JP2019140805A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの回路部を隔てるベース部の強度を向上させる。【解決手段】ベース部３０は、ＤＣＤＣコンバータ回路部７０と制御回路基板２０に挟まれる位置に配置される支持部３０ｆを有する。インバータ回路部６０は、ベース部３０の支持部３０ｆとＤＣＤＣコンバータ回路部７０の配列方向９００においてベース部３０とは重ならない位置に配置される。ベース部３０は、支持部３０ｆから制御回路基板２０が配置された側に突出して形成された第１壁３０ａと、支持部３０ｆからＤＣＤＣコンバータ回路部７０が配置された側に突出して形成された第２壁３０ｂとをさらに有する。第２壁３０ｂは、配列方向９００において第１壁３０ａと重なる位置に設けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

本願発明の背景技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、トランスと電気的に接続される高電圧側回路部と、前記トランスと電気的に接続される低電圧側回路部と、前記高電圧側回路部と前記低電圧側回路部を収納する筐体と、前記低電圧側回路部の駆動を制御する制御回路基板と、前記制御回路基板を支持するフレームと、を備え、前記フレームは、前記低電圧側回路部を挟んで、前記筐体の底面と対向する位置に配置され、前記筐体は、前記高電圧側回路部を収納する第１空間と前記低電圧側回路部を構成する回路部品を収納する第２空間とを隔てる第１壁を有し、前記フレームは、前記第１壁の先端に近づく方向に突出した第２壁を形成するＤＣ−ＤＣコンバータが開示されている。

特開２０１４−１３１３７１号公報

特許文献１に記載の技術では、高電圧側回路部と低電圧側回路とを隔てるフレームの強度に関して改善の余地がある。

本発明による電力変換装置は、第１回路部と、第２回路部と、前記第１回路部および前記第２回路部を制御する制御回路基板と、ベース部と、を備え、前記ベース部は、前記第２回路部と前記制御回路基板に挟まれる位置に配置される支持部を有し、前記第１回路部は、前記ベース部の前記支持部と前記第２回路部の配列方向において前記ベース部とは重ならない位置に配置され、前記ベース部は、前記支持部から前記制御回路基板が配置された側に突出して形成された第１壁と、前記支持部から前記第２回路部が配置された側に突出して形成された第２壁と、をさらに有し、前記第２壁は、前記配列方向において前記第１壁と重なる位置に設けられる。

本発明によれば、２つの回路部を隔てるベース部の強度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る電力変換装置の外観斜視図 本発明の一実施形態に係る電力変換装置の分解斜視図 本発明の一実施形態に係る電力変換装置の詳細を説明する図 ベース部の詳細を説明する図 本発明の一実施形態に係る電力変換装置の内部斜視図

以下では、本発明の電力変換装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１の外観斜視図である。図１に示す電力変換装置１は、ＤＣＤＣコンバータ一体型のインバータ装置であり、車両に搭載されて車両駆動用モータに交流電力を供給するために使用される。

図１に示すように、電力変換装置１は、内部に各種部品が格納されるハウジング９０と、ハウジング９０の開口部を塞ぐカバー１０とを備える。ハウジング９０の側面には、内部の部品を冷却するための水路の接続口であるパイプ５と、ハウジング９０内の圧力調整を行うためのブリーザー１５とが設けられている。

図２は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１の分解斜視図である。図２に示すように、電力変換装置１は、制御回路基板２０、ベース部３０、インバータ回路部６０およびＤＣＤＣコンバータ回路部７０をハウジング９０内に有している。これらの部品を収納しているハウジング９０は、カバー１０とロワーカバー１１の間に挟まれている。

制御回路基板２０は、インバータ回路部６０およびＤＣＤＣコンバータ回路部７０を制御する回路基板である。制御回路基板２０は、ベース部３０に固定されている。ベース部３０は金属部品であり、制御回路基板２０と、インバータ回路部６０と、ＤＣＤＣコンバータ回路部７０との間で相互にノイズを抑制するために、これらの間に配置されている。なお、ベース部３０の構造の詳細については後述する。

インバータ回路部６０は、直流電力を交流電力に変換し、車両駆動用モータに交流電力を供給する。インバータ回路部６０は、入力される直流電力を平滑化するコンデンサ４０と、パワー半導体素子を用いて構成され、直流電力を交流電力に変換するためのスイッチング動作を行うパワーモジュール５０と、パワーモジュール５０を駆動させる駆動基板３００とを有する。駆動基板３００は、制御回路基板２０から入力される制御信号に基づいてパワーモジュール５０の駆動制御を行う。

ＤＣＤＣコンバータ回路部７０は、インバータ回路部６０に供給される直流電力を生成するための電圧変換を行う。ＤＣＤＣコンバータ回路部７０は、たとえば、入力される直流電力を交流電力に一旦変換し、トランスを用いてその交流電力を別の電圧による交流電力に電圧変換した後、電圧変換後の交流電力を直流電力に変換する。ＤＣＤＣコンバータ回路部７０は、こうした電圧変換動作を制御するためのＤＣＤＣ駆動回路基板２００を有している。ＤＣＤＣ駆動回路基板２００は、制御回路基板２０から入力される制御信号に基づいてＤＣＤＣコンバータ回路部７０が行う電圧変換動作を制御する。

図３は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１の詳細を説明する図である。図３（ａ）は、カバー１０を外した状態での電力変換装置１の外観斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した断面Ａ−Ａにおける電力変換装置１の断面図である。

図３（ｂ）の断面図においてハッチングで示したベース部３０は、図の左右方向に延在し、ＤＣＤＣコンバータ回路部７０と制御回路基板２０に挟まれる位置に配置される部分である支持部３０ｆと、図の上下方向に延在し、制御回路基板２０およびＤＣＤＣコンバータ回路部７０とインバータ回路部６０にそれぞれ挟まれる位置に配置される部分である第１壁３０ａおよび第２壁３０ｂとを有している。第１壁３０ａは、支持部３０ｆから制御回路基板２０が配置された側に突出して形成されており、第２壁３０ｂは、第１壁３０ａと逆方向、すなわち支持部３０ｆからＤＣＤＣコンバータ回路部７０が配置された側に突出して形成されている。なお、支持部３０ｆは、前述のノイズ抑制機能に加えて、制御回路基板２０を支持する部分としての機能も有している。

図３（ｂ）では、インバータ回路部６０とＤＣＤＣコンバータ回路部７０の範囲をそれぞれ破線枠で囲って示している。インバータ回路部６０の範囲内には、コンデンサ４０、パワーモジュール５０および駆動基板３００が含まれている。ＤＣＤＣコンバータ回路部７０の範囲内には、ＤＣＤＣ駆動回路基板２００が含まれている。インバータ回路部６０は、ハウジング９０内に設置されたケース４６に収容されている。

ケース４６は、インバータ回路部６０とＤＣＤＣコンバータ回路部７０に挟まれた部分に壁４７を有している。すなわち、壁４７はケース４６の一部であり、インバータ回路部６０とＤＣＤＣコンバータ回路部７０の間に形成されている。壁４７には、ベース部３０の第２壁３０ｂの少なくとも一部が収納されるように、凹み部としての溝４７ａが形成されている。ケース４６にはベース部３０が固定される。すなわち、ケース４６はベース部３０の固定部材として機能する。

ここで、ベース部３０の支持部３０ｆとＤＣＤＣコンバータ回路部７０の配列方向を、図３（ｂ）に示す矢印９００の方向に定義すると、この配列方向９００において、制御回路基板２０、ベース部３０およびＤＣＤＣコンバータ回路部７０は、互いに重なる位置に配置されている。これにより、ＤＣＤＣコンバータ回路部７０からのノイズが制御回路基板２０に印加されるのを抑制し、シールド性能を向上させることができる。

一方、インバータ回路部６０は、配列方向９００においてベース部３０とは重ならない位置に配置されている。すなわち、制御回路基板２０とインバータ回路部６０に挟まれる位置にベース部３０の第１壁３０ａが配置されると共に、ＤＣＤＣコンバータ回路部７０とインバータ回路部６０に挟まれる位置にベース部３０の第２壁３０ｂが配置されるようになっている。制御回路基板２０は、第１壁３０ａの先端位置よりも低い位置、すなわち支持部３０ｆ側に近い位置に配置されている。第２壁３０ｂの先端部分は、ケース４６において配列方向９００に沿って延伸するように形成された壁４７に設けられた溝４７ａに収納されている。したがって、インバータ回路部６０からのノイズが制御回路基板２０やＤＣＤＣコンバータ回路部７０に印加されるのを抑制し、シールド性能を向上させることができる。

また、配列方向９００と平行な方向にそれぞれ延在する第１壁３０ａと第２壁３０ｂは、配列方向９００において互いに重なる位置に設けられている。そのため、ベース部３０の強度を向上することができ、その結果、ベース部３０に固定される制御回路基板２０について、振動等の外力に対する強度を向上することができる。

以上説明したように、ベース部３０は、制御回路基板２０とインバータ回路部６０に挟まれる位置に配置される第１壁３０ａと、ＤＣＤＣコンバータ回路部７０とインバータ回路部６０に挟まれる位置に配置される第２壁３０ｂと、ＤＣＤＣコンバータ回路部７０と制御回路基板２０に挟まれる位置に配置されて制御回路基板２０を支持する支持部３０ｆとを有する。これにより、一つのベース部３０を用いてシールド性能と強度の向上を図ることができるため、電力変換装置１の部品点数を削減することができる。

図４は、ベース部３０の詳細を説明する図である。図４（ａ）は、ベース部３０の斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した矢視Ｂ方向から見たときのベース部３０の矢視図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示した断面Ｃ−Ｃにおけるベース部３０の断面図である。

ベース部３０は、前述の第１壁３０ａ、第２壁３０ｂおよび支持部３０ｆに加えて、固定部３０ｃ、間欠部３０ｄおよび間欠部３０ｅを有している。固定部３０ｃは、ベース部３０をケース４６の壁４７に対して固定するための部分であり、中心部に貫通孔が設けられている。この貫通孔を壁４７の対応する位置に設けられたネジ穴に合わせ、ネジ等を介して固定部３０ｃを壁４７に取り付けることで、ベース部３０が壁４７に固定される。間欠部３０ｄは、ＤＣＤＣコンバータ回路部７０と制御回路基板２０とを電気的に接続する配線の干渉を避けるために、第１壁３０ａおよび支持部３０ｆの一部をそれぞれ切り欠いて形成された部分である。間欠部３０ｅは、インバータ回路部６０と制御回路基板２０とを電気的に接続する配線の干渉を避けるために、第１壁３０ａの一部を切り欠いて形成された部分である。

図５は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１の内部斜視図である。第１配線４００は、図４で説明したＤＣＤＣコンバータ回路部７０と制御回路基板２０とを電気的に接続する配線である。第１配線４００は、制御回路基板２０からＤＣＤＣコンバータ回路部７０を制御するために、図２、３に示したＤＣＤＣ駆動回路基板２００と制御回路基板２０の間に接続されている。また、第２配線５００は、図４で説明したインバータ回路部６０と制御回路基板２０とを電気的に接続する配線である。第２配線５００は、制御回路基板２０からインバータ回路部６０を制御するために、図２、３に示した駆動基板３００と制御回路基板２０の間に接続されている。

第１配線４００と第２配線５００は、ベース部３０に設けられた間欠部３０ｄ、３０ｅをそれぞれ通る位置に配置されている。そのため、第１壁３０ａの上を乗り越えて第１配線４００や第２配線５００を配線する必要がない。したがって、電力変換装置１が高さ方向に拡大するのを抑制することができる。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）電力変換装置１は、第１回路部であるインバータ回路部６０と、第２回路部であるＤＣＤＣコンバータ回路部７０と、インバータ回路部６０およびＤＣＤＣコンバータ回路部７０を制御する制御回路基板２０と、ベース部３０とを備える。ベース部３０は、ＤＣＤＣコンバータ回路部７０と制御回路基板２０に挟まれる位置に配置される支持部３０ｆを有する。インバータ回路部６０は、ベース部３０の支持部３０ｆとＤＣＤＣコンバータ回路部７０の配列方向９００においてベース部３０とは重ならない位置に配置される。ベース部３０は、支持部３０ｆから制御回路基板２０が配置された側に突出して形成された第１壁３０ａと、支持部３０ｆからＤＣＤＣコンバータ回路部７０が配置された側に突出して形成された第２壁３０ｂとをさらに有する。第２壁３０ｂは、配列方向９００において第１壁３０ａと重なる位置に設けられる。このようにしたので、２つの回路部を隔てるベース部３０の強度を向上させることができる。したがって、ベース部３０の強度を確保するためにベース部３０の厚さを増大する必要がなく、電力変換装置１の軽量化や小型化を図ることが可能である。

（２）電力変換装置１は、配列方向９００に沿って延伸するように形成された壁４７をさらに備える。この壁４７は、第２壁３０ｂの少なくとも一部が収納される凹み部である溝４７ａを有する。このようにしたので、インバータ回路部６０とＤＣＤＣコンバータ回路部７０の間のシールド性能を向上させることができる。

（３）ベース部３０は、ベース部３０を壁４７に固定するための固定部３０ｃを有する。このようにしたので、ベース部３０を固定するための構造をケース４６に追加で設ける必要がなく、電力変換装置１のさらなる軽量化や小型化を図ることが可能である。

（４）制御回路基板２０は、第１壁３０ａの先端位置よりもベース部３０の支持部３０ｆ側に近い位置に配置される。このようにしたので、制御回路基板２０とインバータ回路部６０の間のシールド性能を向上させることができる。

（５）第１回路部は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部６０を含み、第２回路部は、インバータ回路部６０に供給される直流電力を生成するための電圧変換を行うＤＣＤＣコンバータ回路部７０を含む。このようにしたので、ＤＣＤＣコンバータ一体型のインバータ装置である電力変換装置１において、インバータ回路部６０とＤＣＤＣコンバータ回路部７０を同一のハウジング９０内に収納する際のシールド性能を向上することができる。

（６）電力変換装置１は、ＤＣＤＣコンバータ回路部７０と制御回路基板２０とを電気的に接続する第１配線４００をさらに備える。ベース部３０は、第１配線４００が通る間欠部３０ｄが第１壁３０ａおよび支持部３０ｆに形成されている。このようにしたので、ベース部３０と第１配線４００の干渉を避けて、電力変換装置１が高さ方向に拡大するのを抑制することができる。

（７）電力変換装置１は、インバータ回路部６０と制御回路基板２０とを電気的に接続する第２配線５００をさらに備える。ベース部３０は、第２配線５００が通る間欠部３０ｅが第１壁３０ａに形成されている。このようにしたので、ベース部３０と第２配線５００の干渉を避けて、電力変換装置１が高さ方向に拡大するのを抑制することができる。

なお、以上説明した実施形態では、第１配線４００が通る間欠部３０ｄが第１壁３０ａおよび支持部３０ｆに形成されている例を説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、第１壁３０ａには間欠部３０ｄを形成せず、支持部３０ｆのみに間欠部３０ｄを形成して第１配線４００を通してもよいし、支持部３０ｆには間欠部３０ｄを形成せず、第１壁３０ａおよび第２壁３０ｂに間欠部３０ｄを形成して第１配線４００を通してもよい。すなわち、ベース部３０と第１配線４００の干渉を避けることができれば、第１壁３０ａ、第２壁３０ｂおよび支持部３０ｆの少なくとも一つにおいて、任意の場所に間欠部３０ｄを形成することができる。

また、図１〜図５で示した電力変換装置１の各部分の構造や形状はあくまで一例であり、他の構造や形状としてもよい。ＤＣＤＣコンバータ回路部７０と制御回路基板２０に挟まれる位置にベース部３０の一部が配置されると共に、その部分とＤＣＤＣコンバータ回路部７０との配列方向９００に沿って第１壁３０ａと第２壁３０ｂが設けられており、さらに配列方向９００において第２壁３０ｂが第１壁３０ａと重なる位置にあるものであれば、任意の構造や形状を採用することが可能である。

以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１：電力変換装置、１０：カバー、２０：制御回路基板、３０：ベース部、４０：コンデンサ、４６：ケース、４７：壁、５０：パワーモジュール、６０：インバータ回路部、７０：ＤＣＤＣコンバータ回路部、９０：ハウジング、２００：ＤＣＤＣ駆動回路基板、３００：駆動基板、４００：第１配線、５００：第２配線、９００：配列方向

Claims (7)

1. 第１回路部と、
   第２回路部と、
   前記第１回路部および前記第２回路部を制御する制御回路基板と、
   ベース部と、を備え、
   前記ベース部は、前記第２回路部と前記制御回路基板に挟まれる位置に配置される支持部を有し、
   前記第１回路部は、前記ベース部の前記支持部と前記第２回路部の配列方向において前記ベース部とは重ならない位置に配置され、
   前記ベース部は、前記支持部から前記制御回路基板が配置された側に突出して形成された第１壁と、前記支持部から前記第２回路部が配置された側に突出して形成された第２壁と、をさらに有し、
   前記第２壁は、前記配列方向において前記第１壁と重なる位置に設けられる電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   前記配列方向に沿って延伸するように形成された第３壁をさらに備え、
   前記第３壁は、前記第２壁の少なくとも一部が収納される凹み部を有する電力変換装置。
3. 請求項２に記載の電力変換装置において、
   前記ベース部は、前記ベース部を前記第３壁に固定するための固定部を有する電力変換装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の電力変換装置において、
   前記制御回路基板は、前記第１壁の先端位置よりも前記ベース部の前記支持部側に近い位置に配置される電力変換装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の電力変換装置において、
   前記第１回路部は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部を含み、
   前記第２回路部は、前記インバータ回路部に供給される前記直流電力を生成するための電圧変換を行うＤＣＤＣコンバータ回路部を含む電力変換装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の電力変換装置において、
   前記第２回路部と前記制御回路基板とを電気的に接続する第１配線をさらに備え、
   前記ベース部は、前記第１配線が通る第１間欠部が前記第１壁、前記第２壁および前記支持部の少なくとも一つに形成されている電力変換装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の電力変換装置において、
   前記第１回路部と前記制御回路基板とを電気的に接続する第２配線をさらに備え、
   前記ベース部は、前記第２配線が通る第２間欠部が前記第１壁に形成されている電力変換装置。

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