JP2020061895A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電力変換装置に関する。 The present disclosure relates to power conversion devices.
近年、車載用の電力変換装置に関して、航続距離の拡大のため、機器の統合化が進められている。これに伴い、小型でありながらも発熱する電力部品の冷却のため、冷却器の両面に電力部品を搭載する構造が用いられている。 2. Description of the Related Art In recent years, in-vehicle power conversion devices have been integrated with each other in order to increase the cruising range. Along with this, a structure in which power components are mounted on both sides of a cooler is used for cooling power components that are small but generate heat.
このような構造では、冷却器の上下に設けられた回路同士を接続する電力ケーブルおよび信号ケーブルを、近接させた状態で冷却器を上下に貫通する貫通孔に通す必要があるため、電力ケーブルから発生するノイズが信号ケーブルの機能に影響を及ぼすという課題がある。 In such a structure, the power cable and the signal cable that connect the circuits provided above and below the cooler need to be passed through the through holes that vertically pass through the cooler in a state of being close to each other. There is a problem that the generated noise affects the function of the signal cable.
このような課題に対して、特許文献1では、ケーブル自体にノイズの流出を防止するシールド被膜を設ける構造となっている。しかしながら、特許文献1に記載の構造では、ケーブルが大型化し、それに伴って電力変換装置が大型化するという課題があった。
With respect to such a problem,
本開示の目的は、小型化を図ることができる電力変換装置を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a power conversion device that can be downsized.
本開示の一形態は、リアクトルと、前記リアクトルに接続された電力線と、前記リアクトルに接する接触部、および、前記電力線に沿って延在し、かつ、前記電力線から放出される電波をシールドするシールド部を有するシールド部材と、を備える、電力変換装置である。 One form of the present disclosure is a reactor, a power line connected to the reactor, a contact portion in contact with the reactor, and a shield that extends along the power line and shields radio waves emitted from the power line. And a shield member having a section.
本開示によれば、電力変換装置の小型化を図ることができる。 According to the present disclosure, it is possible to reduce the size of the power conversion device.
以下、本開示の実施形態に係る電源装置(「電圧変換装置」の一例)について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。 Hereinafter, a power supply device (an example of a “voltage conversion device”) according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is an example, and the present disclosure is not limited to this embodiment.
(電源装置の全体構成)
図1を参照して、電源装置1の全体構成について説明する。図1は、電源装置1の構成を示す回路ブロック図である。
(Overall structure of power supply unit)
The overall configuration of the
電源装置1は、電気自動車等の車両に搭載される。電源装置1は、外部電源2から供給される電力によりバッテリー3を充電し、また、バッテリー3からの電力を負荷4およびモーター5の少なくとも一方に供給する。
The
バッテリー3は、例えば、車両の車体に対する絶縁が不要な低電圧(例えば、48V)定格バッテリーである。バッテリー3としては、例えばリチウムイオンバッテリーが挙げられる。負荷4は、低電圧(例えば、12V)で駆動される電子機器である。モーター5は、低電圧(例えば、48V)で駆動される三相交流モーターである。モーター5は、車両の走行駆動用のモーターである。
The
電源装置1は、ACフィルタ部10、充電器20、DC/DC変換部40、コンデンサ50、電力変換部60、第1制御部70および第2制御部80を有する。ACフィルタ部10、充電器20、DC/DC変換部40、コンデンサ50、電力変換部60、第1制御部70および第2制御部80は、電源装置1が搭載される車両の車体に接続される筐体100の内部に格納される。
The
ACフィルタ部10は、外部電源2から侵入するノイズおよび外部電源2へ流出するノイズを低減する。ACフィルタ部10は、コイル、コンデンサ等を有する。
The
充電器20は、交流電源である外部電源2から供給される第1電圧(例えば、100V)の電力を、第1電圧より低い第2電圧(例えば、48V)の電力に変換して、バッテリー3に出力する。充電器20は、整流部21と、力率改善部22と、コンデンサ23と、DC/DC変換部24とを有する。
The
整流部21は、ACフィルタ部10からの交流電力を全波整流して直流電力に変換し、力率改善部22に出力する。整流部21は、4個のダイオードからなるダイオードブリッジ回路である。
The
力率改善部22は、整流部21からの電力の力率を改善する機能を有する。力率改善部22は、コイル22a、スイッチング素子22bおよびダイオード22cを有する。図1では省略されているが、電源装置1は、整流部21とコンデンサ23との間に並列に接続された2個の力率改善部22を有する。これにより、力率改善部22は、インターリーブ型の力率改善回路を構成している。
The power
コンデンサ23は、力率改善部22の出力側に接続され、力率改善部22からの直流電力を平滑化する。当該直流電力の電圧は、力率改善部22により昇圧されているため、コンデンサ23は比較的大容量のものとなる。
The
DC/DC変換部24は、力率改善部22からの直流電力をバッテリー3に充電可能な電圧に変換する回路である。DC/DC変換部24は、インバータ24aと、トランス24bと、2次側整流回路24cとを有する。
The DC /
インバータ24aは、力率改善部22からの直流電力を交流電力に変換し、トランス24bに出力する。インバータ24aは、4個のスイッチング素子24dを有する。
The
トランス24bは、インバータ24aからの交流電力の電圧を変圧し、2次側整流回路24cに出力する。トランス24bは、インバータ24aの出力側に接続された送電コイル24eと、2次側整流回路24cの入力側に接続された受電コイル24fとを有する。
The
2次側整流回路24cは、トランス24bからの交流電力を直流電力に変換する回路である。2次側整流回路24cは、4個のスイッチング素子24gを有する。
The secondary
DC/DC変換部40は、バッテリー3から出力された第2電圧(例えば、48V)の直流電力を、負荷4に供給可能な第3電圧(例えば、12V)に変換する。DC/DC変換部40は、入力側に配置されたコンデンサ30と、2個のスイッチング素子41と、コイル42と、出力側に配置されたコンデンサ43とを有する。
The DC /
コンデンサ50は、電力変換部60の入力側に配置される。コンデンサ50の機能については、後述する。
The
電力変換部60は、第2電圧の直流電力を交流電力に変換する。電力変換部60は、三相ブリッジインバータ回路であり、複数のスイッチング素子を有する。電力変換部60の出力側には、電流センサ90が設けられている。
The
第1制御部70は、力率改善部22のスイッチング素子22b、インバータ24aのスイッチング素子24d、および2次側整流回路24cのスイッチング素子24gをオンオフ制御することで、充電器20の動作を制御する。つまり、第1制御部70の制御の下、外部電源2から供給される第1電圧の交流電力が、充電器20を介して第2電圧の直流電力に変換され、バッテリー3に充電される。
The
また、第1制御部70は、DC/DC変換部40のスイッチング素子41をオンオフ制御することで、DC/DC変換部40の動作を制御する。つまり、第1制御部70の制御の下、第2電圧の直流電力が、DC/DC変換部40を介して第3電圧の直流電力に変換され、負荷4に出力される。
In addition, the
第2制御部80は、電力変換部60のスイッチング素子をオンオフ制御することで、電力変換部60の動作を制御する。つまり、第2制御部80の制御の下、バッテリー3から供給される第2電圧の直流電力が、電力変換部60を介して第2電圧の三相交流電力に変換され、モーター5に出力される。
The
第1制御部70および第2制御部80は、筐体100に設けられたコネクタを介して車両用制御装置と通信可能となっており、車両用制御装置の制御の下、電源装置1の各部の制御を行う。なお、第1制御部70および第2制御部80は、低電圧で動作するため、車体に対する絶縁は不要である。
The
(電源装置の構造)
次に、図2を参照して、電源装置1の構成について説明する。図2は、電源装置1の構成を示す図である。なお、図2は、電源装置1の構成を模式的に示したものであり、説明と直接関係のない一部の部品や配線を省略している。図2には、便宜上、Z軸が描かれている。Z軸の正方向(図2における上方向)を+Z方向と定義する。
(Structure of power supply device)
Next, the configuration of the
電源装置1は、筐体100を有する。筐体100は、Z軸と直交する平面(以下、「XY平面」と称する。)に延在する仕切り部材101と、仕切り部材101の−Z方向側に設けられた第1カバー部材101aと、仕切り部材101の+Z方向側に設けられた第2カバー部材101bとを有する。
The
本実施形態において、仕切り部材101、第1カバー部材101aおよび第2カバー部材101bはいずれもアルミ製の部材である。第1カバー部材101aは、+Z方向側が開口している。第2カバー部材101bは、−Z方向側が開口している。第1カバー部材101aおよび第2カバー部材101bは、仕切り部材101に固定(例えば、ネジ締結)されている。
In this embodiment, the
ACフィルタ部10と、充電器20における整流部21、力率改善部22(コイル22a、スイッチング素子22bおよびダイオード22c)、コンデンサ23、インバータ24a、およびトランス24bとは、仕切り部材101と第1カバー部材101aとに囲まれた第1空間102内に設けられる。
The
ACフィルタ部10と、充電器20における整流部21、力率改善部22、コンデンサ23、インバータ24a、およびトランス24bとは、第1電圧がかかる部分である。以下、第1電圧がかかる部分を「第1回路部分6」という場合がある(図1を参照)。また、充電器20における整流部21、力率改善部22、コンデンサ23、インバータ24a、およびトランス24bを、「1次側回路8」という場合がある(図1を参照)。
The
ACフィルタ部10を構成する各要素は、XY平面に延在するACフィルタ基板110の+Z側面に実装されている。ACフィルタ基板110は、樹脂基板である。
Each element that constitutes the
整流部21を構成する各要素、力率改善部22のスイッチング素子22bおよびダイオード22c、および、インバータ24aは、XY平面に延在する高電圧基板120の+Z側面に実装されている。コンデンサ23は、高電圧基板120の−Z側面に実装されている。高電圧基板120は、樹脂基板である。ACフィルタ基板110と高電圧基板120とは、電気的に接続されている。
Each element constituting the
高電圧基板120は、仕切り部材101の−Z方向側に、仕切り部材101と隙間を空けて配されている。また、ACフィルタ基板110は、高電圧基板120の−Z方向側に、高電圧基板120と隙間を空けて配されている。
The high-
力率改善部22のコイル22aは、仕切り部材101の−Z側面と所定の隙間を空けて配設されている。高電圧基板120とコイル22aとは、電気的に接続されている。トランス24bは、仕切り部材101の−Z側面と所定の隙間を空けて配設されている。高電圧基板120とトランス24bとは、電気的に接続されている。
The
充電器20の2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50、電力変換部60、第1制御部70および第2制御部80は、仕切り部材101と第2カバー部材101bとに囲まれた第2空間103内に設けられる。
The secondary
充電器20の2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50、電力変換部60、第1制御部70および第2制御部80は、第2電圧がかかる部分である。以下、第2電圧がかかる部分を「第2回路部分7」という場合がある(図1を参照)。
The secondary
第1空間102内の絶縁等級と、第2空間103内の絶縁等級とは、互いに異なる。具体的には、第1空間102内の絶縁等級は、第2空間103内の絶縁等級よりも高い。
The insulation grade in the
充電器20の2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50、電力変換部60を構成する各要素は、低電圧基板130の+Z側面に実装されている。低電圧基板130はアルミ基板であり、低電圧基板130の+Z側面には、樹脂の絶縁層が被膜されている。
The respective elements constituting the secondary
また、絶縁層の表面には、各要素同士を電気的に接続する配線パターンがプリントされている。低電圧基板130に形成された配線パターンについては後述する。低電圧基板130の−Z側面は、仕切り部材101の+Z側面に直に接している。これにより、大電流が流れる低電圧側の要素を適切に冷却することができる。
Further, a wiring pattern for electrically connecting the respective elements is printed on the surface of the insulating layer. The wiring pattern formed on the
仕切り部材101には、放熱フィン104が設けられている。また、仕切り部材101には、Z方向に貫通する孔105が設けられている。第1回路部分6と第2回路部分7とは、孔105を貫通して配された電力線140によって電気的に接続されている。具体的には、トランス24bと2次側整流回路24cとが、孔105を貫通して配された電力線140によって電気的に接続されている。
Radiating
第1制御部70を構成する各要素、および第2制御部80を構成する各要素は、XY平面に延在する制御基板160の+Z側面に実装されている。制御基板160は、樹脂基板である。制御基板160は、低電圧基板130の+Z方向側に、低電圧基板130と隙間を空けて配されている。
Each element forming the
第1制御部70とスイッチング素子22bおよびインバータ24aとは、孔105を貫通して配された信号線150によって電気的に接続されている。
The
以上説明したように、本実施形態では、第1電圧がかかる充電器20の1次側回路8を第1空間102内に格納し、第1電圧よりも低い第2電圧がかかる充電器20の2次側整流回路24cを第2空間103内に格納した。
As described above, in the present embodiment, the primary circuit 8 of the
また、本実施形態によれば、第1電圧がかかる第1回路部分6を第1空間102内に格納し、第1電圧よりも低い第2電圧が掛かる第2回路部分7を第2空間103内に格納した。
Further, according to the present embodiment, the first circuit portion 6 to which the first voltage is applied is stored in the
これにより、高い絶縁性が必要とされる高電圧側の要素を第1空間102内にまとめて配置することができ、かつ、高い放熱性が必要とされる低電圧側の要素を第2空間103内にまとめて配置することができる。
As a result, the elements on the high voltage side, which require high insulation, can be collectively arranged in the
本実施形態によれば、絶縁の必要性、および、放熱の必要性に応じて、各要素を適切に配置することで、絶縁構造および放熱構造を適切なものとすることができ、電源装置1の小型化を図ることが可能となる。
According to the present embodiment, by appropriately arranging the respective elements according to the need for insulation and the need for heat dissipation, the insulation structure and the heat dissipation structure can be made appropriate, and the
また、本実施形態によれば、1次側回路8を制御する第1制御部70を第2空間103内に格納した。そのため、第1制御部70を構成する要素の絶縁性が過剰となることを好適に抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、大電流が流れ、発熱性の高い低電圧側の要素を、放熱性に優れたアルミ製の低電圧基板130にまとめて実装した。そのため、これらの要素を適切に冷却することができる。
Further, according to the present embodiment, the elements on the low voltage side, through which a large amount of current flows and having a high heat generation property, are collectively mounted on the
さらに、低電圧基板130を、放熱フィン104を有して放熱性に優れた仕切り部材101に直に接するように配置した。そのため、大電流が流れ、発熱性の高い低電圧側の要素を、より適切に冷却することができる。
Further, the low-
さらに、本実施形態によれば、高電圧側の要素を第1空間102内にまとめて配置するとともに、低電圧側の要素を第2空間103内にまとめて配置したため、高電圧側で発生したノイズが低電圧側に影響を及ぼすのを好適に抑制することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the elements on the high voltage side are collectively arranged in the
特に、本実施形態では、電源装置1は、第1空間102と第2空間103とを区画する仕切り部材101を有し、仕切り部材101は、放熱フィン104を有している。これにより、高電圧側の第1空間102と、低電圧側の第2空間103との距離を離すことができる。
In particular, in the present embodiment, the
そのため、高電圧側で発生したノイズが低電圧側に影響を及ぼすのを好適に抑制することができる。また、仕切り部材101および放熱フィン104によってインピーダンスを高くすることができるため、高電圧側で発生したノイズが低電圧側に影響を及ぼすことを、より好適に抑制することができる。
Therefore, it is possible to preferably suppress the noise generated on the high voltage side from affecting the low voltage side. Further, since the impedance can be increased by the
(低電圧基板における分電構造)
次に、図3A、図3Bおよび図3Cを参照して、低電圧基板130における配線パターン(分電構造)について説明する。図3A、図3Bおよび図3Cは、低電圧基板130の構成を示す図である。図3A、図3Bおよび図3Cには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。Z軸は図2のZ軸と共通のものである。X軸の正方向を+X方向、Y軸の正方向を+Y方向とそれぞれ定義する。なお、図3A、図3Bおよび図3Cにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
(Distribution structure on low voltage substrate)
Next, with reference to FIG. 3A, FIG. 3B and FIG. 3C, the wiring pattern (power distribution structure) in the
上述のとおり、低電圧基板130は、アルミ基板、銅基板等の金属基板である。低電圧基板130は、仕切り部材101(図2を参照)の+Z側面に直接載置され、固定される。低電圧基板130の+Z側面には、樹脂からなる絶縁層が被膜されている。
As described above, the
低電圧基板130の+Z側面には、2次側整流回路24cの各要素、DC/DC変換部40の各要素、コンデンサ50、および、電力変換部60の各要素が実装される。
Each element of the secondary
低電圧基板130の−X方向の端部には、バッテリー3への電力の出力およびバッテリー3からの電力の入力に用いられるコネクタ131が設けられている。コネクタ131は、DC/DC変換部40および電力変換部60の共用コネクタである。
A
充電器20の2次側整流回路24cは、コネクタ131の+Y方向側、かつ、低電圧基板130の−X方向の端部端寄りに設けられている。DC/DC変換部40は、2次側整流回路24cの+X方向側、かつ、低電圧基板130の+Y方向の端部端寄りに設けられている。コンデンサ50および電力変換部60は、コネクタ131の−Y方向側に設けられている。
The secondary
コネクタ131と2次側整流回路24c、DC/DC変換部40および電力変換部60とは、低電圧基板130の絶縁層の表面に印刷された配線パターンにより、電気的に接続されている。
The
コネクタ131から、配線パターン132が+X方向に延びている。すなわち、配線パターン132の第1の端部はコネクタ131と接続されている。配線パターン132の第2の端部から、配線パターン133、配線パターン134および配線パターン135が分岐している。
A
配線パターン133は、2次側整流回路24cと接続されている。すなわち、配線パターン133の第1の端部は、配線パターン132の第2の端部と接続され、配線パターン133の第2の端部は、2次側整流回路24cの出力側と接続されている。なお、2次側整流回路24cの入力側とトランス24bとを電気的に接続する電力線140(図2を参照)は、2次側整流回路24cから+Z方向へ延びている。
The
配線パターン134は、DC/DC変換部40と接続されている。すなわち、配線パターン134の第1の端部は、配線パターン132の第2の端部と接続され、配線パターン134の第2の端部は、DC/DC変換部40の入力側と接続されている。なお、DC/DC変換部40からの電力を負荷4へ出力するコネクタ136は、低電圧基板130の+Y方向の端部に設けられている。
The
配線パターン135は、コンデンサ50を介して電力変換部60と接続されている。すなわち、配線パターン135の第1の端部は、配線パターン132の第2の端部と接続され、配線パターン135の第2の端部は、電力変換部60の入力側と接続されている。なお、電力変換部60からの電力をモーター5へ出力する電力線は、電力変換部60から+Z方向へ延びている。
The
図3Bは、外部電源2からの電力をバッテリー3に充電するとともに、外部電源2からの電力を負荷4に供給する動作状態を示している。配線パターン133には、充電器20の2次側整流回路24cから出力される電流A1[A]が流れる。配線パターン134には、DC/DC変換部40に入力される電流A2[A]が流れる。配線パターン132には、充電器20の2次側整流回路24cから出力される電流から、DC/DC変換部40に入力される電流を差し引いた電流が流れる。すなわち、配線パターン132には、(A1−A2)[A]の電流が流れる。
FIG. 3B shows an operation state in which the
図3Cは、バッテリー3からの電力を負荷4およびモーター5に供給する動作状態を示している。配線パターン134には、DC/DC変換部40に入力される電流A2[A]が流れる。配線パターン135には、電力変換部60に入力される電流A3[A]が流れる。配線パターン132には、DC/DC変換部40に入力される電流と、電力変換部60に入力される電流とを合算した電流が流れる。
FIG. 3C shows an operating state in which electric power from the
すなわち、バッテリー3からの電力を負荷4およびモーター5に供給する動作状態では、配線パターン132には、(A2+A3)[A]の大電流が流れることになる。そのため、特に配線パターン132での発熱量は大きい。
That is, in the operating state in which the power from the
本実施形態では、配線パターン132、配線パターン133、配線パターン134および配線パターン135は、いずれもアルミ製の低電圧基板130上に設けられている。そのため、配線パターン132に大電流が流れ、配線パターン132での発熱量が大きい場合でも、配線パターン132を適切に冷却することができる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50および電力変換部60も低電圧基板130上に設けられている。そのため、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50および電力変換部60を適切に冷却することができる。
Further, in the present embodiment, the secondary
特に、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50および電力変換部60は低電圧側の第2回路部分7に含まれるため、動作時の発熱量が大きい。本実施形態によれば、例えばDC/DC変換部40および電力変換部60が同時に動作した場合にも、配線パターン132、配線パターン134、配線パターン135、DC/DC変換部40、コンデンサ50および電力変換部60で発生した熱を、低電圧基板130から適切に放熱することができる。
In particular, since the secondary
以上説明したように、本実施形態では、コネクタ131を介して供給される電力をDC/DC変換部40および電力変換部60に分配する配線パターン132、134および135が、放熱性能の高いアルミ製の低電圧基板130に形成される。
As described above, in the present embodiment, the
そのため、DC/DC変換部40および電力変換部60が同時に動作した場合にも、配線パターン132、配線パターン134、配線パターン135で発生した熱を、低電圧基板130から適切に放熱することができる。
Therefore, even when the DC /
なお、上述の実施形態では、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50および電力変換部60を低電圧基板130上に実装したものを例に説明を行ったが、これに限定されない。以下、分電構造の変形例について説明する。
In the above-described embodiment, the secondary
(低電圧基板における分電構造の変形例)
分電構造の変形例について、図3Dを参照して詳細に説明する。図3Dは、変形例に係る低電圧基板130Aの配線構造を示す図である。図3Dには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図3A〜図3Cと共通のものである。
(Modification of distribution structure on low voltage substrate)
A modification of the power distribution structure will be described in detail with reference to FIG. 3D. FIG. 3D is a diagram showing a wiring structure of the
変形例では、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40および電力変換部60が低電圧基板130A上に実装されていない点が、上述の実施形態と異なっている。上述の実施形態と同一の部品については同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は省略する。
The modification is different from the above-described embodiment in that the secondary
低電圧基板130Aは、例えばアルミ基板である。低電圧基板130Aは、仕切り部材101(図2を参照)の+Z側面に直接載置され、固定される。低電圧基板130Aの+Z側面は、絶縁層で被膜されている。
The
充電器20の2次側整流回路24cは、低電圧基板130Aとは別体の第1基板137上に実装されている。DC/DC変換部40は、低電圧基板130Aとは別体の第2基板138上に実装されている。電力変換部60は、低電圧基板130Aとは別体の第3基板139上に実装されている。
The secondary
低電圧基板130Aの−X方向の端部には、コネクタ131が設けられている。コネクタ131から、配線パターン132Aが+Y方向に延びている。すなわち、配線パターン132Aの第1の端部はコネクタ131と接続されている。配線パターン132Aの第2の端部から、配線パターン133A、配線パターン134Aおよび配線パターン135Aが分岐している。
A
すなわち、配線パターン132A、配線パターン133A、配線パターン134Aおよび配線パターン135Aは、いずれも低電圧基板130A上に設けられている。
That is, the
配線パターン133Aは、第1基板137上に実装された2次側整流回路24cと電気的に接続されている。なお、低電圧基板130Aと第1基板137とを電気的に接続する電力線は、可撓性を有する配線でもよいし、バスバー等の剛体でもよい。
The
配線パターン134Aは、第2基板138上に実装されたDC/DC変換部40と電気的に接続されている。なお、低電圧基板130Aと第2基板138とを電気的に接続する電力線は、可撓性を有する配線でもよいし、バスバー等の剛体でもよい。
The
配線パターン135Aは、第3基板139上に実装された電力変換部60と電気的に接続されている。なお、低電圧基板130Aと第3基板139とを電気的に接続する電力線は、可撓性を有する配線でもよいし、バスバー等の剛体でもよい。
The
以上説明したように、変形例では、配線パターン132Aが、放熱性能の高いアルミ製の低電圧基板130Aに形成される。そのため、配線パターン132Aに大電流が流れ、配線パターン132Aでの発熱量が大きい場合でも、配線パターン132Aを適切に冷却することができる。
As described above, in the modified example, the
なお、上述の変形例では、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40および電力変換部60がそれぞれ別の基板上に実装されるものを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、DC/DC変換部40および電力変換部60を共通の基板に実装してもよいし、発熱量の大きい電力変換部60を低電圧基板上に実装してもよい。
In addition, although the secondary
(制御基板における分電構造)
図3Eを参照して、制御基板160における配線パターン(分電構造)について説明する。図3Eは、制御基板160の構成を示す図である。図3Eには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図3A〜図3Dと共通のものである。なお、図3Eにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
(Distribution structure on control board)
The wiring pattern (power distribution structure) in the
上述のとおり、制御基板160は、樹脂基板である。制御基板160の+Z側面には、第1制御部70の各要素および第2制御部80の各要素が実装される。制御基板160の+Y方向の端部には、外部から電力および制御信号の入力に用いられるコネクタ161が設けられている。コネクタ161は、第1制御部70および第2制御部80の共用コネクタである。
As described above, the
第1制御部70は、制御基板160の+Y方向の端部寄りに設けられている。第2制御部80は、制御基板160の−Y方向の端部寄りに設けられている。コネクタ161と第1制御部70および第2制御部80とは、制御基板160の表面に印刷された配線パターンにより、電気的に接続されている。
The
コネクタ161から、配線パターン162が−Y方向に延びている。すなわち、配線パターン162の第1の端部はコネクタ161と接続されている。配線パターン162の第2の端部から、配線パターン163および配線パターン164が分岐している。
A
配線パターン163は、第1制御部70と接続されている。すなわち、配線パターン163の第1の端部は、配線パターン162の第2の端部と接続され、配線パターン163の第2の端部は、第1制御部70と接続されている。
The
配線パターン164は、第2制御部80と接続されている。すなわち、配線パターン164の第1の端部は、配線パターン162の第2の端部と接続され、配線パターン164の第2の端部は、第2制御部80と接続されている。
The
配線パターン163には、第1制御部70に入力される電流A4[A]が流れる。配線パターン164には、第2制御部80に入力される電流A5[A]が流れる。すなわち、配線パターン162には、(A4+A5)[A]の電流が流れることになる。
A current A4 [A] input to the
本実施形態では、外部からの電力を、制御基板160上の配線パターン162と、配線パターン162から分岐した配線パターン163および配線パターン164を介して第1制御部70および第2制御部80に供給するようにしている。
In this embodiment, electric power from the outside is supplied to the
そのため、筐体内で配線の取り回しを行う必要がなく、電源装置1の小型化を図ることができる。
Therefore, it is not necessary to arrange the wiring inside the housing, and the
(トランスおよびその周辺の構成)
図4A、図4B、図4C、図4Dおよび図4Eを参照して、トランス24bおよびその周辺の構成について説明する。図4A〜図4Eには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図3A〜図3Eと共通のものである。なお、図4A〜図4Eにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
(Structure of transformer and its surroundings)
The configuration of the
図4Aは、トランス24bおよびその周辺の構成を示す斜視図である。図4Aに示すように、仕切り部材101の−Z側面に、高電圧基板120(図2を参照)の台座と一体的に形成された樹脂製のトランスケース200が設けられている。トランスケース200の−Z方向の端部および+Z方向の端部はともに開口している。トランスケース200の+Z方向の端部は仕切り部材101に接着により固定される。これにより、仕切り部材101を底面として、上面(−Z方向の面)のみ開口された箱型のトランスケース200が構成される。トランス24bは、トランスケース200内に格納される。
FIG. 4A is a perspective view showing the configuration of the
トランス24bの−Z側面を覆うように、トランスシールド210が配される。以下、図4Bを参照して、トランスシールド210について詳細に説明する。図4Bは、トランスシールド210の構成を示す斜視図である。
The
トランスシールド210は、良好な導電性および熱伝導性を有する薄板状の部材(例えば、アルミ材)である。トランスシールド210は、XY平面に延在する底壁部211と、底壁部211の+Y方向の端部から+Z方向へ延在する第1側壁部212と、底壁部211の−Y方向の端部から+Z方向へ延在する第2側壁部213とを有する。
The
また、トランスシールド210は、底壁部211の−X方向の端部から+Z方向へ延在する第3側壁部214を有する。底壁部211の−X方向の端部および第3側壁部214の−Z方向の端部に跨るようにして、開口部215が設けられている。
Further, the
第3側壁部214の+Y方向の端部寄りの+Z方向の端部から、第1固定部216が−X方向に突出している。トランスシールド210は、第1固定部216においてトランスケース200および仕切り部材101に対して固定される(図4Aを参照)。
The
第3側壁部214の−Y方向の端部には、−X方向へ延在する第4側壁部217が設けられている。第4側壁部217の+Z方向の端部から、第2固定部218が−Y方向に突出している。トランスシールド210は、第2固定部218においてトランスケース200および仕切り部材101に対して固定される(図4Aを参照)。
A
第3側壁部214は、+Z方向へ延在する中間部219を有している。中間部219の+Y方向の端部から、第5側壁部220が−X方向に突出している。また、中間部219の−Y方向の端部から、第6側壁部221が−X方向に突出している。
The third
図2および図4Aに示すように、仕切り部材101には、電力線140(例えば、リッツ線)および信号線150を挿通させるための、Z方向に貫通する孔105が設けられており、トランスシールド210の中間部219、第5側壁部220および第6側壁部221は、孔105に挿通される。
As shown in FIG. 2 and FIG. 4A, the
図4C、図4Dおよび図4Eを参照して、トランス24b、トランスケース200およびトランスシールド210について詳細に説明する。図4Cは、トランスシールド210の中間部219、第5側壁部220および第6側壁部221が仕切り部材101の孔105を貫通している様子を示す図である。図4Cは、トランス24bを電力線140よりも−X方向側から+X方向へ向かって見た図である。図4Dは、図4Cの4D−4D断面図である。図4Eは、図4Dの4E−4E断面図である。
The
図4Aおよび図4Cに示すように、電力線140は、トランス24bの−X方向の端部かつ−Z方向の端部に第1の端部が接続されており、開口部215を挿通して−X方向へ延び、さらに+Z方向へ延びている。
As shown in FIGS. 4A and 4C, in the
電力線140は、トランスシールド210の中間部219、第5側壁部220および第6側壁部221に囲まれている。トランスシールド210の中間部219、第5側壁部220および第6側壁部221は、電力線140に沿って+Z方向へ延在している。
The
また、図4Aおよび図4Cでは図示を省略しているが、第1制御部70とスイッチング素子22bおよびインバータ24aとを電気的に接続する信号線150は、第5側壁部220の+Y方向側および第6側壁部221の−Y方向側において孔105を挿通している。すなわち、本実施形態では、信号線150が2本存在し、一方は第5側壁部220の+Y方向側に配置され、他方は第6側壁部221の−Y方向側に配置されて孔105を挿通している。
Although not shown in FIGS. 4A and 4C, the
このように、電力線140と信号線150との間に、導電性を有するトランスシールド210(具体的には、第5側壁部220または第6側壁部221)が介在することにより、電力線140で発生したノイズが信号線150に干渉するのを適切に抑制することができる。そのため、電力線140自体にノイズの流出を防止するシールド(被膜)を設けることなく、電力線140による信号線150へのノイズ干渉を適切に抑制することができる。
In this manner, the conductive trans shield 210 (specifically, the
図4Dおよび図4Eに示すように、トランス24bは、トランスケース200の側壁201で囲まれた空間202の内部に配置される。トランス24bとトランスケース200の側壁201との間、および、トランス24bと仕切り部材101との間には、それぞれ隙間が設けられる。当該隙間には、放熱性樹脂(例えば、ポッティング樹脂材)240が充填される。
As shown in FIGS. 4D and 4E, the
図4Eに示すように、トランス24bは、断面形状がE型の上部コア231と、断面形状がE型の下部コア232を一対結合してなり、上部コア231及び下部コア232の各中脚部の周囲にコイル233が巻回されている。なお、コイル233の外周には、絶縁性材料からなるボビン(不図示)が配置されている。
As shown in FIG. 4E, the
下部コア232の+Z方向の端面と仕切り部材101との隙間には、上述のとおり放熱性樹脂240が充填されている。これにより、コイル233で発生した熱を、下部コア232および放熱性樹脂240を介して仕切り部材101に伝達することができる。そのため、トランス24bを適切に冷却することができる。
The space between the end surface of the
さらに、上部コア231の−Z方向の端面は、トランスシールド210の底壁部211と接している。トランスシールド210の底壁部211の+Y方向の端部から+Z方向へ延在する第1側壁部212および底壁部211の−Y方向の端部から+Z方向へ延在する第2側壁部213は、トランスケース200の側壁201とトランス24bとの隙間に充填された放熱性樹脂240に埋設されている。
Furthermore, the −Z direction end surface of the
これにより、コイル233で発生した熱を、上部コア231、トランスシールド210(具体的には、底壁部211、第1側壁部212および第2側壁部213)および放熱性樹脂240を介して、仕切り部材101に伝達することができる。そのため、トランス24bを適切に冷却することができる。
Thereby, the heat generated in the
なお、トランスシールド210(具体的には、第1側壁部212および第2側壁部213)は、下部コア232の下面(+Z方向の端面)およびトランスケース200(側壁201)に接触しないように構成される。これにより、図4Eに示すように、トランスシールド210を上部コア231よりも−Z方向側から+Z方向へ(上方から下方へ)上部コア231に被せることが容易となる。
The transformer shield 210 (specifically, the first
以上説明したように、本実施形態では、第1の端部がトランス24bに接続された電力線140と、電力線140に沿って延在する中間部219、第5側壁部220および第6側壁部221を有するトランスシールド210と、を備える。
As described above, in the present embodiment, the
これにより、電力線140にノイズの流出を防止するシールドを設けることなく、電力線140のノイズが他の電力線に干渉することを防止することができる。そのため、電力線140が大型化するのを抑制することができ、電源装置1の小型化を図ることが可能となる。
Thereby, it is possible to prevent the noise on the
特に、トランスシールド210を、良好な導電性および良好な熱伝導性を有する部材で構成することにより、電力線140のノイズシールド、およびトランス24bの放熱を、トランスシールド210単体で実現可能に構成される。これにより、電力線140のノイズシールド用の部材とトランス24bの放熱用の部材とを別々に構成する場合に比べ、固定部(固定点)を少なくすることも可能となる。
Particularly, by configuring the
本実施形態では、トランス24bを高電圧側の第1空間102内に格納し、2次側整流回路24cを低電圧側の第2空間103内に格納している。そして、トランス24bと2次側整流回路24cとを接続する電力線140と、トランスシールド210とが、仕切り部材101の孔105に挿通される。そのため、孔105を小さなものとすることができ、第1空間と第2空間とを適切に区分けすることが可能となる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、トランス24bは、高電圧基板120の台座と一体的に形成され、かつ、+Z方向の端部が開口したトランスケース200内に格納され、トランス24bとトランスケース200との隙間に放熱性樹脂240が充填される。すなわち、放熱性樹脂240は、仕切り部材101と直に接している。そのため、トランス24bで発生した熱を、放熱性樹脂240を介して仕切り部材101に伝達することができ、トランス24bを適切に冷却することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、トランス24bは、上部コア231と、下部コア232と、上部コア231および下部コア232に囲まれたコイル233とを有する。そして、下部コア232の+Z側面は、仕切り部材101と直に接している。そのため、コイル233で発生した熱を、下部コア232を介して仕切り部材101に伝達することができる。
In the present embodiment, the
また、トランスシールド210の底壁部211は、上部コア231の−Z側面に直に接しており、底壁部211の+Y方向の端部および−Y方向の端部に設けられた第1側壁部212および第2側壁部213は、放熱性樹脂240に埋設されている。そのため、コイル233で発生した熱を、上部コア231、トランスシールド210および放熱性樹脂240を介して仕切り部材101に伝達することができる。よって、本実施形態によれば、トランス24bを適切に冷却することができる。
Further, the
なお、上述の実施形態では、電力線140およびトランスシールド210が仕切り部材101の孔105に挿通されるものを例に説明を行ったが、これに限定されない。トランスと2次側整流回路とが同一空間内に格納される場合にも、トランスと2次側整流回路とを接続する電力線を取り囲むようにシールド部材を配設することで、トランスと2次側整流回路とを接続する電力線のノイズが他の電力線と干渉することを適切に防止することができる。
In the above embodiment, the
また、トランスと2次側整流回路とが同一基板上に実装し、トランスと2次側整流回路とが配線パターンにより接続される場合にも、トランスと2次側整流回路とを接続する配線パターンの表面を取り囲むようにシールド部材を配設することで、トランスと2次側整流回路とを接続する配線パターンのノイズが他の電力線と干渉することを適切に防止することができる。 Further, even when the transformer and the secondary side rectifier circuit are mounted on the same substrate and the transformer and the secondary side rectifier circuit are connected by a wiring pattern, a wiring pattern for connecting the transformer and the secondary side rectifier circuit. By disposing the shield member so as to surround the surface of the, it is possible to appropriately prevent the noise of the wiring pattern connecting the transformer and the secondary side rectifier circuit from interfering with other power lines.
また、上述の実施形態では、トランスと2次側整流回路とを接続する電力線を例に説明を行ったが、これに限定されず、電力変換装置における要素同士を電気的に接続する電力線に適用可能であることは当然である。 In addition, in the above-described embodiment, the power line that connects the transformer and the secondary side rectifier circuit has been described as an example, but the present invention is not limited to this and is applied to a power line that electrically connects elements in a power conversion device. Of course it is possible.
(平滑コンデンサの共用構造)
図5A、図5Bおよび図5Cを参照して、コンデンサ50の機能について説明する。図5A、図5Bおよび図5Cは、電源装置1の構成を示す回路ブロック図である。なお、図5A、図5Bおよび図5Cにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
(Common structure for smoothing capacitors)
The function of the
上述のとおり、充電器20において、2次側整流回路24c以外の要素は、高電圧がかかる第1回路部分6に含まれるものであり、第1空間102内に配置される。
As described above, in the
一方、充電器20の2次側整流回路24cと、コンデンサ50と、電力変換部60とは、いずれも低電圧がかかる第2回路部分7に含まれるものである。
On the other hand, the secondary
上述のとおり、第1回路部分6を格納する第1空間102の絶縁等級と、第2回路部分7を格納する第2空間103の絶縁等級とは、互いに異なる。具体的には、第1空間102の絶縁等級は、第2空間103の絶縁等級よりも高い。
As described above, the insulation grade of the
充電器20の2次側整流回路24cと、コンデンサ50と、電力変換部60とは、いずれも第2空間103内の低電圧基板130上に実装されており、互いに近接配置されている。
The secondary
コンデンサ50は、充電器20の2次側整流回路24cとバッテリー3とを電気的に接続する電力線上に設けられている。コンデンサ50は、電力変換部60の入力側に設けられている。
The
電源装置1において、外部電源2からの電力をバッテリー3に充電する動作と、バッテリー3の電力を用いてモーター5を駆動する動作とは、排他的な動作である。換言すると、充電器20と、電力変換部60とは、同時に動作しない。
In the
図5Bは、外部電源2からの電力をバッテリー3に充電する動作状態を示している。外部電源2からの電力をバッテリー3に充電する場合、充電器20の2次側整流回路24cからの電力は、コンデンサ50で平滑化された上で、バッテリー3に出力される。
FIG. 5B shows an operation state in which the
図5Cは、バッテリー3からの電力でモーター5を駆動する動作状態を示している。バッテリー3からの電力でモーター5を駆動する場合、バッテリー3からの電力は、コンデンサ50で平滑化された上で、電力変換部60に入力される。
FIG. 5C shows an operating state in which the
以上説明したように、本実施形態によれば、外部電源2からの電力をバッテリー3に充電する場合、コンデンサ50を、充電器20の2次側整流回路24cの出力側の平滑コンデンサとして用いることができる。また、バッテリー3からの電力でモーター5を駆動する場合、コンデンサ50を、電力変換部60の入力側の平滑コンデンサとして用いることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the
そのため、コンデンサ50を、充電器20の2次側整流回路24cの出力側の平滑コンデンサおよび電力変換部60の入力側の平滑コンデンサとして共用化することができ、平滑コンデンサの配置スペースを縮小化することができる。
Therefore, the
また、本実施形態によれば、コンデンサ50の容量は、充電器20の2次側整流回路24cからの電力を平滑化するのに必要とされる容量と、電力変換部60への電力を平滑化するのに必要とされる容量との合計より小さい。
Further, according to the present embodiment, the capacity of the
具体的には、コンデンサ50の容量は、充電器20の2次側整流回路24cからの電力を平滑化するのに必要とされる容量と、電力変換部60への電力を平滑化するのに必要とされる容量とのうち、大きい方の容量とすることができる。このようにすれば、コンデンサ50の容量を必要最低限な容量とすることができる。
Specifically, the capacity of the
また、コンデンサ50は、低電圧がかかる第2回路部分7に設けられているため、耐圧強度が過剰となることを好適に抑制することができる。
Further, since the
また、本実施形態では、充電器20の2次側整流回路24cと、コンデンサ50と、電力変換部60とが、いずれも第2空間103内に配置されている。そのため、充電器20の2次側整流回路24cからコンデンサ50までの配線、および、コンデンサ50から電力変換部60までの配線を短くすることができる。
Further, in the present embodiment, the secondary
こうすることで、コンデンサ50として、比較的小容量のものを用いて、充電器20の2次側整流回路24cの出力側の平滑コンデンサおよび電力変換部60の入力側の平滑コンデンサとしての役割を満足させることができる。
By doing so, a capacitor having a relatively small capacity is used as the
特に、本実施形態では、充電器20の2次側整流回路24cと、コンデンサ50と、電力変換部60とが、いずれも低電圧基板130上に実装されている。これにより、充電器20の2次側整流回路24c、コンデンサ50および電力変換部60を近接配置することができる。そのため、充電器20の2次側整流回路24cからコンデンサ50までの配線、および、コンデンサ50から電力変換部60までの配線を、より短くすることができる。
In particular, in this embodiment, the secondary
なお、上述の実施形態では、コンデンサ50が低電圧基板130上に実装されるものを例に説明を行ったが、これに限定されない。コンデンサ50は、低電圧基板130とは別体の基板に実装されてもよい。さらに、充電器20の2次側整流回路24c、コンデンサ50、および電力変換部60についても、低電圧基板130とは別体の基板に実装されてもよい。
In the above-described embodiment, the
(DC/DC変換器のコイルおよびその周辺の構成)
図6A、図6Bおよび図6Cを参照して、DC/DC変換部40のコイル42およびその周辺の構成について説明する。図6Aは、コイル42およびその周辺の構成を示す斜視図である。図6Bは、コイル42よりも+Z方向側から−Z方向を見た図である。図6Cは、図6Bの6C−6C断面図である。図6A〜図6Cには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図4A〜図4Eと共通のものである。なお、図6A〜図6Cにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
(Configuration of coil of DC / DC converter and its periphery)
The configuration of the
図6Aおよび図6Bに示すように、低電圧基板130の+Z側面に、制御基板160(図2を参照)の台座300が配される。なお、低電圧基板130の+Z側面には、上述のとおり、樹脂の絶縁層が被膜されている。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
コイル42を格納するケース310が、台座300と一体的に、台座300から+Y方向へ突出して設けられている。台座300およびケース310はともに樹脂製である。
A
台座300には、第1制御部70(図2を参照)を構成する各種半導体部品および第2制御部80(図2を参照)を構成する各種半導体部品が実装される制御基板160(図2を参照)が搭載される。
A control board 160 (FIG. 2) on which various semiconductor components forming the first control unit 70 (see FIG. 2) and various semiconductor components configuring the second control unit 80 (see FIG. 2) are mounted on the
ここで、台座300および低電圧基板130には、位置決め用のガイド孔が設けられている。そして、位置決めピン(不図示)が、台座300のガイド孔および低電圧基板130のガイド孔の両方に挿通される。これにより、台座300は、低電圧基板130に対して位置決めされる。
Here, the
また、制御基板160および仕切り部材101にも、位置決め用のガイド孔が設けられている。上述の位置決めピンがこれらのガイド孔にも挿通されることで、仕切り部材101、低電圧基板130、台座300および制御基板160が位置決めされる。
In addition, the
なお、1つの位置決めピンが、仕切り部材101、低電圧基板130、台座300および制御基板160のそれぞれのガイド孔の全てに挿通される構成に限らなくても良い。例えば、第1の位置決めピンを、台座300のガイド孔と制御基板160のガイド孔とに挿通させることで、台座300を制御基板160に対して位置決めするとともに、第2の位置決めピンを、制御基板160のガイド孔と低電圧基板130のガイド孔とに挿通させることで、制御基板160を低電圧基板130に対して位置決めしても良い。つまり、台座300は、制御基板160を介して低電圧基板130に対して位置決めされても良い。
Note that one positioning pin is not limited to the configuration in which all the guide holes of the
ケース310の−Z方向の端部および+Z方向の端部はともに開口している。ケース310は、側壁311(第1側壁311a、第2側壁311b、第3側壁311cおよび第4側壁311d)を有している。第1側壁311a、第2側壁311b、第3側壁311cおよび第4側壁311dにより、これらの側壁に囲まれた空間312が形成される。
Both the −Z direction end and the + Z direction end of the
図6Cに示すように、側壁311の−Z側面である底面313は、低電圧基板130と接している。底面313は、低電圧基板130と接着剤により接着されている。第1側壁311a、第2側壁311bおよび第3側壁311cの−Z方向の端部側には、空間312に向かって突出するリブ314(第1リブ314a、第2リブ314bおよび第3リブ314c)が形成されている。
As shown in FIG. 6C, the
コイル42は、空間312の内部に配置され、ケース310に対して位置決めされる。より具体的には、コイル42は、第1リブ314a、第2リブ314bおよび第3リブ314cによって四辺をガイドされ、ケース310に対して位置決めされる。
The
以上の構成により、コイル42は、ケース310、台座300および制御基板160を介して低電圧基板130に対して位置決めされる。
With the above configuration, the
コイル42とケース310の側壁311との隙間には、放熱性樹脂315が充填される。コイル42は、上部コア42aと、下部コア42bと、上部コア42aおよび下部コア42bに囲まれたコイル本体42cとを備える。
A space between the
下部コア42bの−Z側面は、低電圧基板130と直に接している。そのため、コイル本体42cで発生した熱は、下部コア42bに伝達され、さらに下部コア42bと直に接している低電圧基板130に伝達される。
The −Z side surface of the
また、コイル本体42cで発生した熱は、上部コア42aに伝達され、さらに放熱性樹脂315を介して低電圧基板130に伝達される。そのため、コイル42を適切に冷却することができる。
Further, the heat generated in the
図6Aおよび図6Bに示すように、コイル42の−Y方向の端部から、電力線320および電力線321が−Y方向に延びている。換言すると、電力線320の第1の端部および電力線321の第1の端部は、それぞれコイル42に接続されている。電力線320および電力線321は、放熱性樹脂315に埋設されている。なお、電力線320および電力線321の両方を放熱性樹脂315に埋設するのではなく、電力線320および電力線321の一方のみを放熱性樹脂315に埋設しても良い。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
以上説明したように、本実施形態では、低電圧基板130に固定され、かつ、制御基板160が搭載される台座300と、台座300に一体的に設けられ、かつ、コイル42を取り囲むとともに低電圧基板130と接する側壁311を有するケース310とを備え、台座300は低電圧基板130に対して位置決めされ、かつ、コイル42はケース310に対して位置決めされる。
As described above, in the present embodiment, the
そのため、コイル42と低電圧基板130とを位置決めする機構を設けることなく、コイル42を低電圧基板130に対して位置決めすることができる。
Therefore, the
本実施形態では、コイル42は、低電圧基板130と直に接している。具体的には、コイル42の下部コア42bの−Z側面が、低電圧基板130の+Z側面に被膜された絶縁層と直に接している。これにより、コイル42と低電圧基板130との絶縁を確保しつつ、コイル42で発生した熱を低電圧基板130に伝達することができる。そのため、コイル42を適切に冷却することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、コイル42とケース310の側壁311との間の隙間には、放熱性樹脂315が充填される。そのため、コイル42で発生した熱を、放熱性樹脂315を介して低電圧基板130に伝達することができる。そのため、コイル42を適切に冷却することができる。
In the present embodiment, the gap between the
本実施形態では、台座300は、低電圧基板130に対して位置決めされている。特に、台座300に位置決めピンを設ける構成とした場合、台座300により、制御基板160および低電圧基板130を位置決め可能になる。そのため、制御基板160と低電圧基板130間の位置ずれ誤差を低減することができる。
In this embodiment, the
本実施形態では、ケース310の側壁311には、コイル42に向かって突出し、コイル42と接することでコイル42を位置決めするリブ314が設けられている。そのため、側壁311にリブ314を設けるという簡易な構成で、コイル42をケース310に対して適切に位置決めすることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、コイル42に第1の端部が接続された電力線320および電力線321の少なくとも一方が放熱性樹脂315に埋設されている。そのため、電力線320および電力線321の少なくとも一方で発生した熱の放熱性を高めることができるとともに、電力線320および電力線321の少なくとも一方を固定することができる。
In the present embodiment, at least one of the
(電流センサおよびその周辺の構成)
図7A、図7B、図7Cおよび図7Dを参照して、電流センサ90およびその周辺の構成について説明する。図7A〜図7Dには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、上述のものと共通のものである。なお、図7A〜図7Dにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
(Configuration of current sensor and its surroundings)
The configuration of the
図7Aは、電流センサ90およびその周辺の構成を示す斜視図である。図7Bは、電流センサ90およびその周辺の構成を示す平面図である。図7Aに示すように、第2カバー部材101bは、仕切り部材101の+Z側面に固定される。第2カバー部材101bは、モーター5(図2を参照)との固定に用いられる複数の固定部402を有する。
FIG. 7A is a perspective view showing the configuration of the
上述のとおり、仕切り部材101と第2カバー部材101bとに囲まれた第2空間103(図2を参照)には、低電圧の第2回路部分7(図2を参照)が格納されている。
As described above, the low voltage second circuit portion 7 (see FIG. 2) is stored in the second space 103 (see FIG. 2) surrounded by the
第2カバー部材101bは、XY平面に延在する壁部400を有する。壁部400には、第2空間103と外部空間とを連通する開口部401が設けられている。壁部400から、壁部410が+Z方向へ突出している。すなわち、壁部410は、壁部400から外部空間へ向かって突出している。
The
壁部410は、X方向に延在する第1壁部411、第1壁部411の+X方向の端部から+Y方向に延在する第2壁部412、第1壁部411の−X方向の端部から+Y方向に延在する第3壁部413、および、第2壁部412の+Y方向の端部と第3壁部413の+Y方向の端部とを連結する第4壁部414を含む。
The
壁部410(第1壁部411、第2壁部412、第3壁部413および第4壁部414)に囲まれた第3空間415に、XY平面に延在する壁部420が設けられている。壁部420は、壁部400および壁部410と一体的に形成されている。なお、壁部420を壁部400および壁部410とは別部材とし、第2カバー部材101bに固定するようにしてもよい。
The
電流センサ90は、壁部420の+Z側面に固定される。上述のとおり、電流センサ90は、電力変換回路60から出力され、モーター5に供給される電力の電流値を検出するセンサである。
The
図7Cも合わせて参照して、電流センサ90について詳細に説明する。図7Cは、図7Bの7C−7C断面図である。電流センサ90は、本体部91と、固定部92と、本体部91をZ方向に貫通する第1孔93、第2孔94および第3孔95とを有する。第1孔93、第2孔94および第3孔95は、X方向に並んで設けられている。
The
上述のとおり、低電圧基板130には、モーター5に電力を供給するための電力変換回路60が実装されている。電力変換回路60から出力された三相交流電流は、低電圧基板130の+Z側面から+Z方向へ突出したバスバー430a、バスバー430bおよびバスバー430cから出力される。
As described above, the
図7Cに示すように、モーター5は、壁部410の+Z側面と密着するように載置され、第2カバー部材101bに対して固定される。壁部410の+Z側面には、Oリングが配置されており、壁部410で囲まれた第3空間415を密閉する。
As shown in FIG. 7C, the
モーター5から、バスバー5a、バスバー5bおよびバスバー5cが突出している。バスバー5aは、第1孔93に挿通される。バスバー5bは、第2孔94に挿通される。バスバー5cは、第3孔95に挿通される。バスバー5aは、バスバー430aと固定される。バスバー5bは、バスバー430bと固定される。バスバー5cは、バスバー430cと固定される。
A
電流センサ90が壁部420の+Z側面に固定されるため、電流センサ90と低電圧基板130との距離を確保することができる。これにより、低電圧基板130上に実装された回路において発生するノイズが電流センサ90に影響を及ぼすのを好適に防止し得る。そのため、電流センサ90の精度を良好なものとすることができる。
Since the
図7Dを参照して、配線の取り回しについて説明する。図7Dは、図7Bの7D−7D断面図である。図7Dに示すように、電源装置1とモーター5とを電気的に接続する信号線5dが設けられる。信号線5dの第1の端部はモーター5と接続され、信号線5dの第2の端部は電源装置1と接続される。
The wiring arrangement will be described with reference to FIG. 7D. 7D is a sectional view taken along
電源装置1とモーター5とを固定して一体化するにあたり、信号線5dの第1の端部がモーター5と接続され、信号線5dの第2の端部が電源装置1と接続された状態で、電源装置1とモーター5とが固定される。そのため、信号線5dとして比較的長い配線が用いられる。
A state in which the first end of the
本実施形態では、図7Dに示すように、モーター5が電源装置1に固定された状態で、モーター5を制御するための信号線5dは、壁部420の+Z側面に載置される。そのため、信号線5dが第2空間103に進入して、第2空間103内に配置された他の電気部品と接触することが防止される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7D, the
以上説明したように、本実施形態では、第2カバー部材101bは、第2空間103と外部空間とを連通する開口部401が設けられた壁部400と、壁部400から外部空間へ向かって突出し、かつ、開口部401を取り囲む壁部410と、を有する。そして、電力変換回路60から出力される電力の電流値を検出する電流センサ90が、壁部410に囲まれた第3空間415内に配置される。
As described above, in the present embodiment, the
これにより、電流センサ90と低電圧基板130との距離を確保することができる。そのため、低電圧基板130上に実装された回路において発生するノイズが電流センサ90に影響を及ぼすのを好適に防止し得る。そのため、電流センサ90の精度を良好なものとすることができる。
Thereby, the distance between the
本実施形態では、壁部410から第3空間415へ向かって突出し、XY平面に延在する壁部420が設けられており、電流センサ90は、壁部420に固定される。そのため、電流センサ90が移動するのを防止することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、電流センサ90は、壁部420の+Z側面、すなわち、外部空間側に配置される。そのため、外部空間側から、電流センサ90を壁部420に固定することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、壁部420は、第2カバー部材101bの一部であり、壁部400および壁部410の少なくとも一方と一体的に形成される。そのため、壁部420が脱落するのを抑制することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、壁部420に、信号線5dが載置される。そのため、信号線5dが第2空間103に進入して、第2空間103内に配置された他の電気部品と接触するのを防止することができる。
In the present embodiment, the
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。また、上述の実施形態および変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。 Although the embodiment of the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and may be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure. Further, the above-described embodiments and modified examples can be appropriately combined and used.
本開示に係る電圧変換装置によれば、小型化を図ることができ、電気自動車(EV)に好適に用いられる。 According to the voltage conversion device according to the present disclosure, downsizing can be achieved, and the voltage conversion device is suitably used for an electric vehicle (EV).
1 電源装置
2 外部電源
3 バッテリー
4 負荷
5 モーター
5a バスバー
5b バスバー
5c バスバー
5d 信号線
6 第1回路部分
7 第2回路部分
8 1次側回路
10 ACフィルタ部
20 充電器
21 整流部
22 力率改善部
22a コイル
22b スイッチング素子
22c ダイオード
23 コンデンサ
24 DC/DC変換部
24a インバータ
24b トランス
24c 2次側整流回路
24d スイッチング素子
24e 送電コイル
24f 受電コイル
24g スイッチング素子
30 コンデンサ
40 DC/DC変換部
41 スイッチング素子
42 コイル
42a 上部コア
42b 下部コア
42c コイル本体
43 コンデンサ
50 コンデンサ
60 電力変換部
70 第1制御部
80 第2制御部
90 電流センサ
91 本体部
92 固定部
93 第1孔
94 第2孔
95 第3孔
100 筐体
101 仕切り部材
101a 第1カバー部材
101b 第2カバー部材
102 第1空間
103 第2空間
104 放熱フィン
105 孔
110 ACフィルタ基板
120 高電圧基板
130、130A 低電圧基板
131 コネクタ
132、132A 配線パターン
133、133A 配線パターン
134、134A 配線パターン
135、135A 配線パターン
136 コネクタ
137 第1基板
138 第2基板
139 第3基板
140 電力線
150 信号線
160 制御基板
161 コネクタ
162 配線パターン
163 配線パターン
164 配線パターン
200 トランスケース
201 側壁
202 空間
210 トランスシールド
211 底壁部
212 第1側壁部
213 第2側壁部
214 第3側壁部
215 開口部
216 第1固定部
217 第4側壁部
218 第2固定部
219 中間部
220 第5側壁部
221 第6側壁部
231 上部コア
232 下部コア
233 コイル
240 放熱性樹脂
300 台座
310 ケース
311 側壁
311a 第1側壁
311b 第2側壁
311c 第3側壁
311d 第4側壁
312 空間
313 底面
314 リブ
314a 第1リブ
314b 第2リブ
314c 第3リブ
315 放熱性樹脂
320 電力線
321 電力線
400 壁部
401 開口部
402 固定部
410 壁部
411 第1壁部
412 第2壁部
413 第3壁部
414 第4壁部
415 第3空間
420 壁部
430a バスバー
430b バスバー
430c バスバー
1 Power Supply Device 2 External Power Supply 3 Battery 4 Load 5 Motor 5a Bus Bar 5b Bus Bar 5c Bus Bar 5d Signal Line 6 1st Circuit Part 7 2nd Circuit Part 8 Primary Side Circuit 10 AC Filter Part 20 Charger 21 Rectifier 22 Power Factor Improvement Part 22a Coil 22b Switching element 22c Diode 23 Capacitor 24 DC / DC converter 24a Inverter 24b Transformer 24c Secondary side rectifier circuit 24d Switching element 24e Power transmission coil 24f Power receiving coil 24g Switching element 30 Capacitor 40 DC / DC converter 41 Switching element 42 Coil 42a Upper core 42b Lower core 42c Coil body 43 Capacitor 50 Capacitor 60 Power conversion unit 70 First control unit 80 Second control unit 90 Current sensor 91 Main body unit 92 Fixed unit 3 1st hole 94 2nd hole 95 3rd hole 100 Housing 101 Partition member 101a 1st cover member 101b 2nd cover member 102 1st space 103 2nd space 104 Radiating fin 105 hole 110 AC filter board 120 High voltage board 130 , 130A Low-voltage board 131 Connector 132, 132A Wiring pattern 133, 133A Wiring pattern 134, 134A Wiring pattern 135, 135A Wiring pattern 136 Connector 137 1st board 138 2nd board 139 3rd board 140 Power line 150 Signal line 160 Control board 161 Connector 162 Wiring pattern 163 Wiring pattern 164 Wiring pattern 200 Transformer case 201 Side wall 202 Space 210 Transformer shield 211 Bottom wall part 212 First side wall part 213 Second side wall part 214th 3 side wall part 215 opening part 216 1st fixing part 217 4th side wall part 218 2nd fixing part 219 middle part 220 5th side wall part 221 6th side wall part 231 upper core 232 lower core 233 coil 240 heat dissipation resin 300 pedestal 310 case 311 Side wall 311a First side wall 311b Second side wall 311c Third side wall 311d Fourth side wall 312 Space 313 Bottom surface 314 Rib 314a First rib 314b Second rib 314c Third rib 315 Heat dissipation resin 320 Power line 321 Power line 400 Wall section 401 Opening 402 fixed part 410 wall part 411 first wall part 412 second wall part 413 third wall part 414 fourth wall part 415 third space 420 wall part 430a bus bar 430b bus bar 430c bus bar
Claims (6)
前記リアクトルに接続された電力線と、
前記リアクトルに接する接触部、および、前記電力線に沿って延在し、かつ、前記電力線から放出される電波をシールドするシールド部を有するシールド部材と、を備える、
電力変換装置。 Reactor,
A power line connected to the reactor,
A contact portion that is in contact with the reactor; and a shield member that extends along the power line and that has a shield portion that shields radio waves emitted from the power line.
Power converter.
前記リアクトルは前記第1空間内に格納され、
前記電力線および前記シールド部材は、前記仕切り部材に設けられ、かつ、前記第1空間と前記第2空間とを連通する孔に挿通される、
請求項1に記載の電力変換装置。 Further comprising a housing partitioned into a first space and a second space by a partition member,
The reactor is stored in the first space,
The power line and the shield member are provided in the partition member, and are inserted into holes that connect the first space and the second space,
The power conversion device according to claim 1.
前記シールド部材は、前記電力線と前記信号線との間に介在する、
請求項2に記載の電力変換装置。 A signal line is inserted through the hole,
The shield member is interposed between the power line and the signal line,
The power conversion device according to claim 2.
前記リアクトルと前記ケースとの隙間には、放熱性樹脂が充填されており、
前記シールド部材は、前記放熱性樹脂と接している、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The reactor is stored in the case,
The space between the reactor and the case is filled with heat dissipation resin,
The shield member is in contact with the heat dissipation resin,
The power conversion device according to claim 1.
前記シールド部材は、前記上部第1コアと接するとともに前記放熱性樹脂と接している、
請求項4に記載の電力変換装置。 The reactor includes an upper first core and a lower second core,
The shield member is in contact with the upper first core and is in contact with the heat dissipation resin,
The power conversion device according to claim 4.
請求項5に記載の電力変換装置。 The shield member does not contact the lower surface of the lower second core and the case,
The power conversion device according to claim 5.
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