の左側のスイッチング素子を廃し、そこにスナバコンデンサ5を挿入する。パワー端子43dが降圧用スイッチング素子T7の高電位側電極(コレクタ電極)と導通しており、パワー端子43cが昇圧用スイッチング素子T8の低電位側電極(エミッタ電極)に導通している。パワー端子43aはスイッチング素子T7、T8の直列回路の中間点と導通している。パワー端子43bは使用していない。制御端子42bと42cが夫々、昇圧用スイッチング素子T8と降圧用スイッチング素子T7のゲート電極と導通している。制御端子42aは使用していない。
A modification of the internal layout of the power card PC5 that accommodates the step-down switching element T7 and the step-up switching element T8 will be described. FIG. 6 is a schematic diagram of a power card PC5a of the first modification. In the power card PC5a, the switching elements on the left side of the three switching elements arranged in the power card PC1 are discarded, and the
パワーカードPC5の別の変形例を図7に示す。図7のパワーカードPC5bは、降圧用スイッチング素子T7と昇圧用スイッチング素子T8の夫々にスナバコンデンサ5a、5bを並列に接続した例である。図8は、さらに別の変形例のパワーカードPC5cの模式図である。パワーカードPC5cは、降圧用スイッチング素子T7には並列にスナバコンデンサ5aが接続されているが、昇圧用スイッチング素子T8にはスナバコンデンサを備えない例である。
Another modification of the power card PC5 is shown in FIG. The power card PC5b in FIG. 7 is an example in which
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例において3個の上アームスイッチング素子を収容したパワーカードPC1、PC3が第1パワーカードの一例に相当する。3個の下アームスイッチング素子を収容したパワーカードPC2、PC4が、第2パワーカードの一例に相当する。電圧コンバータ回路の降圧用スイッチング素子T7と昇圧用スイッチング素子T8、及び、スナバコンデンサ5(5a、5b)を収容したパワーカードが第3パワーカードの一例に相当する。 Points to be noted regarding the technology described in the embodiments will be described. In the embodiment, the power cards PC1 and PC3 containing the three upper arm switching elements correspond to an example of the first power card. The power cards PC2 and PC4 that house three lower arm switching elements correspond to an example of a second power card. A power card that houses the step-down switching element T7 and step-up switching element T8 of the voltage converter circuit, and the snubber capacitor 5 (5a, 5b) corresponds to an example of a third power card.
実施例の電力変換器10は2個の走行用モータへ電力を供給するために2個のインバータ回路16a、16bを備える。本明細書が開示する技術は、一つの電圧コンバータ回路と一つのインバータ回路を備える電動車両に適用することも好適である。また、本明細書が開示する技術は走行用にモータとともにエンジンを搭載するハイブリッド車に適用することも好適である。
The
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:リアクトル
3:フィルタコンデンサ
4:平滑化コンデンサ
5、5a、5b:スナバコンデンサ
7a、7b:三相交流モータ(走行用モータ)
10:電力変換器
12:電圧コンバータ回路
13:システムメインリレー
14:バッテリ
15:コントローラ
16a、16b:インバータ回路
20:積層ユニット
21:冷却器
31、33:コンデンサ素子
32:リアクトルユニット
33:平滑化コンデンサ
34:制御基板
36:ケース
37:端子ユニット
41:モールドパッケージ
42a、42b、42c:制御端子
43a、43b、43c、43d:パワー端子
100:電動車両
D1−D8:ダイオード
T1−T8:スイッチング素子
PC1、PC3:パワーカード(第1パワーカード)
PC2、PC4:パワーカード(第2パワーカード)
PC5、PC5a、PC5b、PC5c:パワーカード(第3パワーカード)
T1−T3:上アームスイッチング素子
T4−T6:下アームスイッチング素子
T7:降圧用スイッチング素子
T8:昇圧用スイッチング素子
2: Reactor 3: Filter capacitor 4: Smoothing
10: Power converter 12: Voltage converter circuit 13: System main relay 14: Battery 15:
PC2, PC4: Power card (second power card)
PC5, PC5a, PC5b, PC5c: Power card (third power card)
T1-T3: Upper arm switching element T4-T6: Lower arm switching element T7: Step-down switching element T8: Step-up switching element
Claims (1)
前記インバータ回路の3個の上アームスイッチング素子を収容している第1パワーカードと、
前記インバータ回路の3個の下アームスイッチング素子を収容している第2パワーカードと、
前記電圧コンバータ回路の昇圧用スイッチング素子と降圧用スイッチング素子を収容しているとともに、前記昇圧用スイッチング素子と前記降圧用スイッチング素子の少なくとも一方に並列に接続されているスナバコンデンサを収容している第3パワーカードと、
前記第1、第2、及び、第3パワーカードと複数の冷却器が交互に積層されている積層ユニットと、
を備えることを特徴とする電力変換器。 A chopper type voltage converter circuit that performs a step-up operation that boosts the power of the battery and a step-down operation that steps down the regenerative power generated by the traveling three-phase AC motor, and converts the power boosted by the voltage converter circuit into alternating current And an inverter circuit that supplies the three-phase AC motor to the power converter,
A first power card containing three upper arm switching elements of the inverter circuit;
A second power card containing three lower arm switching elements of the inverter circuit;
The voltage converter circuit houses a step-up switching element and a step-down switching element and a snubber capacitor connected in parallel to at least one of the step-up switching element and the step-down switching element. 3 power cards,
A laminated unit in which the first, second, and third power cards and a plurality of coolers are alternately laminated;
A power converter comprising:
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Cited By (4)
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CN110323754A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-11 | Ls产电株式会社 | The switch block of reactive power compensation device |
DE112020001757T5 (en) | 2019-04-05 | 2021-12-16 | Denso Corporation | Power converter device |
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-
2014
- 2014-05-07 JP JP2014095829A patent/JP2015213406A/en active Pending
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