JP2019071782A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
インバータは、バッテリ(20)から供給される直流電圧を交流電圧に変換する。
DCDCコンバータは、バッテリ(20)から供給される直流電圧を昇圧または降圧する。
インバータ入力端子は、基準壁部と対向壁部との間でケースを2等分する仮想面に対して、基準壁部側に配置されている。
コンバータ入力端子は、仮想面に対して、対向壁部側に配置されている。
(第1実施形態)
図1に示すように、モータ駆動システムで用いられるモータジェネレータ26、27、および、電力変換装置101が備えられる。
モータジェネレータ26、27は、永久磁石式同期型の3相交流のモータで、例えば、ハイブリッド自動車搭載されるシリーズパラレルハイブリッドシステムに用いられるモータジェネレータである。バッテリ20からの電力で駆動されることによりトルクを発生する電動機としての機能、および、車両の制動時に駆動されて発電する発電機としての機能を兼ね備える。
リアクトル31は、電流の変化に伴って発生する誘起電圧による電気エネルギーを蓄積、および、放出可能である。
昇圧部32は、直列接続された2つのスイッチング素子33、34、および、各スイッチング素子33、34に対して並列に接続された還流ダイオード35、36を含む。
インバータ24、25は、ブリッジ接続される6つのスイッチング素子により構成され、昇圧電圧Vsが印加される。インバータ24、25は、PWM制御や位相制御によって各相のスイッチング素子がオンオフされることにより、直流電圧を三相交流電圧に変換してMG26、27に供給する。
図2に示すように、ノイズフィルタ60は、フィルタ入力端子61、フィルタ出力端子62、コモンモードコンデンサ63、64、ラインコンデンサ65、66、ノーマルモードチョークコイル67、および、コモンモードチョークコイル68を有する。
コモンモードコンデンサ63、64は、Yコンデンサであり、高電位ラインLp2、および、低電位ラインLg2を介して伝導されるコモンモード電流をグランドラインに落とし、コモンモードノイズを抑制する。
ラインコンデンサ65、66は、高電位ラインLp2、および、低電位ラインLg2を介して伝導されるノーマルモードノイズを抑制する。
図3に示すように、DDC80は、フルブリッジ型のDCDCコンバータで、ケース接続端子92、コンバータ出力端子82、スイッチング素子93〜96、トランス83、同期整流素子84、85、リアクトル86、および、平滑コンデンサ90、91を有する。
コンバータ出力端子82は、第1コンバータ出力端子821、および、第2コンバータ出力端子822を含み、自動車のライトやラジオ等の補機に接続される。
フルブリッジ回路の一方の対角線のスイッチング素子93、96と他方の対角線のスイッチング素子94、95とが交互に高速でオンオフし、トランス83の一次コイル87に正負の電圧が交互に印加される。
リアクトル86は、電流の変化に伴って発生する誘起電圧による磁気エネルギーを蓄積、および、放出可能である。
平滑コンデンサ90、91は、ケース接続端子92間、および、コンバータ出力端子82間の電圧を平滑化する。
(作用)
バッテリ20からインバータ入力端子41に、例えば、100〜300Vのバッテリ電圧Vbが印加される。バッテリ電圧Vbが印加されるとき、昇圧コンバータ30が、バッテリ電圧Vbを900V程度に昇圧し、昇圧電圧Vsを生成する。昇圧電圧Vsがインバータ24、25に印加されるとき、インバータ24、25は、力行時、直流電圧を三相交流電圧に変換して、MG26、27に供給する。また、インバータ24、25は、回生時、MG26、27で発電した交流電流を、バッテリ20に充電可能に直流電流に変換する。
範囲Spは、第1インバータ入力端子411から対向壁部402に向かう仮想面Sa、第2インバータ入力端子412から対向壁部402に向かう仮想面Sbおよび対向壁部402の面で形成される投影面である。また、対向壁部402において、範囲Sp外の壁面をSrとする。
ケース40の長手方向に対して、基準壁部401と対向壁部との間で2等分する仮想面をSvとする。仮想面Svは、ケース40が6方向から投影される投影面で最も外側を2等分する仮想面である。なお、対向壁部402は、仮想面Svに対して、基準壁部401の反対側に配置される。
(効果)
第2実施形態の構成では、ケースの壁部の形態を除き、第1実施形態の構成と同様である。
図5に示すように、電力変換装置102のケース42は、共通辺ECで互いに隣接する二つの壁部である基準壁部403、および、隣接壁部404を有する。
図6(b)に示すように、隣接壁部404は、複数の辺E21〜E24によって外形が構成されている。辺E21および辺E24は互いに対向しており、辺E22および辺E23が互いに対向している。基準壁部403および隣接壁部404に共通する辺である辺E11、および、辺E24を共通辺Ecとする。
第3実施形態の構成では、電力変換装置のノイズフィルタの配置を除き、第1実施形態の構成と同様である。
図7に示すように、電力変換装置103のノイズフィルタ160は、コモンモードコンデンサ21およびフィルタコンデンサ22の間に並列して配置されている。このように、インバータ入力端子41からノイズフィルタ160までの距離が近い形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏する。
第4実施形態の構成は、フィルタコンデンサ、および、昇圧コンバータの配置を除き、第1実施形態の構成と同様である。
図8に示すように、電力変換装置104のフィルタコンデンサ122は、コンバータ入力端子81側で、昇圧コンバータ130およびノイズフィルタ60の間に配置され、ノイズフィルタ60と並列して配置されている。
第5実施形態の構成は、フィルタコンデンサの配置を除き、第1実施形態の構成と同様である。
図9に示すように、電力変換装置105のフィルタコンデンサ222は、インバータ24、25およびノイズフィルタ60の間に配置され、ノイズフィルタ60と並列して配置されている。このように、インバータ入力端子41からフィルタコンデンサ122までの距離が離れた形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏する。
第6実施形態の構成では、電力変換装置のインバータ入力端子からコンバータ入力端子までの配線の経路を除き、第4実施形態の構成と同様である。
図10に示すように、電力変換装置106の第1インバータ入力端子411からノイズフィルタ60までの高電位ラインLp4および低電位ラインLg4をそれぞれ1本の導線で直接接続する。第1インバータ入力端子411からノイズフィルタ60の入力端までの高電位ラインLp4およびノイズフィルタ60の出力端から第2インバータ入力端子412までの低電位ラインLg4がケース40の壁部405側で互いに並走している。第6実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏する。
第7実施形態の構成では、電力変換装置のインバータ入力端子からコンバータ入力端子までの配線の経路を除き、第5実施形態の構成と同様である。
図11に示すように、電力変換装置107の第1インバータ入力端子411からフィルタコンデンサ222までの高電位ラインLp5および低電位ラインLg5を1本の導線で直接接続する。第1インバータ入力端子411からフィルタコンデンサ222の入力端までの高電位ラインLp5および低電位ラインLg5がケース40の壁部406側で互いに並走している。第7実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏する。
(i)DDCは、本実施形態においてバッテリから印加される電圧を降圧する降圧コンバータであるが、バッテリから印加される電圧を昇圧する昇圧コンバータとしての機能としてもよい。第1実施形態と同様の効果を奏する。
(ii)図12に示すように、DDC80は、ケースの内部に収容されてもよい。また、バッテリも同様に、ケースの内部に収容されてもよい。第1実施形態と同様の効果を奏する。
(iv)DDCは、プッシュブル型のDCDCコンバータを用いてもよい。DCDCコンバータの型式に問わず、第1実施形態と同様の効果を奏する。
(v)ケースは、6方向から取り囲む直方体でなくてもよい。階段状もしくは台形等の多角形を底面とする柱状体、または、半円柱もしくは扇形柱とする曲面を有してもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
24、25 ・・・インバータ、
40 ・・・ケース、 401〜404 ・・・壁部、
41 ・・・インバータ入力端子、
80 ・・・DCDCコンバータ、
81 ・・・コンバータ入力端子。
Claims (2)
- バッテリ(20)から供給される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ(24、25)と、
前記バッテリから供給される直流電圧を昇圧または降圧するDCDCコンバータ(80)と、
前記インバータを6方向から取り囲む複数の壁部(401〜404)、前記バッテリからの電力線が接続され前記インバータに電圧を入力するインバータ入力端子(41)、および、前記DCDCコンバータへの電力線が接続され前記DCDCコンバータに電圧を入力するコンバータ入力端子(81)を有するケース(40)と、
を備え、
複数の前記壁部において、互いに対向して配置される2つの前記壁部を基準壁部(401)および対向壁部(402)とすると、
前記インバータ入力端子は、前記基準壁部と前記対向壁部との間で前記ケースを2等分する仮想面(Sv)に対して、前記基準壁部側に配置され、
前記コンバータ入力端子は、前記仮想面に対して、前記対向壁部側に配置され、
前記インバータは、前記インバータ入力端子および前記コンバータ入力端子を結ぶ仮想線(Iv)上に設けられている電力変換装置。 - 前記バッテリおよび前記インバータの間に、前記バッテリから供給される直流電圧を昇圧し、前記インバータに出力する昇圧コンバータ(30)をさらに備え、
前記昇圧コンバータは、電気エネルギーを蓄積および放出可能なリアクトル(31)と直列接続されたスイッチング素子(33、34)を含む昇圧部(32)とを有し、
前記昇圧部は、前記インバータ入力端子および前記コンバータ入力端子を結ぶ仮想線(Iv)上に設けられている請求項1に記載の電力変換装置。
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