JP2017212782A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電力変換装置に係り、特にハイブリッド自動車や電気自動車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 hybrid vehicle or an electric vehicle.
電力変換装置は、パワー半導体モジュールを含む主回路を有し、スイッチングにより直流電流を変換し、交流電流を出力する。電力変換装置は変換効率を高くするため、スイッチングを行うための指令信号を生成する駆動回路および制御回路を流れる電流は小さく制限され、一方の主回路には前記2つの回路に流れる電流の数十から数百倍以上の大電流が流れる。 The power conversion device has a main circuit including a power semiconductor module, converts a direct current by switching, and outputs an alternating current. In order to increase the conversion efficiency of the power converter, the current flowing through the drive circuit and the control circuit that generates a command signal for switching is limited to a small value, and one main circuit has several tens of currents flowing through the two circuits. A large current more than several hundred times flows.
この大電流が流れる配線の周囲には、電磁界の法則に従って磁束が発生する。この磁束は前記制御回路に電磁ノイズとして影響を及ぼし、制御回路内を流れる電流に変化をもたらす。この変化によって、制御回路が誤動作するおそれがあった。 Magnetic flux is generated around the wiring through which this large current flows in accordance with the electromagnetic field law. This magnetic flux affects the control circuit as electromagnetic noise, and changes the current flowing in the control circuit. This change may cause the control circuit to malfunction.
従来技術(特許文献1)では、前記問題を解決するために、主回路と前記制御回路の間に磁性体が介在し、電磁ノイズである磁束を磁性体内に集約させ、前記制御回路が存在する空間における磁束発生を抑制していた。 In the prior art (Patent Document 1), in order to solve the above problem, a magnetic body is interposed between the main circuit and the control circuit, and magnetic flux as electromagnetic noise is concentrated in the magnetic body, and the control circuit exists. Magnetic flux generation in the space was suppressed.
従来技術においては、前記駆動回路と制御回路はインバータの冷却冷媒を流す流路形成体の一面と対向位置に配置されており、制御回路基板を支持するための専用構造体(MCベース、電磁ノイズ遮蔽の役割も持つ部品)が存在する。 In the prior art, the drive circuit and the control circuit are arranged at a position opposite to one surface of the flow path forming body through which the cooling refrigerant of the inverter flows, and a dedicated structure (MC base, electromagnetic noise) for supporting the control circuit board. There are parts that also have a shielding role.
本発明の課題は、電力変換装置の電磁ノイズの影響を軽減することである。 The subject of this invention is reducing the influence of the electromagnetic noise of a power converter device.
上記課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、入力電圧(200)又は出力電圧(300)の電圧値が駆動中に変動する回路部(400)と、冷却冷媒を流す流路(510)を形成する流路形成体(500)と、前記流路形成体の一方の面(520)と対向位置に配置される第1回路基板(600)と、前記流路形成体の前記一方の面は反対側の他方の面(530)と対向位置に配置される第2回路基板(700)と、前記第1回路基板と前記第2回路基板の間に制御信号を伝達するとともに前記流路形成体を跨いで配置される配線(800)と、前記流路形成体に設けられるとともに前記回路部と前記配線に挟まれた所定位置(900)に配置される遮蔽部(540)と、を備える。 In order to solve the above problems, a power converter according to the present invention includes a circuit unit (400) in which the voltage value of an input voltage (200) or an output voltage (300) varies during driving, and a flow path for flowing a cooling refrigerant. (510) forming a flow path forming body (500), a first circuit board (600) disposed at a position facing one surface (520) of the flow path forming body, and the flow path forming body One surface transmits a control signal between the second circuit board (700) disposed opposite to the other surface (530) on the opposite side, and between the first circuit board and the second circuit board, and A wiring (800) disposed across the flow path forming body, and a shielding part (540) disposed on the flow path forming body and disposed at a predetermined position (900) sandwiched between the circuit section and the wiring. .
本発明により、電力変換装置の電磁ノイズの影響を軽減することができる。 By this invention, the influence of the electromagnetic noise of a power converter device can be reduced.
以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、電力変換装置100の分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of the
回路部400(400aや400c等)に入力電圧200が印加され、パワー半導体モジュール400bによって直流電流が交流電流に変換され、出力電圧300aないし300cが生成される。
An
流路形成体500は、図2に示される流路510を有し、パワー半導体モジュール400bを収納する。パワー半導体モジュール400bは、U相、V相及びW相のそれぞれに一つずつ設けられ、合計3つ存在する。
The flow
第1回路基板600は、流路形成体500においてパワー半導体モジュール400bを収納する面520に組み付けられる。第1回路基板600は例えばパワー半導体モジュール400bに駆動信号を出力する駆動回路基板である。第2回路基板700は、流路形成体500における前記一方の面520と反対側の面530に組み付けられる。第2回路基板700は例えばパワー半導体モジュール400bを制御する制御信号を出力する制御回路基板である。
The
配線800は、第1回路基板600と第2回路基板700とを接続し、これら2つの基板の間の制御信号の伝達を行う。
The
回路部400の一部である交流回路400cと、配線800の間には、流路形成体500の一部が突起した遮蔽部540が介在する。筐体101は、種々の部品を搭載した流路形成体500を収納する。
Between the
図2は、図1の流路形成体500を一方の面520側から見た斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of the flow
流路形成体500は、高さ方向に2つのパワー半導体モジュール400bを対向させる第1列と、高さ方向にパワー半導体モジュール400bと交流回路400cを対向させる第2列と、を形成する。一方、流路形成体500に形成された流路510は、第1列の上側のパワー半導体モジュール400b、第2列のパワー半導体モジュール400b、第2列の交流回路400c、第1列の下側のパワー半導体モジュール400b、の順に冷媒が流れるように形成される。
The flow
図3は、電力変換装置100における遮蔽部540を一方の面520側から見た断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
流路形成体500は、その一部に突起形状を有し、この突起形状が遮蔽部540を形成する。遮蔽部540は、配線800を位置決めするためのガイド部550を有する。ガイド部550は、配線800を固定し、配線800を所定位置900に留める。
The flow
電磁ノイズ遮蔽空間900を形成するための部品は、流路形成体500と電力変換装置100の筐体101である。電力変換装置100は小型化を目的として、この電磁ノイズ遮蔽空間900も小型化が求められる。制御信号を伝達するための配線800を所定位置に固定することで、所定位置を電磁ノイズ遮蔽空間900にすべく、流路形成体500と筐体101を近接させて配置し、電力変換装置100の小型化を実現する。
Components for forming the electromagnetic
また、配線800は、流路形成体500へ組付けた後に、この流路形成体500を筐体101へ組付ける。従って、組立作業の簡素化を考慮し、配線800は流路形成体500への組付け時に、所定位置に固定されている必要がある。この固定を行うために、流路形成体500の一部に設けた遮蔽部540に突出部を設けて、この突出部をガイド部550とする。これにより、電力変換装置100の組立作業が簡素化することができる。
In addition, after the
図4は、図1の流路形成体500を一方の面520側から見た斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of the flow
流路形成体500は、パワー半導体モジュール400bを収納するための収納空間560を形成する。パワー半導体モジュール400bは、直流電流1000を交流電流1100に変換する。交流配線400cはパワー半導体モジュール400bに接続され、交流電流1100をモータに伝達する。
The flow
パワー半導体モジュール400bは、流路形成体500に収納して冷却する。流路形成体500におけるパワー半導体モジュール400bを収納する面520には第1回路基板600が配置されるため、パワー半導体モジュール400bによって作られる交流電流1100を出力する交流配線400cは、第1回路基板600と同一面に配置することが難しい。これにより、配線800と交流電流1100を出力する交流配線400cとが、同一空間に存在する事象が起こり、配線800を電磁ノイズの影響から隔離するための遮蔽空間900が必要となる。
The
そこで、パワー半導体モジュール400bは、冷媒による両面冷却を採用し、冷却効率を高め、体積当たり電流容量最大化を図る。高精度に駆動指令を伝達するため、第1回路基板600はパワー半導体モジュール400bに最も近い位置に配置し、流路形成体500へ固定する。パワー半導体モジュール400bが生成する交流電流1100は、交流配線400cを流れ、モータに供給される。
Therefore, the
これにより、パワー半導体モジュール400b冷却効率向上による、電力変換装置100の体積当たり電流容量を向上させることができる。
Thereby, the current capacity per volume of the
図5は、図1における流路形成体500の540が形成された近傍及び筐体101を示した斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the vicinity of the flow
流路形成体500は、筐体101に収納され、前記流路形成体500が有する複数の支持部である第1指示部570及び第2指示部580で筐体101に接続固定される。流路形成体500は電力変換装置100の筐体101で支持されるため、複数以上の固定点(第1指示部570及び第2指示部580)を有する。車両搭載に適合するために、流路形成体500は耐振動性が求められ、前記固定点(第1指示部570及び第2指示部580)間の剛性が必要となる。固定点(第1指示部570及び第2指示部580)間を繋ぐように梁を設けることで剛性を向上させる。
The flow
遮蔽部540は電磁ノイズを遮蔽する機能に加えて、流路形成体固定点(第1指示部570及び第2指示部580)間の梁として、電力変換装置100の耐振動性の向上に貢献する。
In addition to the function of shielding electromagnetic noise, shielding
なお、配線800は、電磁ノイズ遮蔽空間900に留まり易い、形状維持機能と変形性を有することが望ましい。
It is desirable that the
そこで、フレキシブル基板の有する形状維持機能により、配線800は、所定位置900に配置された形状を維持する。さらに、フレキシブル基板の有する変形性により、ガイド部550による配線800の固定作業が簡易化される。これにより、空間利用効率の向上と、組立作業性向上による電力変換装置100の小型化を図ることができる。
Therefore, the
図6は、他の実施例に係る電力変換装置100における遮蔽部540を一方の面520側から見た断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
電磁ノイズの遮蔽は、電磁ノイズ発生源と受信回路の間に遮蔽部540を配置することが基本であるが、遮蔽部540により分断される2つの空間が直接接する面積を小さくすればするほど、遮蔽効果を高めることが可能である。
The shielding of electromagnetic noise is basically to arrange the shielding
遮蔽部540は流路形成体500の一部であり、遮蔽部540を最大限拡大したとしても電力変換装置100の筐体1200に密着させることは困難である。遮蔽部540と前記筐体101との隙間を遮蔽する方法として、筐体101に突起部1210を設け、遮蔽部540で分断する2つの空間同士が接する面積を小さくする。そこで、筐体101は、流路形成体500を収納し、遮蔽部540に向かって突出する突出部1210を有する。これにより、更なる電磁ノイズ遮蔽による、交流電流出力精度の向上を図ることができる。
The shielding
100…電力変換装置、101…筐体、200…入力電圧、300a…出力電圧、300b…出力電圧、300c…出力電圧、400…回路部、400b…パワー半導体モジュール、500…流路形成体、510…流路、520…パワー半導体モジュール400bを収納する面、530…反対側の面、540…遮蔽部、550…ガイド部、570…第1指示部、580…第2指示部、600…第1回路基板、700…第2回路基板、800…配線、900…電磁ノイズ遮蔽空間、1000…直流電流、1100…交流電流、1210…突出部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
冷却冷媒を流す流路(510)を形成する流路形成体(500)と、
前記流路形成体の一方の面(520)と対向位置に配置される第1回路基板(600)と、
前記流路形成体の前記一方の面は反対側の他方の面(530)と対向位置に配置される第2回路基板(700)と、
前記第1回路基板と前記第2回路基板の間に制御信号を伝達するとともに前記流路形成体を跨いで配置される配線(800)と、
前記流路形成体に設けられるとともに前記回路部と前記配線に挟まれた所定位置(900)に配置される遮蔽部(540)と、を備える電力変換装置。 A circuit unit (400) in which the voltage value of the input voltage (200) or the output voltage (300) fluctuates during driving;
A flow path forming body (500) that forms a flow path (510) for flowing cooling refrigerant;
A first circuit board (600) disposed at a position facing one surface (520) of the flow path forming body;
The second circuit board (700), wherein the one surface of the flow path forming body is disposed opposite to the other surface (530) on the opposite side;
A wiring (800) that transmits a control signal between the first circuit board and the second circuit board and is disposed across the flow path forming body;
A power converter comprising: a shielding portion (540) provided in the flow path forming body and disposed at a predetermined position (900) sandwiched between the circuit portion and the wiring.
前記配線を前記所定位置に留まるように規制するガイド部(550)と、を備える電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
And a guide section (550) for restricting the wiring so as to remain at the predetermined position.
前記ガイド部は、前記遮蔽部から突出する電力変換装置。 It is the power converter device 100 of Claim 2, Comprising:
The guide part is a power conversion device protruding from the shielding part.
直流電流(1000)を交流電流(1100)に変換するとともに前記流路形成体に形成された収納空間(510)に収納されるスイッチング回路部(400c)を備え、
前記回路部は、前記交流電流を伝達する交流配線である電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 3,
A switching circuit unit (400c) that converts a direct current (1000) into an alternating current (1100) and is housed in a housing space (510) formed in the flow path forming body;
The power conversion device, wherein the circuit unit is an AC wiring that transmits the AC current.
前記流路形成体は、当該流路形成体を収納する筐体(101)に接続される第1支持部(570)及び第2支持部(580)を有し、
前記遮蔽部は、前記第1支持部と前記第2支持部を繋ぐように、当該第1支持部と当該第2支持部と一体に形成される電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4,
The flow path forming body has a first support portion (570) and a second support portion (580) connected to a housing (101) that houses the flow path forming body,
The said shielding part is a power converter device integrally formed with the said 1st support part and the said 2nd support part so that the said 1st support part and the said 2nd support part may be connected.
前記配線は、フレキシブル基板により構成される電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 5,
The said wiring is a power converter device comprised by a flexible substrate.
前記流路形成体を収納する筐体を備え、
前記筐体は、前記遮蔽部に向かって突出する突出部(1210)を有する電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4 or 6,
A housing for housing the flow path forming body;
The said housing | casing is a power converter device which has a protrusion part (1210) which protrudes toward the said shielding part.
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