JP2018042455A

JP2018042455A - 電力スイッチング装置

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Publication number: JP2018042455A
Application number: JP2017171345A
Authority: JP
Inventors: ペイ−アイヨウ; Pei-Ai You; ハオスン; Hao Sun; ジン−ファチャン; Jin-Fa Zhang
Original assignee: Delta Electronics Thailand PCL
Current assignee: Delta Electronics Thailand PCL
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2037-09-06
Also published as: TWI653164B; TW201811592A; CN107809172A; JP6431151B2; CN107809172B

Abstract

【課題】電力スイッチング装置を提供する。【解決手段】対向する第１の表面及び第２の表面を有する放熱ベースと、第１の表面に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体と、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体に電気的に接続されるように、第１の表面に設けられる車載型充電器回路板組立体と、一端がＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体に接続され、他端が車載型充電器回路板組立体に接続される少なくとも１つの電線と、を備え、全体の体積を効果的に小さくすることができる電力スイッチング装置。【選択図】図３

Description

本発明は、電力スイッチング装置に関し、特に、電気自動車用の電力スイッチング装置に関する。

電気自動車は、その高効率、省エネルギー、低ノイズ、ゼロ排出の顕著な特徴で、省エネルギー・環境保護の点で比較にならない優勢を持っている。近年、世界にわたって、電気自動車用の動力電池、モータ、制御システム、車載型充電器等の中心で肝心な技術は、大きな進展をみせ、製品の安全性、信頼性、寿命が明らかに向上し、コストもある程度に制御される。ハイブリッド車、完全な電気自動車は、次第に実用化及び産業の小型化段階に進んでいるので、電気自動車は、世界自動車産業発展の戦略方向になっている。

電気自動車の肝心な組み合せ部材の一つとして、電気自動車の充電器は、その入力端が入力線を介して電網から交流電力を受信して、その出力端から高圧直流電力を出力し、車載高圧電池パック（ＢａｔｔｅｒｙＰａｃｋ）に充電サービスを提供し、自体の通信インタフェースによって電池管理システム（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）とリアルタイムに対話通信する電力スイッチング装置である。車載型充電器の総合性能の向上及びコスト制御は、従来から電気自動車の大規模の量産を制限する影響要素の一つであり、その電気性能、構造設計及び熱管理のレベルが車載型充電器性能を総合的に評価及び判断する場合の最も肝心な指標の一つである。

本発明の一方は、電力スイッチング装置に関する。電力スイッチング装置は、放熱ベースと、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体と、車載型充電器回路板組立体と、少なくとも１つの電線と、を備える。放熱ベースは、対向する第１の表面及び第２の表面を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体は、第１の表面に設けられる。車載型充電器回路板組立体は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体に電気的に接続され、且つ第１の表面に設けられる。電線は、一端がＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体に接続され、他端が車載型充電器回路板組立体に接続される。

１つ又は複数の実施形態において、電力スイッチング装置は、第１の表面に設けられる電磁干渉コントローラ回路板組立体を更に備える。

１つ又は複数の実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体は、電磁干渉コントローラ回路板組立体と並列して配置されるように、車載型充電器回路板組立体の下に設けられる。

１つ又は複数の実施形態において、電力スイッチング装置は、トップキャップを更に備える。このトップキャップは、第１の表面を被覆し、第１の表面との間に空間があり、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体と車載型充電器回路板組立体とが何れも空間内に位置する。

１つ又は複数の実施形態において、放熱ベースは、少なくとも一部が第２の表面に位置する流路を有する。電力スイッチング装置は、流路を封止する封止部材を更に備える。

１つ又は複数の実施形態において、封止部材は、スタンピング部材である。

１つ又は複数の実施形態において、電力スイッチング装置は、放熱ベースに接続され、放熱ベースとの間に封止部材の少なくとも一部がある配電器を更に備える。

１つ又は複数の実施形態において、放熱ベースは、少なくとも一部が第２の表面に位置する流路を有する。電力スイッチング装置は、放熱ベースに接続され、流路を封止する底板を有する配電器を更に備える。

１つ又は複数の実施形態において、配電器は、少なくとも１つの側壁を有する。この側壁は、底板と共に収納空間を形成し、且つ底板が更に側壁の収納空間から離れる側から突出する。

１つ又は複数の実施形態において、側壁と底板とは、一体成形する。

１つ又は複数の実施形態において、放熱ベースは、第１の表面と第２の表面を貫通する貫通孔を有する。電力スイッチング装置は、貫通孔を囲むように、少なくとも一部が第２の表面に位置する封止リングを更に備える。

以上をまとめると、本発明の上記実施形態は、従来の先行技術と比べると、少なくとも下記メリットを有する。

（１）ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体と車載型充電器回路板組立体とが何れも放熱ベースの同側に位置するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体、車載型充電器回路板組立体と放熱ベースの相対的な位置がより緊密になり、電力スイッチング装置全体の体積が効果的に小さくなる。

（２）配電器が接熱ベースに続散され、且つ封止部材の少なくとも一部が放熱ベースと配電器との間に位置し、つまり、封止部材が放熱ベースの流路を封止すると共に、配電器を接続するので、電力スイッチング装置全体の構造が簡単化される。

（３）配電器が放熱ベースの流路を封止する底板を有するため、配電器の一部分として、底板は、同時に放熱ベースの流路を封止することに用いることができる。このように、電力スイッチング装置全体の構造が簡単化される。また、配電器の製造過程において、配電器のケースを鋳造金型によって製造することができるので、金型の開発コストを効果的に低下させる。

本発明の一実施形態による電力スイッチング装置の組合図である。図１の電力スイッチング装置を示す上面分解図である。図１の電力スイッチング装置を示す下面分解図である。図１の線分Ｘに沿う断面図である。図１の放熱ベース及び配電器を示す下面分解図である。図５の範囲Ｍの一部を示す拡大図である。図１の配電器を示す拡大図である。本発明の別の実施形態による放熱ベース及び配電器を示す下面分解図である。図８の線分Ｙに沿う断面図である。本発明のまた一つの実施形態による電力スイッチング装置を示す組合図である。

以下、本発明の実施形態をよりよく理解させるために、実施例を挙げて添付図面に合わせて詳しく説明するが、提供された実施例は本発明の範囲を制限するためのものではなく、構造操作に対する記述もその実行順序を制限するためのものではない。素子から改めて組み合わせられた如何なる構造、及びそれによる同等効果を持つ装置は、いずれも本発明の範囲に含まれる。また、業界の基準及び常法によると、図面は、説明するためのものだけであり、原サイズ通りに描かれたものではない。説明のために、実用において、各特徴的なサイズを任意に拡大又は減少してもよい。容易に理解させるために、下記では、同一の素子に同一の記号を付けて説明する。

全体の明細書と特許請求範囲に用いる用語（ｔｅｒｍｓ）は、特に説明のない限り、通常、この分野で、この開示の内容と特殊内容に使用される各用語の一般的な意味を持つ。当業者へ本開示に関する記述に対する規定外の案内を提供するように、本開示を記述するためのある用語について、以下又はこの明細書の別所で検討する。

また、本発明に用いる「備える」、「含む」、「有する」、「含有する」等の言葉は、何れも開放的な用語であり、つまり「備えるが、それに限定されない」という意味を含む。また、本発明に用いる「及び／又は」は、関連する列挙項の１つ又は複数の何れの１つ及びそのすべての組み合わせを含む。

本発明において、素子が「接続」又は「結合」されると言われる場合、「電気的に接続」又は「電気的に結合」を指すことができる。「接続」又は「結合」は、２つ又は複数の素子同士の互いの協同操作又は対話を表すこともできる。また、本発明では、「第１の」、「第２の」等の用語で異なる素子を示すが、この用語は、同一の技術用語で述べられる素子又は操作を区別するためのものだけである。上下文で明示しない限り、この用語は、順序又は順位を特に指示又は示唆するものではなく、本発明を限定するためのものでもない。

図１を参照されたい。図１は、本発明の一実施形態による電力スイッチング装置１００を示す組合図である。電力スイッチング装置１００は、電気自動車（未図示）に取り付けられる。地面の交流電網がケーブルを介して電気自動車の電池セットに電気的に接続されて、電気自動車に充電する。

図２〜３を参照されたい。図２は、図１の電力スイッチング装置１００を示す上面分解図である。図３は、図１の電力スイッチング装置１００を示す下面分解図である。図２〜３に示すように、電力スイッチング装置１００は、放熱ベース１１０と、ＤＣ／ＤＣ（ｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｔｏｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔ；ＤＣ／ＤＣ）コンバータ１２０と、車載型充電器（ｏｎｂｏａｒｄｃｈａｒｇｅｒｍｏｄｕｌｅ；ＯＢＣＭ）回路板組立体１３０と、少なくとも１つの電線１２５と、を備える。放熱ベース１１０は、対向する第１の表面１１１及び第２の表面１１２を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０が放熱ベース１１０の第１の表面１１１に設けられる。車載型充電器回路板組立体１３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０に電気的に接続されるように、放熱ベース１１０の第１の表面１１１に設けられる。電線１２５は、一端１２５ａがＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０に接続され、他端１２５ｂが車載型充電器回路板組立体１３０に接続されるので、車載型充電器回路板組立体１３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０に電気的に接続される。

つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０と車載型充電器回路板組立体１３０とは、何れも放熱ベース１１０の第１の表面１１１に設けられ、つまり、何れも放熱ベース１１０の同側に位置する。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０、車載型充電器回路板組立体１３０と放熱ベース１１０の相対的な位置がより緊密になり、電力スイッチング装置１００全体の体積が効果的に小さくなる。

図４を参照されたい。図４は、図１の線分Ｘに沿う断面図である。具体的には、図４に示すように、本実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０は、更に、少なくとも一部が車載型充電器回路板組立体１３０の下に設けられ、且つ高圧直流電力の出力ダイオード１３５に近いので、電力スイッチング装置１００の構造密度を増加し、電力スイッチング装置１００における流路１１３（図１〜４に示せず、図５〜６参照）の配置に寄与し、電力スイッチング装置１００のパワー密度を向上させることができる。

更に言うと、図２〜３に示すように、電力スイッチング装置１００は、電磁干渉コントローラ回路板組立体１４０を更に備える。本実施形態において、電磁干渉コントローラ回路板組立体１４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０と並列して配置されるように、放熱ベース１１０の第１の表面１１１に設けられるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０及び車載型充電器回路板組立体１３０と共に放熱ベース１１０の同側に位置する。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０、車載型充電器回路板組立体１３０、電磁干渉コントローラ回路板組立体１４０と放熱ベース１１０の相対的な位置がより緊密になり、電力スイッチング装置１００全体の体積が効果的に小さくなる。

なお、図１〜４に示すように、電力スイッチング装置１００は、トップキャップ１５０を更に備える。トップキャップ１５０は、放熱ベース１１０の第１の表面１１１を被覆し、第１の表面１１１との間に空間Ｓがある。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０、車載型充電器回路板組立体１３０及び電磁干渉コントローラ回路板組立体１４０の何れも空間Ｓ内に位置する。

図５を参照されたい。図５は、図１の放熱ベース１１０及び配電器１７０を示す下面分解図である。図５に示すように、放熱ベース１１０は、少なくとも一部が第２の表面１１２に位置する流路１１３を有する。本実施形態において、流路１１３は、冷却液（未図示）を流通させて、電力スイッチング装置１００の運行による熱を持ち去ることに好適に用いる。冷却液が流路１１３からあふれ出る可能性を低減させるために、電力スイッチング装置１００は、流路１１３を封止する封止部材１６０を更に備える。封止部材１６０は、スタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）の手段で製造されるスタンピング部材であってよい。例としては、封止部材１６０の素材は、アルミニウム材ＡＬ５０５２であってよいが、本発明はそれに限定されない。

なお、図１〜５に示すように、電力スイッチング装置１００は、配電器（ＰｏｗｅｒＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＵｎｉｔ；ＰＤＵ）１７０を更に備える。本実施形態において、構造から言うと、配電器１７０は放熱ベース１１０に接続される。また、図５に示すように、封止部材１６０の少なくとも一部が放熱ベース１１０と配電器１７０との間に位置する。つまり、封止部材１６０は、放熱ベース１１０の流路１１３を封止すると共に、配電器１７０をねじ穴及びボルトによってその上に設けるので、電力スイッチング装置１００全体の構造が簡単化される。実際に適用する場合、配電器１７０のケースは、ダイカスト（ｄｉｅ−ｃａｓｔｉｎｇ）の手段で製造されてよい。

また、図５に示すように、放熱ベース１１０は貫通孔１１４を有する。貫通孔１１４は、第１の表面１１１（図２参照）と第２の表面１１２を貫通し、ワイヤ（未図示）を通させて、電力スイッチング装置１００を電気的に接続し、且つ配電器１７０とＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体１２０及び車載型充電器回路板組立体１３０とを電気的に接続することに好適に用いる。

図６を参照されたい。図６は、図５の範囲Ｍの一部を示す拡大図である。冷却液が貫通孔１１４に流れて電力スイッチング装置１００の運行に影響を与えることを避けるために、図６に示すように、電力スイッチング装置１００は、貫通孔１１４を囲むように、少なくとも一部が放熱ベース１１０の第２の表面１１２に位置する封止リング１８０を更に備える。このように、冷却液が貫通孔１１４に流れる可能性は効果的に低下し、電力スイッチング装置１００の使用寿命もそれにより効果的に増加する。

図７を参照されたい。図７は、図１の配電器１７０を示す拡大図である。図７に示すように、配電器１７０の放熱ベース１１０（図１〜６参照）に向かう一面に貫通孔１７５を有し、貫通孔１７５の位置が放熱ベース１１０の貫通孔１１４（図５〜６参照）に対応するため、貫通孔１１４を通すワイヤは、貫通孔１７５を通し、配電器１７０内に電気的に接続されることもできる。

図８を参照されたい。図８は、本発明の別の実施形態による放熱ベース１１０及び配電器１７０を示す下面分解図である。本実施形態において、図８に示すように、配電器１７０は、放熱ベース１１０の流路１１３を封止する底板１７１を有する。つまり、配電器１７０の一部として、底板１７１は、同時に放熱ベース１１０の流路１１３を封止することに用いることができる。このように、電力スイッチング装置１００全体の構造が簡単化される。また、配電器１７０の製造過程において、配電器１７０のケースと底板１７１とを単一の鋳造金型によって製造することができるので、金型の開発コストを効果的に低下させる。

図９を参照されたい。図９は、図８の線分Ｙに沿う断面図である。具体的には、図９に示すように、配電器１７０は、少なくとも１つの側壁１７２を有する。側壁１７２と底板１７１とは、共に収納空間Ａを形成する。底板１７１は、更に、側壁１７２の収納空間Ａから離れる一側から突出する。このように、上記で述べたように、底板１７１は、放熱ベース１１０の流路１１３を封止することができる（図８参照）。側壁１７２と底板１７１との構造強度を更に向上させるために、側壁１７２と底板１７１とは、更に、一体成形する構造になってよいが、本発明はそれに限定されない。

図１０を参照されたい。図１０は、本発明のまた一つの実施形態による電力スイッチング装置１００を示す組合図である。実際的に適用する場合、放熱ベース１１０がその中にヒューズ（未図示）を有し、配電器１７０内に継電器（未図示）を有しない場合、配電器１７０は、放熱ベース１１０の体積に対して、効果的に小さくなる。この場合、図１０に示すように、配電器１７０は、配電器１７０のハウジングに位置する複数の取付フランジ１７３を有してよい。取付フランジ１７３は、放熱ベース１１０におけるねじ穴及び封止部材１６０の貫通孔（図１０において、放熱ベース１１０におけるねじ穴及び封止部材１６０の貫通孔の何れも取付フランジ１７３により遮られる）に対応する貫通孔１７４を有する。このように、使用者は、例えばネジのようなロック部材１９０によって、貫通孔１７４をねじ穴に対して固定し、次に、配電器１７０を放熱ベース１１０に簡単で容易に固定することができる。このように、配電器１７０の異なる機能要求に応じて、ユーザは、依然として放熱ベース１１０の同一のケースを利用して、金型コストと単価を効果的に低下させることができる。本実施形態において、図８に示すように、取付フランジ１７３は３つであってよいが、本発明はそれに限定されない。

以上をまとめると、本発明の技術案は、従来の技術と比べると、明らかなメリット及び有益な効果を有する。上記技術方法によって、相当な技術進歩を達成させることができ、且つ産業上の広範な利用価値を持ち、少なくとも下記メリットを有する。

（２）配電器が接熱ベースに続散され、且つ封止部材の少なくとも一部が放熱ベースと配電器との間に位置し、つまり、封止部材が放熱ベースの流路を封止すると共に、配電器に接続するので、電力スイッチング装置全体の構造が簡単化される。

（３）配電器が放熱ベースの流路を封止する底板を有するため、配電器の一部分として、底板は、同時に放熱ベースの流路を封止することに用いることができる。このように、電力スイッチング装置全体の構造が簡単化される。また、配電器の製造過程において、配電器のケースを単一の鋳造金型によって製造することができるので、金型の開発コストを効果的に低下させる。

当業者であれば、開示された実施例によって達成された１つ又は複数前記例のメリットを容易に理解することができる。本明細書を読んだ後、当業者は、ここで開示された内容に多種の変更、置換、同等物及び多種の他の実施例を加えることができる。そのため、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲を主とする。

１００電力スイッチング装置
１１０放熱ベース
１１１第１の表面
１１２第２の表面
１１３流路
１１４、１７４、１７５貫通孔
１２０ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体
１２５ａ一端
１２５ｂ他端
１３０車載型充電器回路板組立体
１３５出力ダイオード
１４０電磁干渉コントローラ回路板組立体
１５０トップキャップ
１６０封止部材
１７０配電器
１７１底板
１７２側壁
１７３取付フランジ
１８０封止リング
１９０ロック部材
Ａ収納空間
Ｍ範囲
Ｓ空間
Ｘ、Ｙ線分

Claims

対向する第１の表面及び第２の表面を有する放熱ベースと、
前記第１の表面に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体と、
前記第１の表面に設けられる車載型充電器回路板組立体と、
一端がＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体に接続され、他端が車載型充電器回路板組立体に接続される少なくとも１つの電線と、
を備えることを特徴とする電力スイッチング装置。
前記第１の表面に設けられる電磁干渉コントローラ回路板組立体を更に備える請求項１に記載の電力スイッチング装置。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体は、前記車載型充電器回路板組立体の下に設けられ、前記電磁干渉コントローラ回路板組立体と並列して配置される請求項２に記載の電力スイッチング装置。
前記第１の表面を被覆し、前記第１の表面との間に空間があり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路板組立体と前記車載型充電器回路板組立体との何れも前記空間内にあるトップキャップを更に備える請求項１〜３の何れか１項に記載の電力スイッチング装置。
前記放熱ベースは、少なくとも一部が前記第２の表面に位置する流路を有し、
前記流路を封止する封止部材を更に備える請求項１〜４の何れか１項に記載の電力スイッチング装置。
前記封止部材は、スタンピング部材である請求項５に記載の電力スイッチング装置。
前記放熱ベースに接続され、前記放熱ベースとの間に前記封止部材の少なくとも一部がある配電器を更に備える請求項５に記載の電力スイッチング装置。
前記放熱ベースは、少なくとも一部が前記第２の表面に位置する流路を有し、
前記放熱ベースに接続され、前記流路を封止する底板を有する配電器を更に備える請求項１〜４の何れか１項に記載の電力スイッチング装置。
前記配電器は、少なくとも１つの側壁を有し、前記側壁と前記底板と共に収納空間を形成し、且つ前記底板が更に前記側壁の前記収納空間から離れる一側から突出する請求項８に記載の電力スイッチング装置。
前記側壁と前記底板とは、一体成形する請求項９に記載の電力スイッチング装置。
前記放熱ベースは、前記第１の表面と前記第２の表面を貫通する貫通孔を有し、
前記貫通孔を囲むように、少なくとも一部が前記第２の表面に位置する封止リングを更に備える請求項１〜１０の何れか１項に記載の電力スイッチング装置。