JP2020078168A - Power converter - Google Patents

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Abstract

To provide a technique for preventing the temperature of each reactor from becoming excessively high for a power converter having two voltage converter circuits connected in parallel, each of which has a reactor.SOLUTION: A power converter 10 includes a first voltage converter having a first reactor, a second voltage converter having a second reactor, and a controller. The controller controls the first and second voltage converters so that when the temperature of the first reactor is above a first temperature threshold and the temperature of the second reactor is below a second temperature threshold, the current flowing in the second reactor is more than the current flowing in the first reactor. The controller controls the first and second voltage converters so that when the temperature of the second reactor is above the second temperature threshold and the temperature of the first reactor is below the first temperature threshold, the current flowing in the first reactor is more than the current flowing in the second reactor.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本明細書が開示する技術は、電力変換器に関する。特に、リアクトルを備えている第1電圧コンバータと第2電圧コンバータが並列に接続されている電力変換器に関する。   The technique disclosed in this specification relates to a power converter. In particular, it relates to a power converter in which a first voltage converter and a second voltage converter each including a reactor are connected in parallel.

特許文献1に、複数のリアクトルを備えた電力変換器が開示されている。リアクトルは発熱量が大きいため、複数のリアクトルは冷却器に接している。特許文献1の電力変換器では、発熱量の大きいリアクトルが、発熱量の小さいリアクトルよりも冷媒の上流側に配置されている。また、特許文献2には、リアクトルを効率よく冷却するために、リアクトルのコイルと冷却器の間に柔軟な放熱シートを挟む技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a power converter including a plurality of reactors. Since the reactor generates a large amount of heat, multiple reactors are in contact with the cooler. In the power converter of Patent Document 1, the reactor having a large heat generation amount is arranged on the upstream side of the refrigerant with respect to the reactor having a small heat generation amount. Further, Patent Document 2 discloses a technique in which a flexible heat dissipation sheet is sandwiched between a reactor coil and a cooler in order to efficiently cool the reactor.

特開2015−180118号公報JP, 2005-180118, A 特開2007−129146号公報JP, 2007-129146, A

本明細書は、2個のリアクトルのそれぞれが電圧コンバータに用いられており、2個の電圧コンバータが並列に接続されている電力変換器において、それぞれのリアクトルの温度が過度に高くなることを適切に抑制する技術を提供する。   In the power converter in which each of the two reactors is used in the voltage converter and the two voltage converters are connected in parallel, the present specification appropriately describes that the temperature of each reactor becomes excessively high. Technology to suppress

本明細書が開示する電力変換器は、第1リアクトルを有している第1電圧コンバータと、第2リアクトルを有している第2電圧コンバータと、コントローラを備えている。第1電圧コンバータと第2電圧コンバータは並列に接続されている。コントローラは、第1電圧コンバータと第2電圧コンバータを制御する。コントローラは、第1リアクトルの温度が第1温度閾値を超えているとともに第2リアクトルの温度が第2温度閾値を下回っている場合は第2リアクトルに流れる電流が第1リアクトルに流れる電流よりも多くなるように第1、第2電圧コンバータを制御する。コントローラは、第2リアクトルの温度が第2温度閾値を超えているとともに第1リアクトルの温度が第1温度閾値を下回っている場合は第1リアクトルに流れる電流が第2リアクトルに流れる電流よりも多くなるように第1、第2電圧コンバータを制御する。上記のように制御することで、それぞれのリアクトルの温度が過度に高くなることを適切に抑えることができる。   The power converter which this specification discloses is provided with the 1st voltage converter which has the 1st reactor, the 2nd voltage converter which has the 2nd reactor, and the controller. The first voltage converter and the second voltage converter are connected in parallel. The controller controls the first voltage converter and the second voltage converter. When the temperature of the first reactor is above the first temperature threshold and the temperature of the second reactor is below the second temperature threshold, the controller causes the current flowing through the second reactor to be larger than the current flowing through the first reactor. The first and second voltage converters are controlled so that When the temperature of the second reactor exceeds the second temperature threshold and the temperature of the first reactor is lower than the first temperature threshold, the controller causes the current flowing through the first reactor to be larger than the current flowing through the second reactor. The first and second voltage converters are controlled so that By controlling as described above, it is possible to appropriately suppress the temperature of each reactor from becoming excessively high.

本明細書が開示する電力変換器は、放熱シートを挟んで第1リアクトルに対向している冷却器と、第1リアクトルに隣接して配置されているとともに第2リアクトルから離れて配置されている別の部品を備えていてもよい。別の部品の耐熱温度は第1リアクトルの耐熱温度よりも低い。別の部品は電気部品に限られない。   The power converter disclosed in the present specification is arranged adjacent to the cooler facing the first reactor with the heat dissipation sheet sandwiched between the cooler and the second reactor, and arranged away from the second reactor. Other parts may be provided. The heat resistant temperature of the other component is lower than the heat resistant temperature of the first reactor. The other parts are not limited to electrical parts.

第1リアクトルの温度が過度に高くなることが抑えられるので、第1リアクトルが熱膨張することによる放熱シートのはみ出し(リアクトルと冷却器の間からのはみ出し)を抑制することができる。同時に、別の部品への熱害を抑制することができる。例えば、リアクトルの従来の到達温度では、コンデンサなど、リアクトルと比較して耐熱温度が低い部品はリアクトルに隣接配置できなかった。本明細書が開示する技術によってリアクトルの到達温度を低く抑えることができたことで、コンデンサなど、リアクトルと比較して耐熱温度が低い部品をリアクトルに隣接配置できるようになった。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。   Since it is possible to prevent the temperature of the first reactor from becoming excessively high, it is possible to suppress the protrusion of the heat dissipation sheet (the protrusion from between the reactor and the cooler) due to the thermal expansion of the first reactor. At the same time, heat damage to other parts can be suppressed. For example, at the conventional reached temperature of the reactor, a component such as a capacitor having a lower heat resistant temperature than the reactor cannot be arranged adjacent to the reactor. The technique disclosed in the present specification has made it possible to suppress the temperature reached by the reactor to a low level, and thus it has become possible to dispose a component such as a capacitor having a lower heat resistant temperature than the reactor adjacent to the reactor. Details of the technology disclosed in the present specification and further improvements will be described in “Mode for Carrying Out the Invention” below.

実施例の電力変換器を含む電気自動車のブロック図である。1 is a block diagram of an electric vehicle including a power converter according to an embodiment. コントローラが実行する制御のフローチャートである。It is a flow chart of control which a controller performs. 電力変換器のケース内部の部品配置を示す断面図である(1)。It is sectional drawing which shows the components arrangement | positioning inside the case of a power converter (1). 電力変換器のケース内部の部品配置を示す断面図である(2)。It is sectional drawing which shows the components arrangement | positioning inside the case of a power converter (2).

図面を参照して実施例の電力変換器10を説明する。電力変換器10は、電気自動車に搭載され、バッテリの直流電力を走行用モータの駆動電力に変換するデバイスである。図1に、電力変換器10を含む電気自動車100のブロック図を示す。   A power converter 10 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. The power converter 10 is a device that is mounted on an electric vehicle and converts DC power of a battery into drive power of a traveling motor. FIG. 1 shows a block diagram of an electric vehicle 100 including a power converter 10.

先に述べたように、電力変換器10は、バッテリ3の電力を、走行用の2個のモータ19a、19bの駆動電力に変換するデバイスである。電力変換器10は、2個の電圧コンバータ11a、11b、2個のインバータ6a、6b、コンデンサ4、5を備えている。   As described above, the power converter 10 is a device that converts the power of the battery 3 into the drive power of the two traveling motors 19a and 19b. The power converter 10 includes two voltage converters 11a and 11b, two inverters 6a and 6b, and capacitors 4 and 5.

2個の電圧コンバータ11a、11bは、共通の低圧端8(低圧正極端8a、低圧負極端8b)と、共通の高圧端9(高圧正極端9a、高圧負極端9b)の間に並列に接続されている。低圧正極端8aと低圧負極端8bの間にコンデンサ4が接続されている。高圧正極端9aと高圧負極端9bの間にコンデンサ5が接続されている。コンデンサ4、5は、電圧コンバータ11a、11bに入出力する電力の電圧脈動(または電流脈動)を抑えるために備えられている。   The two voltage converters 11a and 11b are connected in parallel between a common low-voltage end 8 (low-voltage positive end 8a, low-voltage negative end 8b) and a common high-voltage end 9 (high-voltage positive end 9a, high-voltage negative end 9b). Has been done. The capacitor 4 is connected between the low-voltage positive electrode end 8a and the low-voltage negative electrode end 8b. The capacitor 5 is connected between the high voltage positive electrode end 9a and the high voltage negative electrode end 9b. The capacitors 4 and 5 are provided to suppress voltage pulsation (or current pulsation) of electric power input to and output from the voltage converters 11a and 11b.

電圧コンバータ11a、11bは、同じ構造を有しており、低圧端8に入力された直流電力を昇圧して高圧端9から出力する昇圧機能と、高圧端9に入力された直流電力を降圧して低圧端8から出力する降圧機能を有している。すなわち、電圧コンバータ11a、11bは、双方向DC−DCコンバータである。   The voltage converters 11a and 11b have the same structure, and have a boosting function of boosting the DC power input to the low voltage end 8 and outputting the boosted DC power from the high voltage end 9, and stepping down the DC power input to the high voltage end 9. And has a step-down function of outputting from the low voltage end 8. That is, the voltage converters 11a and 11b are bidirectional DC-DC converters.

高圧端9に、2個のインバータ6a、6bが並列に接続されている。インバータ6a、6bの回路構成は図示を省略した。インバータ6a(6b)は、電圧コンバータ11a、11bから供給される直流電力をモータ19a(19b)の駆動に適した交流電力に変換する。変換された交流電力がモータ19a(19b)に供給される。図示は省略しているが、モータ19a、19bの出力軸は、ギアセットを介して車軸と連結されている。   Two inverters 6a and 6b are connected in parallel to the high voltage end 9. Illustration of the circuit configuration of the inverters 6a and 6b is omitted. The inverter 6a (6b) converts the DC power supplied from the voltage converters 11a and 11b into AC power suitable for driving the motor 19a (19b). The converted AC power is supplied to the motor 19a (19b). Although not shown, the output shafts of the motors 19a and 19b are connected to the axle via a gear set.

モータ19a、19bは、電力を使って駆動トルクを出力することが可能であるとともに、車両の慣性エネルギを使って発電することもできる。モータ19a、19bが発電した電力(回生電力)は、インバータ6a、6bによって交流から直流に変換され、電圧コンバータ11a、11bに供給される。   The motors 19a and 19b can output drive torque using electric power, and can also generate electric power using inertial energy of the vehicle. The electric power (regenerative electric power) generated by the motors 19a and 19b is converted from alternating current to direct current by the inverters 6a and 6b and supplied to the voltage converters 11a and 11b.

電圧コンバータ11aの回路構成について説明する。電圧コンバータ11aは、2個のスイッチング素子13a、14a、2個のダイオード15a、16a、リアクトル12a、温度センサ17aを備えている。2個のスイッチング素子13a、14aは、高圧正極端9aと高圧負極端9bの間に直列に接続されている。スイッチング素子13aが高圧正極端9aに近い側に位置しており、スイッチング素子14aが高圧負極端9bに近い側に位置している。   The circuit configuration of the voltage converter 11a will be described. The voltage converter 11a includes two switching elements 13a and 14a, two diodes 15a and 16a, a reactor 12a, and a temperature sensor 17a. The two switching elements 13a and 14a are connected in series between the high voltage positive electrode end 9a and the high voltage negative electrode end 9b. The switching element 13a is located on the side closer to the high-voltage positive electrode end 9a, and the switching element 14a is located on the side closer to the high-voltage negative electrode end 9b.

スイッチング素子13a(14a)にダイオード15a(16a)が逆並列に接続されている。スイッチング素子13a、14aの直列接続の中点と、低圧正極端8aの間にリアクトル12aが接続されている。温度センサ17aは、リアクトル12aの近傍に配置されており、リアクトル12aの温度を計測する。   A diode 15a (16a) is connected in antiparallel to the switching element 13a (14a). The reactor 12a is connected between the midpoint of the series connection of the switching elements 13a and 14a and the low voltage positive electrode end 8a. The temperature sensor 17a is arranged near the reactor 12a and measures the temperature of the reactor 12a.

スイッチング素子13aとダイオード16aが主に降圧動作に関与し、スイッチング素子14aとダイオード15aが主に昇圧動作に関与する。スイッチング素子13a、14aは、コントローラ7によって制御される。コントローラ7は、不図示の上位コントローラから低圧端8の電圧と高圧端9の電圧の目標電圧比を受信し、目標電圧比が実現されるように、スイッチング素子13a、14aを制御する。スイッチング素子13a、14bは、所定のデューティ比のPWM信号によって駆動される。コントローラ7は、目標電圧比が実現するようにデューティ比を決定する。コントローラ7は、スイッチング素子13aがオンのときにスイッチング素子14aがオフし、スイッチング素子14aがオンのときにスイッチング素子13aがオフとなるように駆動信号(PWM信号)を生成し、それぞれのスイッチング素子13a、14aに供給する。そうすると、低圧端8の電圧と高圧端9の電圧のバランスにより、昇圧と高圧が受動的に切り換わるようになる。昇圧に関与するスイッチング素子14aのデューティ比を高くし、降圧に関与するスイッチング素子13aのデューティ比を小さくすると、低圧端8と高圧端9の電圧比が大きくなる。   The switching element 13a and the diode 16a are mainly involved in the step-down operation, and the switching element 14a and the diode 15a are mainly involved in the step-up operation. The switching elements 13a and 14a are controlled by the controller 7. The controller 7 receives the target voltage ratio of the voltage of the low voltage end 8 and the voltage of the high voltage end 9 from a host controller (not shown), and controls the switching elements 13a and 14a so that the target voltage ratio is realized. The switching elements 13a and 14b are driven by a PWM signal having a predetermined duty ratio. The controller 7 determines the duty ratio so that the target voltage ratio is realized. The controller 7 generates a drive signal (PWM signal) so that the switching element 14a is turned off when the switching element 13a is turned on, and the switching element 13a is turned off when the switching element 14a is turned on. Supply to 13a and 14a. Then, depending on the balance between the voltage of the low voltage end 8 and the voltage of the high voltage end 9, boosting and high voltage are passively switched. When the duty ratio of the switching element 14a involved in step-up is increased and the duty ratio of the switching element 13a involved in step-down is reduced, the voltage ratio between the low voltage end 8 and the high voltage end 9 becomes large.

電圧コンバータ11bの回路構成は電圧コンバータ11aの回路構成と同じであるので詳しい説明は省略する。図1から明らかなとおり、上記した電圧コンバータ11aの説明において符号の添え字「a」を「b」に変えることで、電圧コンバータ11bの説明になる。   Since the circuit configuration of the voltage converter 11b is the same as that of the voltage converter 11a, detailed description thereof will be omitted. As is apparent from FIG. 1, the voltage converter 11b will be described by changing the suffix "a" of the reference numeral to "b" in the above description of the voltage converter 11a.

バッテリ3の出力は数十キロワットであり、そのような大電力が流れるとリアクトル12a、12bは、発熱し、温度が上昇する。コントローラ7は、リアクトル12a、12bの温度が過度に高くなることを防止するため、リアクトル12a、12bの温度に応じて電圧コンバータ11a、11bのそれぞれに流す電流の分担比率を調整する。電圧コンバータ11aの電圧比が電圧コンバータ11bの電圧比よりもわずかに高くなるように、スイッチング素子13a、14a、13b、14bのデューティ比を調整することで、電圧コンバータ11a(リアクトル12a)に流れる電流が電圧コンバータ11b(リアクトル12b)に流れる電流よりも多くなる。逆に、電圧コンバータ11bの電圧比が電圧コンバータ11aの電圧比よりもわずかに高くなるように、スイッチング素子13a、14a、13b、14bのデューティ比を調整することで、電圧コンバータ11b(リアクトル12b)に流れる電流が電圧コンバータ11a(リアクトル12a)に流れる電流よりも多くなる。   The output of the battery 3 is several tens of kilowatts, and when such a large electric power flows, the reactors 12a and 12b generate heat and the temperature rises. In order to prevent the temperatures of the reactors 12a and 12b from becoming excessively high, the controller 7 adjusts the sharing ratios of the currents flowing through the voltage converters 11a and 11b in accordance with the temperatures of the reactors 12a and 12b. The current flowing through the voltage converter 11a (reactor 12a) is adjusted by adjusting the duty ratios of the switching elements 13a, 14a, 13b, 14b so that the voltage ratio of the voltage converter 11a is slightly higher than the voltage ratio of the voltage converter 11b. Is larger than the current flowing through the voltage converter 11b (reactor 12b). Conversely, by adjusting the duty ratios of the switching elements 13a, 14a, 13b, 14b so that the voltage ratio of the voltage converter 11b is slightly higher than the voltage ratio of the voltage converter 11a, the voltage converter 11b (reactor 12b). Is greater than the current flowing through the voltage converter 11a (reactor 12a).

温度センサ17a、17bの計測データはコントローラ7に送られる。コントローラ7は、温度センサ17a、17bが計測するリアクトル12a、12bの温度に応じて電圧コンバータ11a、11bに流れる電流の分担比率を調整する。   The measurement data of the temperature sensors 17a and 17b is sent to the controller 7. The controller 7 adjusts the sharing ratio of the current flowing through the voltage converters 11a and 11b according to the temperatures of the reactors 12a and 12b measured by the temperature sensors 17a and 17b.

図2にコントローラ7が実行する電流分担比率調整処理のフローチャートを示す。図2の処理は、走行中、定期的に実行される。以下では説明の便宜のため、電圧コンバータ11aを第1電圧コンバータ11aと称し、電圧コンバータ11bを第2電圧コンバータ11bと称する。また、リアクトル12aを第1リアクトル12aと称し、リアクトル12bを第2リアクトル12bと称する。図2の記号「DDC」は「電圧コンバータ」を意味する。   FIG. 2 shows a flowchart of the current sharing ratio adjustment processing executed by the controller 7. The process of FIG. 2 is periodically executed during traveling. Hereinafter, for convenience of description, the voltage converter 11a is referred to as a first voltage converter 11a, and the voltage converter 11b is referred to as a second voltage converter 11b. Further, the reactor 12a is referred to as a first reactor 12a, and the reactor 12b is referred to as a second reactor 12b. The symbol “DDC” in FIG. 2 means “voltage converter”.

コントローラ7は、まず、第1リアクトル12aの温度TR1と第2リアクトル12bの温度TR2を温度センサ17a、17bから取得する(ステップS2)。第1リアクトル12aの温度TR1が所定の第1温度閾値TRth1を越えており、かつ、第2リアクトル12bの温度TR2が所定の第2温度閾値TRth2を下回っている場合は、コントローラ7は、第2電圧コンバータ11bに流れる電流が第1電圧コンバータ11aに流れる電流よりも多くなるように、第1、第2電圧コンバータ11a、11b(すなわち、スイッチング素子13a、14a、13b、14b)を制御する(ステップS3:YES、S4)。先に述べたように、第2電圧コンバータ11bの電圧比を第1電圧コンバータ11aの電圧比よりもわずかに高く設定することで、第1電圧コンバータ11aよりも第2電圧コンバータ11bに多くの電流を流すことができる。その結果、第2リアクトル12bに流れる電流が第1リアクトル12aに流れる電流よりも多くなる。   The controller 7 first acquires the temperature TR1 of the first reactor 12a and the temperature TR2 of the second reactor 12b from the temperature sensors 17a and 17b (step S2). When the temperature TR1 of the first reactor 12a exceeds the predetermined first temperature threshold value TRth1 and the temperature TR2 of the second reactor 12b is below the predetermined second temperature threshold value TRth2, the controller 7 determines that the second The first and second voltage converters 11a, 11b (that is, the switching elements 13a, 14a, 13b, 14b) are controlled so that the current flowing through the voltage converter 11b is larger than the current flowing through the first voltage converter 11a (steps). S3: YES, S4). As described above, by setting the voltage ratio of the second voltage converter 11b to be slightly higher than the voltage ratio of the first voltage converter 11a, more current is supplied to the second voltage converter 11b than to the first voltage converter 11a. Can be drained. As a result, the current flowing through the second reactor 12b becomes larger than the current flowing through the first reactor 12a.

第1温度閾値TRth1は、第1リアクトル12aの耐熱上限温度から所定の安全マージンを減じた値に設定されている。第2温度閾値TRth2は、第2リアクトル12bの耐熱上限温度から所定の安全マージンを減じた値に設定されている。   The first temperature threshold value TRth1 is set to a value obtained by subtracting a predetermined safety margin from the heat resistant upper limit temperature of the first reactor 12a. The second temperature threshold value TRth2 is set to a value obtained by subtracting a predetermined safety margin from the heat resistant upper limit temperature of the second reactor 12b.

一方、第2リアクトル12bの温度TR2が第2温度閾値TRth2を越えており、かつ、第1リアクトル12aの温度TR1が第1温度閾値TRth1を下回っている場合は、コントローラ7は、第1電圧コンバータ11aに流れる電流が第2電圧コンバータ11bに流れる電流よりも多くなるように、第1、第2電圧コンバータ11a、11b(すなわち、スイッチング素子13a、14a、13b、14b)を制御する(ステップS5:YES、S6)。その結果、第1リアクトル12aに流れる電流が第2リアクトル12bに流れる電流よりも多くなる。   On the other hand, when the temperature TR2 of the second reactor 12b exceeds the second temperature threshold value TRth2 and the temperature TR1 of the first reactor 12a falls below the first temperature threshold value TRth1, the controller 7 determines that the first voltage converter The first and second voltage converters 11a and 11b (that is, the switching elements 13a, 14a, 13b, and 14b) are controlled so that the current flowing through 11a becomes larger than the current flowing through the second voltage converter 11b (step S5: YES, S6). As a result, the current flowing through the first reactor 12a becomes larger than the current flowing through the second reactor 12b.

ステップS3の条件とステップS5の条件のいずれもがNOの場合、コントローラ7は、第1電圧コンバータ11aに流れる電流と第2電圧コンバータ11bに流れる電流が等しくなるように、第1、第2電圧コンバータ11a、11b(すなわち、スイッチング素子13a、14a、13b、14b)を制御する(ステップS3:NO、S5:NO、S7)。そうすると、第1リアクトル12aと第2リアクトル12bに等しく電流が流れる。   When both the condition of step S3 and the condition of step S5 are NO, the controller 7 controls the first and second voltages so that the current flowing through the first voltage converter 11a and the current flowing through the second voltage converter 11b become equal. The converters 11a, 11b (that is, the switching elements 13a, 14a, 13b, 14b) are controlled (steps S3: NO, S5: NO, S7). Then, the current flows equally in the first reactor 12a and the second reactor 12b.

上記の処理の効果は次の通りである。コントローラ7は、第1リアクトル12aの温度TR1が高くなっており(TR1>TRth1)、かつ、第2リアクトル12bには温度の余裕がある場合(TR2<TRth2)、第2電圧コンバータ11b(すなわち第2リアクトル12b)により多くの電流を流し、第1リアクトル12aの温度上昇を抑制する。逆に、コントローラ7は、第2リアクトル12bの温度TR2が高くなっており(TR2>TRth2)、かつ、第1リアクトル12aには温度の余裕がある場合(TR1<TRth1)、第1電圧コンバータ11a(すなわち第1リアクトル12a)により多くの電流を流し、第2リアクトル12bの温度上昇を抑制する。図2の処理によって、第1リアクトル12aと第2リアクトル12bのそれぞれの温度が過度に高くなることを抑制することができる。   The effects of the above processing are as follows. When the temperature TR1 of the first reactor 12a is high (TR1> TRth1) and the second reactor 12b has a margin of temperature (TR2 <TRth2), the controller 7 determines the second voltage converter 11b (that is, the second voltage converter 11b). A large amount of current is passed through the second reactor 12b) to suppress the temperature rise of the first reactor 12a. On the contrary, when the temperature TR2 of the second reactor 12b is high (TR2> TRth2) and the first reactor 12a has a margin of temperature (TR1 <TRth1), the controller 7 has the first voltage converter 11a. (That is, a larger amount of current is passed through the first reactor 12a) to suppress the temperature rise of the second reactor 12b. By the process of FIG. 2, it is possible to prevent the temperatures of the first reactor 12a and the second reactor 12b from becoming excessively high.

なお、第1リアクトル12aの温度TR1が第1温度閾値TRth1よりも高く、かつ、第2リアクトル12bの温度TR2が第2温度閾値TRth2よりも高い場合は、コントローラ7は、第1電圧コンバータ11aに流れる電流が第2電圧コンバータ11bに流れる電流と等しくなるように、スイッチング素子13a、14a、13b、14bを制御する。   When the temperature TR1 of the first reactor 12a is higher than the first temperature threshold value TRth1 and the temperature TR2 of the second reactor 12b is higher than the second temperature threshold value TRth2, the controller 7 controls the first voltage converter 11a. The switching elements 13a, 14a, 13b, 14b are controlled so that the flowing current becomes equal to the current flowing through the second voltage converter 11b.

電力変換器10のハードウエアの構造について説明する。図3に、電力変換器10のケースの一側板をカットした断面図を示す。図4に、ケースの別の一側板をカットした断面図を示す。図3は、図4の座標系において+Y側の側板をカットした断面に相等する。図4は、図3の座標系において−X側の側板をカットした断面に相当する。   The hardware structure of the power converter 10 will be described. FIG. 3 shows a cross-sectional view in which one side plate of the case of the power converter 10 is cut. FIG. 4 shows a cross-sectional view obtained by cutting another side plate of the case. FIG. 3 is equivalent to the cross section obtained by cutting the side plate on the + Y side in the coordinate system of FIG. FIG. 4 corresponds to a cross section obtained by cutting the side plate on the −X side in the coordinate system of FIG.

ケース21は、複数の冷却器32と複数の半導体モジュール33の積層体、基板31、第1リアクトル12a、第2リアクトル12b、冷却器34、コンデンサモジュール36、電圧コンバータ37を収容している。図3では、左端の2個の冷却器のみに符号32を付し、積層体内の他の冷却器には符号を省略した。同様に、左端の半導体モジュールにのみ符号33を付し、積層体内の他の半導体モジュールには符号を省略した。   The case 21 houses a stacked body of a plurality of coolers 32 and a plurality of semiconductor modules 33, a substrate 31, a first reactor 12a, a second reactor 12b, a cooler 34, a capacitor module 36, and a voltage converter 37. In FIG. 3, reference numeral 32 is attached only to the two leftmost coolers, and reference numerals are omitted for the other coolers in the stack. Similarly, the reference numeral 33 is attached only to the leftmost semiconductor module, and the reference numerals are omitted for the other semiconductor modules in the stacked body.

電圧コンバータ37は、図1では図示していないが、バッテリ3の電圧を降圧して補機バッテリ(不図示)に供給するデバイスである。図4では、電圧コンバータ37は仮想線で描いてあり、その後側に位置する第2リアクトル12bが見えるようにしてある。   Although not shown in FIG. 1, the voltage converter 37 is a device that steps down the voltage of the battery 3 and supplies it to an auxiliary battery (not shown). In FIG. 4, the voltage converter 37 is drawn by an imaginary line so that the second reactor 12b located on the rear side can be seen.

複数の半導体モジュール33のそれぞれには、2個のスイッチング素子と2個のダイオードが収容されている。半導体モジュール33の本体は樹脂製のパッケージであり、そのパッケージの内部で2個のスイッチング素子は直列に接続されている。パッケージの内部でそれぞれのスイッチング素子にダイオードが逆並列に接続されている。   Each of the plurality of semiconductor modules 33 accommodates two switching elements and two diodes. The main body of the semiconductor module 33 is a resin package, and the two switching elements are connected in series inside the package. Diodes are connected in antiparallel to the respective switching elements inside the package.

1個の半導体モジュール33が図1のスイッチング素子13a、14a、ダイオード15a、16bを収容しており、別の半導体モジュール33がスイッチング素子13b、14b、ダイオード15b、16bを収容している。残りの半導体モジュール33は、インバータ6a、6bのスイッチング素子(不図示)を収容している。   One semiconductor module 33 houses the switching elements 13a and 14a and the diodes 15a and 16b of FIG. 1, and another semiconductor module 33 houses the switching elements 13b and 14b and the diodes 15b and 16b. The remaining semiconductor module 33 houses the switching elements (not shown) of the inverters 6a and 6b.

複数の半導体モジュール33のそれぞれから制御端子39が伸びており、制御端子39は基板31に接続されている。基板31には、図1に示したコントローラ7を構成する回路が実装されており、基板31から制御端子39を通して半導体モジュール33の内部のスイッチング素子が制御される。   A control terminal 39 extends from each of the plurality of semiconductor modules 33, and the control terminal 39 is connected to the substrate 31. The circuit that constitutes the controller 7 shown in FIG. 1 is mounted on the board 31, and the switching elements inside the semiconductor module 33 are controlled from the board 31 through the control terminals 39.

半導体モジュール33には、内部のスイッチング素子の直列接続の高電位端、中点、低電位端のそれぞれと接続されるパワー端子が延びているが、その図示は省略した。それぞれのパワー端子と他のデバイスを接続するバスバも図示を省略してある。例えば、2個のスイッチング素子の直列接続の中点とリアクトルを接続するバスバは図示が省略されている。   In the semiconductor module 33, power terminals connected to the high-potential end, the midpoint, and the low-potential end of the series connection of the internal switching elements extend, but the illustration thereof is omitted. A bus bar that connects each power terminal to another device is also not shown. For example, the bus bar that connects the midpoint of the series connection of two switching elements and the reactor is not shown.

第1リアクトル12aは、放熱シート35を挟んで冷却器34と対向している。冷却器34は、ケース21の中仕切り板22に固定されている。図4に示されているように、第1リアクトル12aに隣接してコンデンサモジュール36が位置している。コンデンサモジュール36の内部には複数のコンデンサ素子が収容されている。いくつかのコンデンサ素子が図1のコンデンサ4に対応しており、残りのコンデンサ素子が図1のコンデンサ5に対応している。   The first reactor 12a faces the cooler 34 with the heat dissipation sheet 35 interposed therebetween. The cooler 34 is fixed to the partition plate 22 of the case 21. As shown in FIG. 4, the capacitor module 36 is located adjacent to the first reactor 12a. A plurality of capacitor elements are housed inside the capacitor module 36. Some of the capacitor elements correspond to the capacitor 4 of FIG. 1, and the remaining capacitor elements correspond to the capacitor 5 of FIG.

第2リアクトル12bは、ケース21の底面23に固定されている。第2リアクトル12bには冷却器が触れておらず、また、第2リアクトル12bは、コンデンサモジュール36から遠い位置に配置されている。   The second reactor 12b is fixed to the bottom surface 23 of the case 21. The cooler does not touch the second reactor 12b, and the second reactor 12b is arranged at a position far from the condenser module 36.

上記したハードウエア構成の場合、第1リアクトル12aの温度が過度に高くなることが抑えられるので、第1リアクトル12aが熱膨張することによる放熱シート35のはみ出し(第1リアクトル12aと冷却器34の間からのはみ出し)を抑制することができる。また、第1リアクトル12aに隣接しているコンデンサモジュール36への熱害を抑制することができる。コンデンサモジュール36は、第1リアクトル12aと比較すると耐熱温度が低い。従来の技術では、コンデンサモジュール36を第1リアクトル12aに隣接配置することができなかった。上記した制御によって第1リアクトル12aの温度が過度に高くなることが抑えられることで、耐熱温度の低いコンデンサモジュール36を第1リアクトル12aに隣接配置できるようになった。   In the case of the above hardware configuration, the temperature of the first reactor 12a is prevented from becoming excessively high, so that the heat dissipation sheet 35 is extruded due to the thermal expansion of the first reactor 12a (of the first reactor 12a and the cooler 34). (Protrusion from the gap) can be suppressed. Further, heat damage to the capacitor module 36 adjacent to the first reactor 12a can be suppressed. The capacitor module 36 has a lower heat resistance temperature than the first reactor 12a. In the conventional technique, the capacitor module 36 cannot be arranged adjacent to the first reactor 12a. By controlling the temperature of the first reactor 12a from becoming excessively high by the above-described control, the capacitor module 36 having a low heat resistant temperature can be arranged adjacent to the first reactor 12a.

図3、図4で示したハードウエア構成は、本明細書が開示する技術の一例である。ただし、図3、図4のハードウエア構成を有している場合、コントローラ7は、第2リアクトル12bの温度TR2>第2温度閾値TRth2であり、かつ、第1リアクトル12aの温度TR1<第1温度閾値TRth1が成立するが、第1リアクトル12aの温度TR1が上昇中である場合は、第1電圧コンバータ11a(第1リアクトル12a)と第2電圧コンバータ11b(第2リアクトル12b)に流れる電流が等しくなるように、スイッチング素子13a、14a、13b、14bを制御してもよい。第1リアクトル12aは冷却器34に接しており、第2リアクトル12bは冷却器に接していない場合、上記の条件は通常では成立し得ない。上記の条件が成立する場合とは、温度センサあるいは電流センサで異常が生じている可能性がある。そのような場合は、第1リアクトル12aと第2リアクトル12bに等しく電流を流すことが望ましい。   The hardware configuration shown in FIGS. 3 and 4 is an example of the technology disclosed in this specification. However, in the case of having the hardware configuration of FIG. 3 and FIG. 4, the controller 7 has the temperature TR2 of the second reactor 12b> the second temperature threshold value TRth2 and the temperature TR1 of the first reactor 12a <the first When the temperature threshold TRth1 is satisfied but the temperature TR1 of the first reactor 12a is increasing, the current flowing through the first voltage converter 11a (first reactor 12a) and the second voltage converter 11b (second reactor 12b) is The switching elements 13a, 14a, 13b, 14b may be controlled to be equal. If the first reactor 12a is in contact with the cooler 34 and the second reactor 12b is not in contact with the cooler, the above condition cannot be normally established. When the above conditions are satisfied, there is a possibility that an abnormality has occurred in the temperature sensor or the current sensor. In such a case, it is desirable to make the current flow equally through the first reactor 12a and the second reactor 12b.

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図3、図4で示した部品レイアウトは一例である。本明細書が開示する技術は、放熱シートを挟んで第1リアクトルに対向している冷却器と、第1リアクトルに隣接して配置されているとともに第2リアクトルから離れて配置されている別の電気部品とを備えた電力変換器に適用することができる。   Points to be noted regarding the technique described in the embodiment will be described. The component layout shown in FIGS. 3 and 4 is an example. The technology disclosed in the present specification is directed to a cooler that faces the first reactor with a heat dissipation sheet sandwiched between the cooler and another cooler that is arranged adjacent to the first reactor and apart from the second reactor. It can be applied to a power converter provided with an electric component.

図2のフローチャートのステップS3において、TR1>TRth1を、TR1≧TRth1としてもよい。あるいは逆に、TR2<TRth2を、TR2≦TRth2としてもよい。同様にステップS5において、TR2>TRth2を、TR2≧TRth2としてもよいし、あるいは逆に、TR1<TRth1を、TR1≦TRth1としてもよい。   In step S3 of the flowchart of FIG. 2, TR1> TRth1 may be set to TR1 ≧ TRth1. Alternatively, conversely, TR2 <TRth2 may be set to TR2 ≦ TRth2. Similarly, in step S5, TR2> TRth2 may be set to TR2 ≧ TRth2, or conversely, TR1 <TRth1 may be set to TR1 ≦ TRth1.

第1リアクトル12aに隣接配置される部品は、コンデンサモジュール36に限られない。第1リアクトル12aに隣接配置される部品は、電気部品に限られない。第1リアクトル12aに隣接配置される部品は、リアクトル12aよりも耐熱温度の低い部品であってもよく、もちろん、リアクトル12aよりも耐熱温度の高い部品であってもよい。   The component arranged adjacent to the first reactor 12a is not limited to the capacitor module 36. The components arranged adjacent to the first reactor 12a are not limited to electrical components. The component arranged adjacent to the first reactor 12a may be a component having a lower heat resistance temperature than the reactor 12a, or may be a component having a higher heat resistance temperature than the reactor 12a.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described above in detail, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or the drawings exert technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technique illustrated in the present specification or the drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes has technical utility.

3:バッテリ
4、5:コンデンサ
6a、6b:インバータ
7:コントローラ
10:電力変換器
11a、11b:電圧コンバータ
12a、12b:リアクトル
13a、13b、14a、14b:スイッチング素子
15a、15b、16a、16b:ダイオード
17a、17b:温度センサ
19a、19b:モータ
21:ケース
22:中仕切り板
23:底面
31:基板
32、34:冷却器
33:半導体モジュール
35:放熱シート
36:コンデンサモジュール
37:電圧コンバータ
100:電気自動車
3: Battery 4, 5: Capacitors 6a, 6b: Inverter 7: Controller 10: Power converters 11a, 11b: Voltage converters 12a, 12b: Reactors 13a, 13b, 14a, 14b: Switching elements 15a, 15b, 16a, 16b: Diodes 17a, 17b: Temperature sensors 19a, 19b: Motor 21: Case 22: Partition plate 23: Bottom surface 31: Substrates 32, 34: Cooler 33: Semiconductor module 35: Heat dissipation sheet 36: Capacitor module 37: Voltage converter 100: Electric car

Claims (2)

第1リアクトルを有している第1電圧コンバータと、
第2リアクトルを有しており、前記第1電圧コンバータに並列に接続されている第2電圧コンバータと、
前記第1電圧コンバータと前記第2電圧コンバータを制御するコントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、
前記第1リアクトルの温度が第1温度閾値を超えているとともに前記第2リアクトルの温度が第2温度閾値を下回っている場合は前記第2リアクトルに流れる電流が前記第1リアクトルに流れる電流よりも多くなるように前記第1、第2電圧コンバータを制御し、
前記第2リアクトルの温度が前記第2温度閾値を超えているとともに前記第1リアクトルの温度が前記第1温度閾値を下回っている場合は前記第1リアクトルに流れる電流が前記第2リアクトルに流れる電流よりも多くなるように前記第1、第2電圧コンバータを制御する、電力変換器。
A first voltage converter having a first reactor;
A second voltage converter having a second reactor and connected in parallel to the first voltage converter;
A controller for controlling the first voltage converter and the second voltage converter;
Is equipped with
The controller is
When the temperature of the first reactor exceeds the first temperature threshold and the temperature of the second reactor is lower than the second temperature threshold, the current flowing through the second reactor is lower than the current flowing through the first reactor. Controlling the first and second voltage converters to increase
When the temperature of the second reactor exceeds the second temperature threshold and the temperature of the first reactor is lower than the first temperature threshold, the current flowing through the first reactor is the current flowing through the second reactor. A power converter that controls the first and second voltage converters so as to be more than the above.
放熱シートを挟んで前記第1リアクトルに対向している冷却器と、
前記第1リアクトルに隣接して配置されているとともに前記第2リアクトルから離れて配置されており、耐熱性が前記第1リアクトルの耐熱性よりも低い部品と、
を備えている、請求項1に記載の電力変換器。
A cooler facing the first reactor with a heat dissipation sheet sandwiched between them;
A component that is arranged adjacent to the first reactor and is arranged apart from the second reactor, and has heat resistance lower than that of the first reactor,
The power converter according to claim 1, further comprising:
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