JP2019092329A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter.
電力変換装置は、ケース内に種々の電子部品を収容してなる。そして、例えば、特許文献1に開示されているように、電子部品の温度等の物理量を管理等すべく、温度センサ等の物理量センサを有するものがある。物理量センサは、ケーブル等の配線によって制御基板に接続される。
The power converter is configured by housing various electronic components in a case. Then, for example, as disclosed in
しかしながら、ケース内における、物理量センサ、制御基板、他の部品等の位置関係等によっては、物理量センサと制御基板との間の配線を配策するにあたり、スペースを確保することが困難となる場合もある。これにより、電力変換装置の小型化が困難となるおそれがある。 However, depending on the physical relationship of the physical quantity sensor, the control board, other components, etc. in the case, it may be difficult to secure a space in arranging the wiring between the physical quantity sensor and the control board. is there. This may make it difficult to miniaturize the power converter.
また、制御基板には、種々の電子部品が接続される。そのため、物理量センサの配線を接続するためだけに制御基板の領域を確保すると、その分、制御基板の面積を大きくすることとなる。制御基板の大型化は、電力変換装置の小型化において不利となり得る。
このように、電力変換装置においては、物理量センサを設けることに伴って、小型化が困難となるという課題がある。
In addition, various electronic components are connected to the control substrate. Therefore, if the area of the control substrate is secured only for connecting the wiring of the physical quantity sensor, the area of the control substrate will be increased accordingly. The increase in size of the control board can be disadvantageous in the miniaturization of the power conversion device.
As described above, in the power conversion device, there is a problem that miniaturization is difficult as the physical quantity sensor is provided.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、小型化しやすい電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power converter that is easy to miniaturize.
本発明の一態様は、電子部品(2)と、
該電子部品に関する物理量を検出する物理量センサ(3)と、
上記電子部品を収容すると共に開口部(41)を備えたケース(4)と、
上記開口部を閉塞するカバー(5)と、
上記カバーによる上記開口部の閉塞状態を検出するインターロック機構(6)と、
上記物理量センサ及び上記インターロック機構と電気的に接続される制御基板(7)と、を有し、
上記物理量センサと上記インターロック機構とは、互いに直列接続されている、電力変換装置(1)にある。
One aspect of the present invention is an electronic component (2),
A physical quantity sensor (3) for detecting a physical quantity related to the electronic component;
A case (4) that accommodates the electronic component and has an opening (41);
A cover (5) closing the opening;
An interlock mechanism (6) for detecting a closed state of the opening by the cover;
A control substrate (7) electrically connected to the physical quantity sensor and the interlock mechanism;
The physical quantity sensor and the interlock mechanism are in the power converter (1) connected in series with each other.
上記電力変換装置においては、上記物理量センサと上記インターロック機構とは、互いに直列接続されている。それゆえ、物理量センサとインターロック機構とを共通の配線によって、上記制御基板に接続することができる。これにより、電力変換装置のケース内における配線の配策スペースを小さくすることができる。また、制御基板の小型化も可能となる。その結果、電力変換装置の小型化が容易となる。 In the power converter, the physical quantity sensor and the interlock mechanism are connected in series with each other. Therefore, the physical quantity sensor and the interlock mechanism can be connected to the control substrate by the common wiring. Thereby, the routing space of the wiring in the case of a power converter device can be made small. In addition, the control board can be miniaturized. As a result, the power converter can be easily miniaturized.
以上のごとく、上記態様によれば、小型化しやすい電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As described above, according to the above aspect, it is possible to provide a power converter that is easy to miniaturize.
The reference numerals in parentheses described in the claims and the means for solving the problems indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and the technical scope of the present invention is limited. It is not a thing.
(実施形態1)
電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図9を参照して説明する。
電力変換装置1は、図1〜図3に示すごとく、電子部品としてのリアクトル2と、物理量センサとしての温度センサ3と、ケース4と、カバー5と、インターロック機構6と、制御基板7と、を有する。
(Embodiment 1)
Embodiments according to a power converter will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
As shown in FIGS. 1 to 3, the
温度センサ3は、リアクトル2の温度を検出するセンサである。つまり、温度センサ3は、電子部品に関する物理量を検出する物理量センサの一種である。なお、本実施形態においては、温度センサ3として、温度の変動に伴って電気抵抗が変動するサーミスタ素子を用いることができる。
The
ケース4は、リアクトル2を収容すると共に開口部41を備えている。カバー5は、開口部41を閉塞する部材である。インターロック機構6は、カバー5による開口部41の閉塞状態を検出する。制御基板7は、温度センサ3及びインターロック機構6と電気的に接続される。
The
そして、温度センサ3とインターロック機構6とは、互いに直列接続されている。すなわち、図4に示すごとく、温度センサ3の2つの電極に接続された配線113は、インターロック機構6に接続されている。また、インターロック機構6は2つの配線117によって制御基板7に接続されている。そして、温度センサ3の一対の電極が、インターロック機構6を介して、制御基板7に接続されている。すなわち、温度センサ3は、インターロック機構6に対して、制御基板7と反対側に接続されている。
The
本実施形態において、インターロック機構6は、第1コネクタ対61と第2コネクタ対62とを有する。第1コネクタ対61は、制御基板7に電気的に接続された基板側コネクタ611と、該基板側コネクタ611に接続されるカバー側第1コネクタ612とを有する。第2コネクタ対62は、温度センサ3に電気的に接続されたセンサ側コネクタ621と、該センサ側コネクタ621に接続されるカバー側第2コネクタ622とを有する。カバー側第1コネクタ612とカバー側第2コネクタ622とは、カバー5に固定されていると共に互いに導通している。
In the present embodiment, the
第1コネクタ対61は、基板側コネクタ611とカバー側第1コネクタ612とが嵌合して電気的に接続されるよう構成されている。第2コネクタ対62は、センサ側コネクタ621とカバー側第2コネクタ622とが嵌合して電気的に接続されるよう構成されている。各コネクタ、すなわち、基板側コネクタ611、カバー側第1コネクタ612、センサ側コネクタ621、及び、カバー側第2コネクタ622は、それぞれ2つの端子を備えている。
The
図1、図3に示すごとく、基板側コネクタ611及びセンサ側コネクタ621は、共に、開口部41に対向するように配置されている。図3、図5に示すごとく、カバー側第1コネクタ612及びカバー側第2コネクタ622は、カバー5におけるケース4側の面に配されている。そして、カバー側第1コネクタ612及びカバー側第2コネクタ622は、ケース4の内側を向いている。
As shown in FIGS. 1 and 3, both the
カバー5が開口部41を塞ぐようにケース4に適切に固定された状態において、図2〜図4に示すごとく、2組のコネクタ対61、62が、それぞれ接続される。これにより、制御基板7とインターロック機構6と温度センサ3とが、互いに電気的に接続される。これにより、制御基板7に搭載もしくは接続された制御部と、インターロック機構6及び温度センサ3との間が電気的につながる。これにより、カバー5がケース4に適切に取り付けられた状態であることが検出される。また、温度センサ3からの検出信号が、制御部へ送られる。
In a state where the
一方、カバー5がケース4に適切に固定されていない状態においては、2組のコネクタ対61、62が、それぞれ接続された状態とならない。例えば、図5に示すごとく、カバー5がケース4から外れた状態においては、図6に示すごとく、2組のコネクタ対61、62が、共に外れた状態となる。少なくともいずれか一方のコネクタ対61、62が外れた状態においては、制御基板7とインターロック機構6と温度センサ3との間に閉回路は形成されない。これにより、カバー5がケース4に適切に取り付けられていないことが検出される。また、温度センサ3からの検出信号は、制御部へ送られない。
On the other hand, when the
なお、温度センサ3の信号及びインターロック機構6の信号を処理する制御部は、制御基板7に搭載されていても、他の部位に配されて制御基板7に接続されていてもよい。後者の場合、図1、図2に示すごとく制御基板7に搭載された低圧コネクタ71を介して、電力変換装置1の外部の制御部に、上記信号を送ることができるよう構成することもできる。
The control unit that processes the signal of the
温度センサ3とインターロック機構6と制御基板7からなる検出回路の一例を、図7に示す。なお、同図は、カバー5が外れた状態に相当する回路図である。
同図に示すように、サーミスタ素子からなる温度センサ3の両端子は、インターロック機構6を介して、制御基板7に接続されている。制御基板7には、検出回路の一部である、プルアップ抵抗Rが設けてある。温度センサ3の一方の端子は、インターロック機構6を介して、プルアップ抵抗Rの一端に接続されている。温度センサ3の他方の端子は、インターロック機構6を介して、制御基板7における接地配線に接続されている。
An example of a detection circuit comprising the
As shown in the figure, both terminals of the
また、プルアップ抵抗Rとインターロック機構6との間から、温度センサ3の出力電圧Vthを引き出す出力端子が設けてある。制御基板7に搭載もしくは接続された制御部は、出力電圧Vthを検出する。また、プルアップ抵抗Rにおける温度センサ3と反対側の端子に、印加電圧Vpが印加される。
In addition, an output terminal for extracting the output voltage Vth of the
カバー5がケース4に適切に取り付けられている状態においては、温度センサ3における温度に応じた抵抗値と、プルアップ抵抗Rの抵抗値との関係に基づき、上記温度に応じた出力電圧Vthが検出される。すなわち、図8に示すような温度と出力電圧Vthとの関係にしたがって、出力電圧Vthが得られる。同図に示すように、温度が高いと、温度センサ3の抵抗値が低く、比較的低い出力電圧Vthが検出される。また、温度が低いと、温度センサ3の抵抗値が高く、比較的高い出力電圧Vthが検出される。
In the state where
また、カバー5がケース4に適切に取り付けられず、インターロック機構6におけるいずれかのコネクタ対61、62が電気的に接続されていない状態においては、閉回路が断線した状態となる。そうすると、温度センサ3における抵抗値が無限大である状態と実質的に同じ状況となる。すなわち、出力電圧Vthは、印加電圧Vpと略同等の値となる。
In addition, when the
そこで、制御部においては、出力電圧Vthの閾値として、上限値VH及び下限値VLを、以下のように設定することが考えられる。例えば、リアクトル2の管理温度の上限温度をTHとしたとき、これに応じた出力電圧Vthが上限値VHとなる。印加電圧Vp以下であって、リアクトル2の使用環境温度において想定される温度の下限値よりも低い温度を、TLとし、これに応じた出力電圧Vthを下限値VLとする。
Therefore, in the control unit, it is conceivable to set upper limit value VH and lower limit value VL as the threshold value of output voltage Vth as follows. For example, when the upper limit temperature of the management temperature of the
以上により、VthがVHを超えたとき、リアクトル2の温度が高くなりすぎていると判断する。一方、VthがVL未満となったとき、インターロック機構6が作動して、カバー5が適切に取り付けられていないと判断する。
As described above, when Vth exceeds VH, it is determined that the temperature of
図1〜図3、図9に示すごとく、ケース4は、リアクトル2が固定された第1ケース体401と、制御基板7が固定された第2ケース体402とを有する。電力変換装置1を組立てる際には、図9に示すごとく、第1ケース体401にリアクトル2を、他の部品と共に組み付ける。また、第2ケース体402に、制御基板7及び端子台12を、他の部品と共に組み付ける。その後、第1ケース体401と第2ケース体402とを互いに固定する。これにより、ケース4内に、リアクトル2、制御基板7及び端子台12が、図示を省略する他の部品と共に収容された状態となる。
As shown in FIGS. 1 to 3 and 9, the
開口部41は、第1ケース体401に形成されている。開口部41は、第1ケース体401の側壁部43の一部に形成されている。側壁部43は、第1ケース体401と第2ケース体402とが積層された積層方向に直交する方向を向いた壁部である。
The
第2ケース体402には、端子台12が固定されている。インターロック機構6における制御基板7に電気的に接続された基板側コネクタ611が、端子台12に設けられている。端子台12には、一端が基板側コネクタ611を構成する導体配線117が、インサートされている。この導体配線117における他端は、制御基板7に接続されている。
The
端子台12は、電力変換装置1の出力端子(図示略)をも配設してなる。すなわち、端子台12は、出力端子用の端子台とインターロック機構6の基板側コネクタ611用の端子台とを兼ねている。出力端子は、例えば、回転電機に電気的に接続された出力ケーブルのケーブルコネクタ51が接続されるよう構成されている。
The
本実施形態において、図1、図2に示すごとく、カバー5の一部をケーブルコネクタ51によって構成することができる。なお、ケーブルコネクタ51には、部分的に窓部511が開口している。そして、窓部511は、蓋体52によって塞がれている。上述したカバー側第1コネクタ612及びカバー側第2コネクタ622は、いずれも、蓋体52に配設されている。そして、蓋体52内の配線115によって、カバー側第1コネクタ612とカバー側第2コネクタ622とが互いに電気的に接続されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, a part of the
これにより、インターロック機構6は、カバー5の全体が、ケース4に取り付けられていない状態のみならず、蓋体52がケーブルコネクタ51に取り付けられていない状態をも、検出することができる。なお、図3、図5においては、カバー5におけるケーブルコネクタ51及び蓋体52を省略して、簡略化している。
Thus, the
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置1においては、温度センサ3とインターロック機構6とが、互いに直列接続されている。それゆえ、温度センサ3とインターロック機構6とを共通の配線によって、制御基板7に接続することができる。これにより、電力変換装置1のケース4内における配線の配策スペースを小さくすることができる。また、制御基板7の小型化も可能となる。その結果、電力変換装置1の小型化が容易となる。
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described.
In the
インターロック機構6は、第1コネクタ対61と第2コネクタ対62とを有する。第1コネクタ対61は、基板側コネクタ611とカバー側第1コネクタ612とを有する。第2コネクタ対62は、センサ側コネクタ621とカバー側第2コネクタ622とを有する。カバー側第1コネクタ612とカバー側第2コネクタ622とは、カバー5に固定されていると共に互いに導通している。かかる構成により、ケース4に対するカバー5の取付状態を容易かつ確実に検出することができる。
The
ケース4は、リアクトル2が固定された第1ケース体401と、制御基板7が固定された第2ケース体402とを有する。すなわち、温度センサ3と制御基板7とが異なるケース体に固定されている。かかる構成においても、温度センサ3からの信号を簡素な構成にて、制御基板7に送ることができる。
The
開口部41は、第1ケース体401に形成されている。これにより、第2ケース体402に固定された制御基板7と電気的に接続されたコネクタ(すなわち、基板側コネクタ611)を、第1ケース体401の開口部41に対向する位置に配置することとなる。このような構成においても、温度センサ3をインターロック機構6と接続することで、簡素な構成にて温度センサ3を制御基板7に接続することができる。
The
第2ケース体402には、端子台12が固定されており、インターロック機構6における基板側コネクタ611が、端子台12に設けられている。これにより、カバー5に配設したコネクタ(すなわちカバー側第1コネクタ612)を基板側コネクタ611に容易かつ確実に接続することができる。
The
温度センサ3によって温度検出する電子部品は、リアクトル2である。これにより、リアクトル2の温度異常等を容易かつ確実に検出することができる。
The electronic component whose temperature is detected by the
以上のごとく、本実施形態によれば、小型化しやすい電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a power converter that is easy to miniaturize.
(実施形態2)
本実施形態は、図10に示すごとく、インターロック機構6を構成する各コネクタ611、612、621、622が、端子を一つずつ設けた形態である。
本形態においては、図11〜図13に示すごとく、基板側コネクタ611と制御基板7との間の配線117は、一本の配線となる。また、カバー側第1コネクタ612とカバー側第2コネクタ622との接続配線115も、一本となる。さらに、センサ側コネクタ621と温度センサ3との間の配線113も、一本となる。また、温度センサ3と制御基板7とが一本の配線114によって接続されている。
Second Embodiment
In this embodiment, as shown in FIG. 10, the
In the present embodiment, as shown in FIG. 11 to FIG. 13, the
本形態の場合も、図11、図12に示すごとく、カバー5がケース4に適切に取り付けられた状態において、温度センサ3とインターロック機構6と制御基板7とが一つの閉回路を形成する。
Also in the case of this embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, the
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
In addition, it has the same operation effect as
(比較形態)
本比較形態は、図14、図15に示すごとく、インターロック機構6と温度センサ3とを、互いに独立した配線によって、制御基板7に接続した、電力変換装置9の形態である。
(Comparison form)
The present comparison form is a form of the power conversion device 9 in which the
この場合、図14に示すごとく、インターロック機構6と制御基板7とを接続する配線911と、温度センサ3を制御基板7に接続する配線912とが、ケース4内においてそれぞれ引き回されることとなる。そうすると、これらの配線911、912を配策するにあたり、スペースを確保することが困難となる場合もある。これにより、電力変換装置9の小型化が困難となるおそれがある。
In this case, as shown in FIG. 14, a
また、制御基板7には、種々の電子部品が接続される。そのため、インターロック機構6の配線911に加え、温度センサ3の配線912を接続するために制御基板7の領域を確保すると、その分、制御基板7の面積を大きくすることとなる。制御基板7の大型化は、電力変換装置9の小型化において不利となり得る。
In addition, various electronic components are connected to the
これに対して、実施形態1及び実施形態2における電力変換装置1は、温度センサ3とインターロック機構6とを直列接続して、制御基板7に接続している。そのため、上記のような課題を解決して、電力変換装置の小型化を図ることができる。
On the other hand, in the
なお、上記実施形態においては、物理量センサとして温度センサを用いた形態を示したが、物理量センサは、これに限らず、例えば、電圧センサ、電流センサ等、他のセンサとすることもできる。また、温度センサの検出対象を、リアクトルの温度とした形態を示したが、温度センサの検出対象は、これに限らず、例えば、半導体モジュール、コンデンサ等、他の検出対象とすることもできる。 In the above-mentioned embodiment, although a form which used a temperature sensor as a physical quantity sensor was shown, a physical quantity sensor is not restricted to this, for example, can also be used as other sensors, such as a voltage sensor and a current sensor. Although the detection target of the temperature sensor is a temperature of the reactor, the detection target of the temperature sensor is not limited to this, and may be another detection target such as a semiconductor module or a capacitor.
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention.
1 電力変換装置
2 リアクトル(電子部品)
3 温度センサ(物理量センサ)
4 ケース
41 開口部
5 カバー
6 インターロック機構
7 制御基板
1
3 Temperature sensor (physical quantity sensor)
4
Claims (7)
該電子部品に関する物理量を検出する物理量センサ(3)と、
上記電子部品を収容すると共に開口部(41)を備えたケース(4)と、
上記開口部を閉塞するカバー(5)と、
上記カバーによる上記開口部の閉塞状態を検出するインターロック機構(6)と、
上記物理量センサ及び上記インターロック機構と電気的に接続される制御基板(7)と、を有し、
上記物理量センサと上記インターロック機構とは、互いに直列接続されている、電力変換装置(1)。 Electronic parts (2),
A physical quantity sensor (3) for detecting a physical quantity related to the electronic component;
A case (4) that accommodates the electronic component and has an opening (41);
A cover (5) closing the opening;
An interlock mechanism (6) for detecting a closed state of the opening by the cover;
A control substrate (7) electrically connected to the physical quantity sensor and the interlock mechanism;
The power converter (1), wherein the physical quantity sensor and the interlock mechanism are connected in series with each other.
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JP6946960B2 (en) | 2021-10-13 |
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