JP2020167876A - Power converter - 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.
特許文献1には、電力変換装置のコンデンサモジュールとパワー半導体モジュールとの直流端子の接続部のインダクタンスを低減する構造が開示されている。特許文献1では、コンデンサモジュールの外周に沿って冷媒流路を形成し、コンデンサモジュールの直流端子の先端部に位置する接続部を、冷媒流路に沿う方向においてパワー半導体モジュールの積層状態の直流端子を両側から挟み込む構造で溶接接続している。 Patent Document 1 discloses a structure that reduces the inductance of the connection portion of the DC terminal between the capacitor module of the power conversion device and the power semiconductor module. In Patent Document 1, a refrigerant flow path is formed along the outer periphery of the capacitor module, and a connection portion located at the tip of the DC terminal of the capacitor module is connected to a DC terminal in a laminated state of power semiconductor modules in a direction along the refrigerant flow path. Is connected by welding with a structure that sandwiches from both sides.
しかしながら、特許文献1の構造では、電力変換装置の各種基板の外側で各部品やコネクタとの締結及び配線が行われるので、電力変換装置が大型化してしまう。
また、特許文献1には、電気自動車等に取り付けられる電力変換装置が開示されているが、電力変換装置を車両駆動用モータに、直接または他の部材を介して取り付ける際に、車両駆動用モータの三相端子とどのように締結するかは開示していない。さらに、車両駆動用モータと電力変換装置を締結する場合、車両駆動用モータの温度を検出するためのサーミスタを電力変換装置に締結する必要があるし、車両駆動用モータの回転数を検出するための回転角検出センサを電力変換装置に締結する必要もある。特許文献1には、これらの締結についても開示がない。また、電力変換装置の内部の部品の配置は、周囲の部品等の配置から制約を受けることがある。
However, in the structure of Patent Document 1, since fastening and wiring with each component and connector are performed on the outside of various substrates of the power conversion device, the power conversion device becomes large in size.
Further, Patent Document 1 discloses a power conversion device attached to an electric vehicle or the like, but when the power conversion device is attached to a vehicle drive motor directly or via another member, the vehicle drive motor It does not disclose how to fasten with the three-phase terminal of. Further, when the vehicle drive motor and the power converter are fastened, it is necessary to fasten the thermista for detecting the temperature of the vehicle drive motor to the power converter, and to detect the rotation speed of the vehicle drive motor. It is also necessary to fasten the rotation angle detection sensor of the above to the power conversion device. Patent Document 1 does not disclose these conclusions either. Further, the arrangement of the internal parts of the power conversion device may be restricted by the arrangement of the surrounding parts and the like.
上記問題点に鑑みて、本発明は、少ないスペースで効率的な配線や締結を実現できる電力変換装置を提供することを目的の一つとする。 In view of the above problems, one of the objects of the present invention is to provide a power conversion device capable of realizing efficient wiring and fastening in a small space.
本発明の電力変換装置の一つの態様は、底部と、前記底部から起立する側部と、前記側部の上側開口部を閉じる上部と、前記底部に設けられた冷媒流路とを有する筐体と、前記筐体に収容され、前記筐体の底部に配置されたヒートシンクと、前記筐体に収容され、前記ヒートシンクの上方に配置されたパワー基板と、前記筐体に収容され、前記パワー基板の上方に配置されたコンデンサ部と、前記筐体に収容され、前記コンデンサ部の上方に配置された制御基板と、を備える電力変換装置であって、前記コンデンサ部は、コンデンサ制御基板と、前記コンデンサ制御基板の上に実装された電解コンデンサと、前記電解コンデンサとは異なる位置で前記コンデンサ制御基板の上に実装された第1直流電極モジュールとを有し、前記電力変換装置に供給された直流電力を、前記筐体の上部に設けられた直流電力入力部から前記コンデンサ部に供給するための棒状部材が、前記第1直流電極モジュールから延びて前記制御基板を貫通して、前記直流電力入力部に至る。 One aspect of the power conversion device of the present invention is a housing having a bottom portion, a side portion that stands up from the bottom portion, an upper portion that closes an upper opening of the side portion, and a refrigerant flow path provided at the bottom portion. And the power board housed in the housing and arranged at the bottom of the housing, the power board housed in the housing and arranged above the heat sink, and the power board housed in the housing. A power conversion device including a capacitor unit arranged above the capacitor unit and a control board housed in the housing and arranged above the capacitor unit. The capacitor unit includes the capacitor control board and the capacitor unit. It has an electrolytic capacitor mounted on a capacitor control board and a first DC electrode module mounted on the capacitor control board at a position different from that of the electrolytic capacitor, and DC supplied to the power conversion device. A rod-shaped member for supplying power from the DC power input unit provided in the upper part of the housing to the capacitor unit extends from the first DC electrode module and penetrates the control board to enter the DC power input. It leads to the department.
本発明の電力変換装置によれば、少ないスペースで効率的な配線や締結を実現できる。 According to the power conversion device of the present invention, efficient wiring and fastening can be realized in a small space.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る電力変換装置(インバータ装置)について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。 Hereinafter, the power conversion device (inverter device) according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Further, in the following drawings, the scale and the number of each structure may be different from the scale and the number of the actual structure in order to make each configuration easy to understand.
図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Z軸方向は、鉛直方向であり、図1および図2におけるインバータ装置の高さ方向であるとする。X軸方向は、Z軸方向と直交する方向である。X軸方向は、図1および図2においては電力変換装置10の幅方向(左右方向)である。Y軸方向は、X軸方向とZ軸方向との両方と直交する方向とする。
In the drawings, the XYZ coordinate system is shown as a three-dimensional Cartesian coordinate system as appropriate. In the XYZ coordinate system, it is assumed that the Z-axis direction is the vertical direction and is the height direction of the inverter device in FIGS. 1 and 2. The X-axis direction is a direction orthogonal to the Z-axis direction. The X-axis direction is the width direction (horizontal direction) of the
以下の説明においては、電力変換装置の高さ方向(Z軸方向)を上下方向とする。ある対象に対してZ軸方向の正の側(+Z側)を「上側」と呼ぶ場合があり、ある対象に対してZ軸方向の負の側(−Z側)を「下側」と呼ぶ場合がある。なお、前後方向、前側および後側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。本実施形態では、Z軸方向の上方(+Z側)から−Z側を見た場合を、平面視で見た場合と称する。 In the following description, the height direction (Z-axis direction) of the power converter is the vertical direction. The positive side (+ Z side) in the Z-axis direction with respect to a certain object may be called "upper side", and the negative side (-Z side) in the Z-axis direction with respect to a certain object is called "lower side". In some cases. The front-back direction, front side, and rear side are names used only for explanation, and do not limit the actual positional relationship and direction. In the present embodiment, the case where the −Z side is viewed from above (+ Z side) in the Z axis direction is referred to as the case where the view is viewed in a plan view.
図1は、本実施形態の電力変換装置10の外観を示す正面斜視図である。電力変換装置10は、例えば、自動車のエンジンルーム内の1つの駆動用モータ(図示せず)の上に配置される。
図1に示すように、電力変換装置10は、外観視において、トップカバー12と、ハウジング本体14とを有する。ハウジング本体14の右側面14aにはシグナルコネクタ(信号コネクタ)16が取付けられている。シグナルコネクタ16は、車両からの信号を受信する。また、ハウジング本体14の右側面14aにおいて、シグナルコネクタ16の近傍には、電力変換装置10を冷却する冷媒を電力変換装置10内に導入するための出口開口部22bが設けられている。トップカバー12はハウジング本体14の上に設けられており、トップカバー12とハウジング本体14により、電力変換装置10の筐体18が形成される。トップカバー12はハウジング本体14に、ボルト20により固定されている。冷媒は、冷却水、冷却油等である。冷却水は、例えば、LLC(Long Life Coolant)である。
FIG. 1 is a front perspective view showing the appearance of the
As shown in FIG. 1, the
トップカバー12には、第1DC入力部19と第2DC入力部20が設けられている。第1DC入力部19及び第2DC入力部には、例えば、自動車のバッテリ(図示せず)からの直流電流(例えば、48V)が入力される。例えば、第1DC入力部19が+となり、第2DC入力部20が−(GND)となる。
第1DC入力部19は、カバー部材19aと第1電極部19bを有する。カバー部材19aは、第1電極部19bを囲む部材である。第2DC入力部20は、カバー部材20aと第2電極部20bを有する。カバー部材20aは、第2電極部20bを囲む部材である。カバー部材19a及び20aは、支持板23に取り付けられている。支持板23は、トップカバー12に固定されている。DC入力部19、20はDCコネクタ部と称してもよい。
図1において、Z方向は筐体18の高さ方向であり、X方向は筐体18の幅方向であり、Y方向は筐体18の長さ方向である。
The
The first
In FIG. 1, the Z direction is the height direction of the
図2は電力変換装置10の背面斜視図である。図2には、電力変換装置10の左側面と背面と上面が示されている。ハウジング本体14の左側面14bには、電力変換装置10を冷却する冷媒(冷却水、冷却油等)の入口開口部22aが設けられている。符号14cは、ハウジング本体14の背面を示している。
FIG. 2 is a rear perspective view of the
図3は電力変換装置10の平面図である。図4は電力変換装置10を下から見た斜視図である。
図4に示すように、ハウジング本体14の底面14dからは、コネクタモジュール取付部29が下方に延出している。そして、コネクタモジュール取付部29には、コネクタモジュール30が取り付けられている。コネクタモジュール30は、電力変換装置10の下に位置するモータ(図示せず)に接続される部品である。コネクタモジュール30の構造については、図27〜図29を用いて後述する。尚、ハウジング本体14の底面14dは、筐体18の底部24でもある。入口開口部22aは、ハウジング本体14の左側面14bと底面14eとの接続部分に設けられているので、入口開口部22aは、ハウジング本体14の底面14e(筐体18の底部24)に設けられていると言うこともできる。同様に、出口開口部22bは、ハウジング本体14の右側面14aと底面14eとの接続部分に設けられているので、出口開口部22bは、ハウジング本体14の底面14e(筐体18の底部24)に設けられていると言うこともできる。
FIG. 3 is a plan view of the
As shown in FIG. 4, the connector
図5は、図2の状態からカバー部材19a及び20aを取り外した状態を示している。図6はトップカバー12の斜視図である。図6は、トップカバー12から支持板23が取り外された状態を示している。トップカバー12は、ほぼ平らな上面部12aと、上面部12aから斜め下方に延びる第1外周部12bと、第1外周部12bから下方に延びる第2外周部12cとを有する。トップカバー12の上面部12aには、高さの小さい凸部13が設けられいる。凸部13は平面視で長方形である。凸部13には、第1電極部19bが通る第1開口25と、第2電極部20bが通る第2開口26とが設けられている。
FIG. 5 shows a state in which the
図7は、図1の状態から、電力変換装置10のトップカバー12を取り外した状態を示す斜視図である。図8は、図7と同じ状態を示すが、異なる方向から斜視図である。
図7及び図8に示すように、インバータ制御基板51は、平面視で長方形の形状を有している。インバータ制御基板51は、長方形の一辺51aにおいて、第1直流電極モジュール80の2つの第1支持部材81、82により下から支持されている。尚、図11を用いて後述するように、長方形の対向辺51bにおいて、第1直流電極モジュール80は2つの第2支持部91、92により下から支持されている。
インバータ制御基板51は、上面のほぼ中央にトランス54を有している。トランス54は、補機電源12V回路エリア(GND)と、モータ駆動用48V回路エリア(GND)の絶縁を行い、制御電源を作る。例えば、トランス54は、補機電源12Vからマイコンなどを駆動する制御電圧を生成する。
また、インバータ制御基板51は、上面の右縁に上側コネクタ55aを有し、下面の右縁に下側コネクタ55bを有している。Z方向で見ると、下側コネクタ55bは上側コネクタ55aの下に位置している。下側コネクタ55bには、ケーブル61が接続されている。ケーブル61は、下側コネクタ55bからシグナルコネクタ16まで延びいる。車両からの信号は、シグナルコネクタ16で受信され、ケーブル61を介して、下側コネクタ55bに送信される。下側コネクタ55bは、当該信号を電力変換装置10の内部に送るためのコネクタである。尚、ケーブル61は、上側コネクタ55aに接続されてもよい。ケーブル61を下側コネクタ55bに接続するか上側コネクタ55aに接続するかは、トップカバー12をハウジング本体14に取り付けた際のクリアランス(隙間)等を考慮して決める。図7には2つのコネクタ(上側コネクタ55a及び下側コネクタ55b)が示されているが、1つのコネクタだけをインバータ制御基板51に設けてもよい。
インバータ制御基板51は、素子54から前方に所定距離隔てられた位置に、第1開口部52と第2開口部53を有する。第1電極部19bが第1開口部52を通って下に延びており、第2電極部20bが第2開口部53を通って下に延びている。
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the
As shown in FIGS. 7 and 8, the
The
Further, the
The
筐体18の中には、コネクタモジュール30の一部と、インバータ制御基板51と、コンデンサ部50と、モータ電流センサ40とが収容されている。コンデンサ部50は、インバータ回路用制御基板51の下に位置している。コンデンサ部50はフィルムキャパシタと称されることがある。モータ電流センサ40は、ハウジング本体14の前面14dと第1支持部81、82の間に設けられている。モータ電流センサ40は、Y方向に所定の幅を有する直方体形状の部品である。
ハウジング本体14の右側面14aは、略直角三角形の形状を有している。当該直角三角形の斜辺は、背面14cから前面14dに向かって下に傾斜する。
尚、筐体18の中には、後述するパワー基板43及びヒートシンク70も収容されているが、パワー基板43及びヒートシンク70はコンデンサ部50の下に位置している。
A part of the
The
Although the
図9は、図7の状態からハウジング本体14を取り外した状態を示す斜視図である。図10は、図8の状態からハウジング本体14を取り外した状態を示す斜視図である。図11は、図10と同様な状態を示しているが、図10とは異なる方向から見た斜視図である。
図9に示すように、コンデンサ部50の制御基板59には複数の切り欠き部59a、59b、59cが設けられている。切り欠き部59aは、ボルト締結作業用の切り欠き部である。切り欠き部59bは、平面視で、ケーブル61がコンデンサ制御基板59の外側に出ないようにするためのものである。切り欠き部59cは、ボルト締結作業用の切り欠き部である。後述するように、コンデンサ制御基板51は、平面視で、略矩形の形状を有している。
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the housing
As shown in FIG. 9, the
図9〜図11には、コンデンサ部50の下に位置するパワー基板43及びヒートシンク70の一部が示されている。インバータ制御基板51は、平面視において、コンデンサ部50より少し小さい。また、コンデンサ部50は、平面視において、パワー基板43より少し小さい。コネクタモジュール30は、モータ電流センサ40より少し下に位置している。コンデンサ部50は、複数の円柱状の電解コンデンサ57と、電解コンデンサ57が載置されているコンデンサ制御基板59とを有する。図11に示すように、パワー基板43の上には、第2直流電極モジュール90が設けられている。第2直流電極モジュール90の詳細は、図24を用いて後述する。
9 to 11 show a part of the
図12は、図10の状態からインバータ制御基板51を取り外した状態を示す斜視図である。尚、符号56は、DC電流センサを示している。DC電流センサ56は、インバータ制御基板51の下面に取り付けられているので、インバータ制御基板51と共に取り外される部品であるが、図10に図示しなかったので、図12に示した。DC電流センサ56は中央に穴を有しており、当該穴を第1電極部19bが通っている。
FIG. 12 is a perspective view showing a state in which the
図13は、図12の状態からコネクタモジュール30及びDC電流センサ56を取り外した状態を示す斜視図である。図14は、図13と同様な状態を示しているが、図13とは異なる方向から見た斜視図である。図15は、図13の状態からモータ電流センサ40及びフレキシブル基板58を取り外した状態を示す斜視図である。図16は、図13の状態からコンデンサ部50及びフレキシブル基板58を取り外した状態を示す斜視図である。尚、図16にはモータ電流センサ40を貫通する3相端子28が示されている。3相端子28は、U相用端子28aと、V相用端子28bと、W相用端子28cからなる。3相端子28は、モータバスバーと称することもできる。図17は、図16と同様な状態を示しているが、図16とは異なる方向から見た斜視図である。図18は、図16の状態からモータ電流センサ40を取り外した状態を示す斜視図である。図19は、図18の状態から3相端子28を取り外した状態を示す斜視図である。図20は、図19と同様な状態を示しているが、図19とは異なる方向から見た斜視図である。図21は、図19の状態を下から見た斜視図である。図22は、図19の状態からパワー基板43を取り外した状態を示す斜視図であり、ヒートシンク70を示している。
フレキシブル基板58は、モータを駆動する3相インバータパワー素子の駆動信号を制御基板からパワー基板へ送信する。また、フレキシブル基板58は、パワー基板から48Vエリアの電圧や電流を制御基板に送る。さらに、フレキシブル基板58は、モータ駆動のための3相電流/電圧の各センシング信号を制御基板に送る。
FIG. 13 is a perspective view showing a state in which the
The
図12、図13及び図15に示すように、第1直流電極モジュール80は、コンデンサ制御基板59の上に設けられている。図23は第1直流電極モジュール80の斜視図である。第1直流電極モジュール80は、2つの柱状の第1支持部81、82と、第1支持部81と82を底部で繋ぐ連結部83とを有する。
第1直流電極モジュール80の連結部83は、コンデンサ制御基板59の一辺59aに沿って延びると共に当該一辺59aからコンデンサ制御基板59の内側に延びる第1部分84と、第1部分84に繋がる第2部分85とを有する。第2部分85は、第1部分84よりもコンデンサ制御基板59の内側に位置している。第2部分85は平面視で楕円形状を有しており、第2部分85の高さは、第1部分84の高さより大きい。連結部83は4つの端部(第1端部83a、第2端部83b、第3端部83c、第4端部83d)を有する。第1部分84は、第1端部83aと第2端部83bを有する。第2部分85は、第3端部83cと第4端部83dを有する。第1支持部81と82は連結部83の第1部分84からZ方向に延びている。
As shown in FIGS. 12, 13 and 15, the first
The connecting
第1端部83a及び第2端部83bは、第1直流電極モジュール80をコンデンサ制御基板59に固定するためのボルト86が通る穴を有する。第3端部83cは、第1電極部材19bの下部が挿入される穴を有する。第4端部83dは、第2電極部材20bの下部が挿入される穴を有する。2つの第1支持部81と82の距離はL1で示されている。2つの第1支持部81、82は、第1端部83aと第2端部83bの間に位置している。
The
図24は第2直流電極モジュール90の斜視図である。第2直流電極モジュール90は、2つの柱状の第2支持部91、92と、第2支持部91と92を底部で繋ぐ連結部93とを有する。連結部93の両端93a、93bは、第2直流電極モジュール90をパワー基板43に固定するためのボルト96が通る穴が設けられている。2つの第2支持部91と92の距離はL2で示されている。第2支持部91と92は連結部93からZ方向に延びている。2つの第2支持部91と92の距離L2は、2つの第1支持部81と82の距離距離L1より小さい。
FIG. 24 is a perspective view of the second
図14に示すように、コンデンサ制御基板59には切り欠き部59d、59eもが設けられている。切り欠き部59dは、フレキシブル基板58をZ方向に通すための切り欠き部である。切り欠き部59eは、ボルト締結作業用の切り欠き部である。フレキシブル基板58は、第2直流電極モジュール90の第2支持部91と92の間に延びている。Z方向に延びるフレキシブル基板58の下端は、パワー基板43に接続されており、フレキシブル基板58の上端はインバータ制御基板51に接続されている。フレキシブル基板58は、インバータ制御基板51からパワー基板43へ信号を送信する。
第2直流電極モジュール80の第2支持部材91及び92は、コンデンサ制御基板59を貫通して上方に延ている。
As shown in FIG. 14, the
The
図16に示すように、パワー基板43は、複数の半導体素子(MOSFET)44と、当該半導体素子44を載置するプレート部45を有している。第2直流電極モジュール90は、パワー基板43のプレート部45の一辺45aに沿って設けられている。3相端子28は、L字形状を有しており、L字の一辺がパワー基板43のプレート部45に平行に延びて、モータ電流センサ40を通って、プレート部45に固定される。L字の他辺はパワー基板43のプレート部45に対して垂直に延びている。プレート部45の下面は、ヒートシンク70の上面72(図22)に接触している。図22に示すように、ヒートシンク70の上面72は、周部72aと、周部72aから隆起する隆起部72bとを有する。隆起部72bがプレート部45の下面に接触する。MOSFET44の上方にコンデンサ制御基板59が位置している。MOSFET44は、モータを駆動するために直流電流を交流電流にする部品である。
図18に示すように、3相端子28の上端(28aU、28bU、28cU)は、ボルト46によりパワー基板43に固定されている。符号28aU、28bU及び28cUは、まとめて28Uと表記する場合がある。
As shown in FIG. 16, the
As shown in FIG. 18, the upper ends (28aU, 28bU, 28cU) of the three-
図21に示すように、ヒートシンク70は放熱フィン71を有する。より詳しくは、ヒートシンク70の下面(底面)74からは、複数の放熱フィン71が下方に延出している。後述するように、放熱フィン71は冷却水に接するように形成されている。放熱フィン71が冷却水により冷却されることにより、パワー基板43が冷却される。放熱フィン45は放熱部と称してもよい。
As shown in FIG. 21, the
図25は、ハウジング本体14の左側面14baの上方から見た斜視図である。図26は、ハウジング本体14の右側面14aの上方から見た斜視図である。
図25及び図26に示すように、ハウジング本体14は、右側面14aの後端部と左側面14bの後端部とを繋ぐ背面14cを有すると共に、右側面14aの前端部と左側面14bの前端部とを繋ぐ前面14dを有する。背面14cの高さは、前面14dの高さより大きい。本実施形態では、ハウジング本体14の右側面14a、左側面14b、背面14c及び前面14dをまとめて、ハウジング本体14の側面部(周部)15と称することがある。側面部15はハウジング本体14の底面14eから起立し、側面部15の上方には、上側開口部15aが形成(定義)される。上側開口部15aはトップカバー12により塞がれる(閉じられる)。
FIG. 25 is a perspective view of the left side surface 14ba of the
As shown in FIGS. 25 and 26, the
冷却水を電力変換装置10に供給するために、ハウジング本体14の左側面14bには冷媒入口開口部22aが設けられている。冷媒入口開口部22aは、ハウジング本体14の底部24に設けられた第1流路18aに接続されている。
ハウジング本体14の内部において、ヒートシンク70が配置される領域には、窪み部27が設けられている。第1流路18aは、窪み部27にまで延びている。
In order to supply the cooling water to the
Inside the
窪み部27は、第1流路18aとの接続箇所に入口凹部27aを有する。入口凹部27aは、窪み部27の底面(平面部)27bから下方に形成された凹部である。窪み部27は所定の深さを有する。窪み部27は、ハウジング本体14の右側面14aの近傍に出口凹部27cを有する。出口凹部27cは、窪み部27の底面27bから下方に形成された凹部である。出口凹部27cは、窪み部27の下流端には位置している。
冷媒入口開口部22aから第1管路18aを通って流れくる冷却水は、入口凹部27aに入り、その後、窪み部27の平面部27bに溜まる。平面部27bは、上面視で、入口凹部27a(または第1流路18a)に比べて拡幅されているので、冷却水の流速は遅くなり、冷却水が平面部27bを低速で流れるか滞留する状態を形成することができる。
冷媒入口開口部22aから第1管路18aを通って流れくる冷却水は、入口凹部27aから窪み部27の平面部27bに流れる際に、窪み部27の角部Cに衝突し、流れの方向を大きく変え、図26の矢印Aのように平面部27bに広がる。冷却水は、その後、出口凹部27cに向かって流れる。
The recessed
The cooling water flowing from the refrigerant inlet opening 22a through the
The cooling water flowing from the refrigerant inlet opening 22a through the
窪み部27には、ヒートシンク70の放熱フィン71が位置する。ヒートシンク70の放熱フィン71が、窪み部27の冷却水によって冷却されることにより、ヒートシンク70の放熱が効率良く行われる。窪み部27の深さは、放熱フィン71の高さより少し大きい。
出口凹部27cの下端は、第2流路18bに接続されている。第2流路18bは、ハウジング本体14の底部に設けられている管路である。第2流路18bは、ハウジング本体14の右側面14aの出口開口部22bまで延びている。窪み部27でヒートシンク70を冷却した冷却水は、窪み部27から出口凹部27cに流れ、第2流路18bを通って出口開口部22bに至る。
The
The lower end of the
筐体18の底部24に設けられた入口開口部22a、第1流路18a、窪み部27(入口凹部27a、平面部27b、出口凹部27c)、第2流路18b及び出口開口部22bまでの冷却水が通過する路は、まとめて冷却流路と称してもよい。本実施形態では、冷却流路は、筐体18の底部24に設けられている。
An
<コネクタモジュールの構造>
図27はコネクタモジュール30の斜視図である。図28は図27の状態から3相端子28を取り外した状態を示す斜視図である。
図27及び図28に示すように、コネクタモジュール30は、モジュール本体32と、モジュール本体32の周部に取り付けられているOリング33と、Oリング33より下に位置するサーミスタ用ターミナル34と、モータ回転角検出センサ用ターミナル35と、Oリング33より上に位置するECU(Electronic Control Unit)用ターミナル36とを有する。図29はモジュール本体32の斜視図である。サーミスタ用ターミナル34及びモータ回転角検出センサ用ターミナル35は、モジュール本体32の中で、ECU用ターミナル36に電気的に接続されている。モジュール本体32は、平らな上面32aを有する。サーミスタは温度センサである。ECUは駆動用モータを制御する。
<Structure of connector module>
FIG. 27 is a perspective view of the
As shown in FIGS. 27 and 28, the
モジュール本体32の長手方向は、筐体18の幅方向と同じである。モジュール本体32高さ方向のほぼ中央に、Oリング33を取り付けるための溝33aを有する。溝33aは、水平方向に延びる環状の溝である。電力変換装置10がモータに取り付けられると、コネクタモジュール30のOリング33より下の部分はオイルに浸る。Oリング33は、当該オイルがOリング33より上に来るを防ぐ。Oリング33はシール材の一例である。
3相端子28の下端28L(28aU、28bU,28cU)はモータに接続される端子である。3相端子28の上端28U(28aU、28bU,28cU)はモータに接続される端子である。
モジュール本体32は、Oリング33より下に、サーミスタ用ターミナル34及びモータ回転角検出センサ用ターミナル35を設けるための開口部37を有する。また、モジュール本体32は、Oリング33より下で、且つ、開口部37の隣に、3相端子28の下端28Lを露出させるための凹部31a、31b、31cを有する。
The longitudinal direction of the
The
The module
モジュール本体32は、左右両端に、上方向に延びる第1円柱状部分38と第2円柱状部分39を有する。第1円柱状部分38及び第2円柱状部分39は、図8に示すように、モータ電流センサ40を下から支持して固定するための支持部材である。第1円柱状部分38からモジュール本体32の長手方向(筐体18の幅方向)に延出するフランジ部38aと、第2円柱状部分39からモジュール本体32の長手方向に延出するフランジ部39aとは、モジュール本体32を筐体18の底部24に固定するための締結具(ボルト)が挿入される部分である。第2円柱状部分39とECU用ターミナル36は、モジュール本体32の上面32aに設けられている。
モジュール本体32と3相端子28は、一体成形(インサートモールド)で製造することができる。モジュール本体32は、例えば、樹脂成形品である。成形工程でモジュール本体32に形成される所謂ウエルドラインは、Oリング33(またはOリング33を取り付けるための溝33a)より上(+Z方向)に位置するように成形される。
The module
The
<電力変換装置による電力変換>
第1DC入力部19及び第2DC入力部20には、例えば、48Vの直流電圧が供給される。この直流電圧(入力電圧)は、第1電極部19b及び第2電極部20bを通って、コンデンサ部50に供給される。その際、第1電極部19bを流れる電流は、DC電流センサ56により検出される。その後、入力電圧は、第1直流電極モジュール80を介して、コンデンサ部50(コンデンサ制御基板51)に供給される。コンデンサ部50は第2直流電極モジュール90に接続されている。コンデンサ部50からの電流は、第2直流電極モジュール90を介して、パワー基板43に供給される。パワー基板43のMOSFET44の働きにより、所望の交流電流に変換され、3相端子28に供給される。そして、3相端子28からモータに3相交流電流が供給される。
図30は電力変換装置10の内部部品の展開図である。図30では、筐体18とコネクタモジュール30は図示していない。図30に示すように、電力変換装置10の部品は、筐体18の中で、積層構造で配置されている。すなわち、ヒートシンク70の上に、パワー基板43が設けられ、パワー基板43の上にコンデンサ部50が設けられ、コンデンサ部50の上にインバータ制御基板51が設けられている。このような積層構造にすることにより、電力変換装置10の部品の組み立てを容易にすることができる。
<Power conversion by power converter>
For example, a DC voltage of 48 V is supplied to the first
FIG. 30 is a development view of the internal parts of the
<実施形態の効果>
本実施形態では、コンデンサ部50から上方に延びる棒状部材である第1電極部19bと第2電極部20bがインバータ制御基板51を貫通して筐体上部のDC入力部19、20まで延びているので、電力変換装置10に供給された直流電力をコンデンサ部50に供給するための配線が不要となる。よって、当該配線の分だけ、スペースを削減することができ、電力変換装置50の小型化に資する。
<Effect of embodiment>
In the present embodiment, the
尚、本実施形態の電力変換装置10においては、以下の構成を採用することもできる。
各部品の取付けは、ボルト締結に限定されない。
筐体18は、トップカバー12とハウジング本体14に分割可能な2ピース構造を有するとしたが、他の構造(例えば、3ピース構造)を有してもよい。
また、上記で説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
In the
Mounting of each component is not limited to bolt fastening.
Although the
In addition, the configurations described above can be appropriately combined within a range that does not contradict each other.
10…インバータ装置
12…トップカバー
14…ハウジング本体
16…シグナルコネクタ
18…筐体
24…筐体の底部
28…3相端子
30…コネクタモジュール
40…モータ電流センサ
43…パワー基板
44…MOSFET
50…コンデンサ部
51…インバータ制御基板
70…ヒートシンク
80…第1直流電極モジュール
90…第2直流電極モジュール
10 ...
50 ...
Claims (12)
前記筐体に収容され、前記筐体の底部に配置されたヒートシンクと、
前記筐体に収容され、前記ヒートシンクの上方に配置されたパワー基板と、
前記筐体に収容され、前記パワー基板の上方に配置されたコンデンサ部と、
前記筐体に収容され、前記コンデンサ部の上方に配置された制御基板と、を備える電力変換装置であって、
前記コンデンサ部は、コンデンサ制御基板と、前記コンデンサ制御基板の上に実装された電解コンデンサと、前記電解コンデンサとは異なる位置で前記コンデンサ制御基板の上に実装された第1直流電極モジュールとを有し、
前記電力変換装置に供給された直流電力を、前記筐体の上部に設けられた直流電力入力部から前記コンデンサ部に供給するための棒状部材が、前記第1直流電極モジュールから延びて前記制御基板を貫通して、前記直流電力入力部に至ることを特徴とする電力変換装置。 A housing having a bottom portion, a side portion that stands up from the bottom portion, an upper portion that closes an upper opening of the side portion, and a refrigerant flow path provided in the bottom portion.
A heat sink housed in the housing and arranged at the bottom of the housing,
A power board housed in the housing and arranged above the heat sink,
A capacitor portion housed in the housing and arranged above the power board, and
A power conversion device including a control board housed in the housing and arranged above the capacitor unit.
The capacitor section includes a capacitor control board, an electrolytic capacitor mounted on the capacitor control board, and a first DC electrode module mounted on the capacitor control board at a position different from the electrolytic capacitor. And
A rod-shaped member for supplying the DC power supplied to the power conversion device from the DC power input unit provided in the upper part of the housing to the capacitor unit extends from the first DC electrode module to the control board. A power conversion device characterized by penetrating the DC power input unit and reaching the DC power input unit.
前記コンデンサ制御基板は略矩形の形状を有しており、前記略矩形の一辺の近傍に前記第1直流電極モジュールが設けられ、前記第2直流電極モジュールは、前記略矩形の対向辺の近傍を上方に延びていることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。 The power converter further comprises a second DC electrode module extending upward from the power substrate.
The capacitor control board has a substantially rectangular shape, and the first DC electrode module is provided in the vicinity of one side of the substantially rectangular shape, and the second DC electrode module is located in the vicinity of the opposite side of the substantially rectangular shape. The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein the power conversion device extends upward.
前記第1直流電極モジュールの第1支持部材と、前記第2直流電極モジュールの第2支持部材とにより、前記制御基板を前記コンデンサ部の上方に支持することを特徴とする請求項3または4に記載の電力変換装置。 The first DC electrode module has a columnar first support member extending upward, and the second DC electrode module has a columnar second support member extending upward.
According to claim 3 or 4, the control board is supported above the capacitor portion by the first support member of the first DC electrode module and the second support member of the second DC electrode module. The power converter described.
前記制御基板から前記パワー基板へ信号を送信するフレキシブル基板は、前記2つの柱状支持部材の間に延びることを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。 The second support member of the second DC electrode module has two columnar support members.
The power conversion device according to claim 6, wherein the flexible substrate for transmitting a signal from the control substrate to the power substrate extends between the two columnar support members.
前記第1支持部材の2つの柱状の支持部材の間の距離は、前記第2支持部材の2つの柱状の支持部材の間の距離より大きいことを特徴とする請求項6または7に記載の電力変換装置。 The first support member of the first DC electrode module has two columnar support members, and the second support member of the second DC electrode module has two columnar support members.
The electric power according to claim 6 or 7, wherein the distance between the two columnar support members of the first support member is larger than the distance between the two columnar support members of the second support member. Conversion device.
前記複数の切り欠き部は、前記制御基板から前記パワー基板へ信号を送信するフレキシブル基板を通すための切り欠き部と、前記パワー基板を前記ヒートシンクの上に締結するための締結作業用の切り欠き部とを含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の電力変換装置。 A plurality of notches are provided in the peripheral portion of the capacitor control board.
The plurality of notches are a notch for passing a flexible substrate for transmitting a signal from the control board to the power board, and a notch for fastening work for fastening the power board onto the heat sink. The power conversion device according to any one of claims 1 to 9, wherein the power conversion device includes a part.
前記ヒートシンクは下方に延びる複数の放熱突起を有し、前記放熱突起は、前記窪み部内に位置することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The refrigerant water channel has a recess portion having a predetermined depth and being exposed on the upper surface of the bottom portion of the housing.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 11, wherein the heat sink has a plurality of heat radiating protrusions extending downward, and the heat radiating protrusions are located in the recessed portion.
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