JP2020195222A - 電力変換ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
複数のスイッチモジュールそれぞれの接続端子(540a,540b)と接続されるバスバ(303,304)と、
バスバを介して複数のスイッチモジュールそれぞれと接続されるコンデンサ(550)と、を備え、
バスバは、接続端子の総数よりも数の多い複数の接続部(311h,315i)を有し、
複数の接続部のうちの一部に複数の接続端子が接続されている。
<車載システム>
先ず、図1に基づいて電力変換ユニット300の設けられる車載システム100を説明する。この車載システム100は電気自動車用のシステムを構成している。車載システム100は、バッテリ200、電力変換ユニット300、および、モータ400を有する。
次に電力変換ユニット300の備える電力変換装置500を説明する。電力変換装置500はコンバータ501とインバータ502を備えている。コンバータ501はバッテリ200の直流電力をモータ400の力行に適した電圧レベルに昇圧する。インバータ502はこの直流電力を交流電力に変換する。この交流電力がモータ400に供給される。またインバータ502はモータ400で生成された交流電力を直流電力に変換する。コンバータ501はこの直流電力をバッテリ200の充電に適した電圧レベルに降圧する。
コンバータ501は第1コンデンサ510、リアクトル520、および、A相スイッチモジュール530を有する。
インバータ502は第2コンデンサ550とU相スイッチモジュール531〜Z相スイッチモジュール536を有する。第2コンデンサ550の有する2つの電極のうちの一方がPバスバ303に接続されている。第2コンデンサ550の有する2つの電極のうちの他方がNバスバ304に接続されている。U相スイッチモジュール531〜Z相スイッチモジュール536はPバスバ303とNバスバ304それぞれに接続されている。
次に、電力変換ユニット300の構成を説明する。それに当たって、以下においては互いに直交の関係にある3方向をx方向、y方向、および、z方向とする。x方向が配列方向に相当する。
これまでに説明したようにスイッチモジュールは封止樹脂543を有する。この封止樹脂543はx方向の厚さの薄い扁平形状を成している。図2〜図4に示すように封止樹脂543は6面を有する直方体形状を成している。封止樹脂543は、x方向に離間して並ぶ第1主面543aと第2主面543b、y方向に離間して並ぶ左面543cと右面543d、および、z方向に離間して並ぶ上面543eと下面を有する。
図4に示すように冷却器610は供給管611、排出管612、および、複数の中継管613を有する。供給管611と排出管612は複数の中継管613を介して連結されている。供給管611に冷媒が供給される。この冷媒は複数の中継管613を介して供給管611から排出管612へと流れる。
コンデンサケース630は絶縁性の樹脂材料から成る。コンデンサケース630に第1コンデンサ510と第2コンデンサ550が収納されている。図示しないがコンデンサケース630から第1コンデンサ510に接続された正極バスバ301と負極バスバ302の一部が露出されている。
Pバスバ303は金属製の平板をプレス加工することで製造される。図3に示すようにPバスバ303はz方向の厚さの薄い第1基部311とy方向の厚さの薄い第1電極部312とが一体的に連結されてなる。Pバスバ303はx方向に面する平面において略L字形状を成している。
絶縁板640は絶縁性の樹脂材料から成る。図3に示すように絶縁板640はz方向の厚さの薄い平板形状を成している。
Nバスバ304は金属製の平板をプレス加工することで製造される。図3に示すようにNバスバ304はz方向の厚さの薄い第2基部315とy方向の厚さの薄い第2電極部316とが一体的に連結されてなる。Nバスバ304はx方向に面する平面において略L字形状を成している。
次に図4〜図8に基づいてスイッチモジュールのPバスバ303とNバスバ304を介した第1コンデンサ素子551および第2コンデンサ素子552との接続形態を説明する。これらの図面においては、表記を明りょうとするためにコレクタ端子540a、エミッタ端子540b、および、中点端子540cそれぞれを黒塗りで示している。
上記したようにPバスバ303は7つのコレクタ端子540aと接続するための第1通し孔311gと第1接続部311hを10個有する。Nバスバ304は7つのエミッタ端子540bと接続するための第5通し孔315hと第2接続部315iを10個有する。またNバスバ304は7つのコレクタ端子540aを通すための第4通し孔315gを10個有する。絶縁板640は第1接続部311hとコレクタ端子540aを通すための第2通し孔640gおよびエミッタ端子540bを通すための第3通し孔640hを10個有する。
ところで、Pバスバ303およびNバスバ304を介したスイッチモジュールと第2コンデンサ550との間のインダクタンス成分は、Pバスバ303およびNバスバ304それぞれの通電経路長が長くなるほどに高まる性質を有する。インダクタンス成分が高まると、これらバスバを流れる電流の時間変化時に生じるサージ電圧が増大する。
本実施形態では冷却器610に7個のスイッチモジュールが収納される例を示した。しかしながら例えば図9に示すように冷却器610に9個のスイッチモジュールが収納されてもよい。このようにスイッチモジュールの数が増大したとしても、Pバスバ303とNバスバ304それぞれの形状を変更しなくとも、これらバスバを介して9個のスイッチモジュールと第2コンデンサ550とを接続することができる。なお図9では符号の増大を抑制するために新たなスイッチモジュールに536の符号を付与している。
本実施形態では第1番目から第7番目の第1接続部311hにコレクタ端子540aが接続される例を示した。第1番目から第7番目の第2接続部315iにエミッタ端子540bが接続される例を示した。しかしながら何番目の接続部にスイッチモジュールの端子が接続されてもよい。
本実施形態ではPバスバ303が第1通し孔311gと第1接続部311hを10個有する例を示した。絶縁板640が第2通し孔640gと第3通し孔640hを10個有する例を示した。Nバスバ304が第4通し孔315g、第5通し孔315h、および、第2接続部315iを10個有する例を示した。しかしながらこれら通し孔と接続部の数としては上記例に限定されない。接続の想定される複数のスイッチモジュールのコレクタ端子540a(エミッタ端子540b)の総数よりも多ければよい。
本実施形態では第1連結部313の有するy方向に面する平面においてz方向を短手として延びる2つの側面のうちの他方が第1基部311の第1前面311eとx方向に面する平面において連続的につながっている例を示した。しかしながら、この側面と第1前面311eとはx方向に面する平面において連続的につながっていなくともよい。
本実施形態ではハイサイドスイッチ541とローサイドスイッチ542、および、ハイサイドダイオード541aとローサイドダイオード542aが封止樹脂543に被覆保護されて1つのスイッチモジュールが構成される例を示した。
本実施形態では電力変換ユニット300が電力変換装置500の構成要素の全てを有する例を示した。しかしながら電力変換ユニット300にはコンバータ501とインバータ502のうちの一方の構成要素が含まれていればよい。若しくは、電力変換ユニット300にはコンバータ501とインバータ502それぞれの一部の構成要素が含まれていればよい。少なくとも電力変換ユニット300に電力変換装置500の構成要素として第2コンデンサ550と複数のスイッチモジュールが含まれていればよい。
Claims (5)
- 配列方向に並ぶ複数のスイッチモジュール(530〜536)と、
複数の前記スイッチモジュールそれぞれの接続端子(540a,540b)と接続されるバスバ(303,304)と、
前記バスバを介して複数の前記スイッチモジュールそれぞれと接続されるコンデンサ(550)と、を備え、
前記バスバは、前記接続端子の総数よりも数の多い複数の接続部(311h,315i)を有し、
複数の前記接続部のうちの一部に複数の前記接続端子が接続されている電力変換ユニット。 - 前記バスバは、複数の前記接続部の他に、複数の前記接続部それぞれを一体的に連結する基部(311,315)と、前記基部と一体的に連結されるとともに前記コンデンサの電極に接続される電極部(312,316)と、を有する請求項1に記載の電力変換ユニット。
- 複数の前記接続部のうちの、前記基部と前記電極部を介した前記電極からの通電経路長の最も長い前記接続部が、前記接続端子と非接続になっている請求項2に記載の電力変換ユニット。
- 前記配列方向に複数の前記接続部が並び、
前記配列方向に並ぶ複数の前記接続部のうちの両端側に位置する前記接続部と前記電極との間の前記基部と前記電極部を介した通電経路長は、中央側に位置する前記接続部と前記電極との間の前記基部と前記電極部を介した通電経路長よりも長くなっている請求項2または請求項3に記載の電力変換ユニット。 - 複数の前記スイッチモジュールそれぞれを収納するとともに冷却する冷却器(610)を有し、
前記冷却器は、前記配列方向に離間して並ぶことで前記スイッチモジュールを収納する隙間を構成する複数の中継管(613)と、複数の前記中継管それぞれに冷媒を供給する供給管(611)と、複数の前記中継管それぞれを流れた前記冷媒を排出する排出管(612)と、を有し、
前記供給管における外部から前記冷媒の供給される供給口(611a)は、前記配列方向に並ぶ複数の前記接続部のうちの両端の一方側に位置している請求項4に記載の電力変換ユニット。
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