JP2020524413A - 電圧変換器、そのような電圧変換器を備える電気システム、及び、そのような電圧変換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

電圧変換器（１０４）は、第１の放熱器（３０２）、第１の放熱器（３０２）と熱接触する放熱面を有する少なくとも１つの制御可能スイッチ（１１２，１１４）、及び、少なくとも１つのコンデンサ（１２４）を備える。電圧変換器（１０４）は第２の放熱器（３１６）を更に備え、各コンデンサ（１２４）の放熱面（２０４）が第２の放熱器（３１６）と熱接触している。

Description

本発明は、電圧変換器、そのような電圧変換器を有する電気システム、及び、そのような電圧変換器を製造するための方法に関する。

第１のヒートシンクと、
第１のヒートシンクと熱接触するヒートシンク面を有する少なくとも１つの命令可能スイッチと、
少なくとも１つのコンデンサと、
を有するタイプの電圧変換器を使用することが知られている。

この既知の電圧変換器では、各コンデンサのヒートシンク面も第１のヒートシンクと熱接触している。

本発明の目的は、より信頼できる電圧変換器を提案することである。

この目的のために、提案されるものは、電圧変換器が第２のヒートシンクを更に有し、各コンデンサのヒートシンク面が第２のヒートシンクと熱接触することを特徴とする前述のタイプの電圧変換器である。

具体的に、発明者らは、命令可能スイッチが一般にコンデンサよりも高い温度に耐えたため、命令可能スイッチに適したヒートシンクが必ずしもコンデンサに必要ではなく、それにより、これらのコンデンサが劣化し、したがって、電圧変換器の信頼性が低下することに留意した。

本発明により、コンデンサが第２のヒートシンクによって冷却され、それにより、第１のヒートシンクがコンデンサにとって高すぎる温度にある場合、これらのコンデンサが影響を受けない。

随意的に、電圧変換器は、各コンデンサのヒートシンク面と第２のヒートシンクとの間に挿入される熱伝導要素を有する。

また、随意的に、電圧変換器は、それぞれのコンデンサごとに、第１のヒートシンクとコンデンサとの間に挿入される断熱体を更に有する。

また、随意的に、少なくとも１つのコンデンサは、円筒形状を有し、円筒の第１の底面がコンデンサの円形の下面を形成し、円筒の第２の底面がコンデンサの円形の上面を形成し、前記下面は、少なくとも１つのコンデンサの第１の端子及び第２の端子を備え、前記ヒートシンク面が前記円形の上面である。

また、随意的に、電圧変換器は空気入口及び空気出口を有し、これらの空気入口及び空気出口は、空気出口を介した空気の取り込みが空気入口から空気出口へと向かって第２のヒートシンクと接触するようになる空気流をもたらすように配置される。

また、随意的に、第２ヒートシンクは第１ヒートシンクの上方で延在する。

また、随意的に、ハウジングは、第１のヒートシンクの上方で且つ第２のヒートシンクの下方で延在し、ハウジングは、少なくとも１つの命令可能スイッチを制御するように設計される電気部品を有するプリント回路基板を受ける。

また、随意的に、中間空気入口は、空気出口を介した空気の取り込みが空気入口から空気出口へと向かってハウジングと接触するようになる空気流をハウジングと第１のヒートシンクとの間にもたらすように配置される。

また、随意的に、第２のヒートシンクのプレートが下面を有し、フィンが下面から下方に突出する。

また、随意的に、第１のヒートシンクは、下面を有するプレートと、プレートの下面から下方に突出するフィンとを有する。

また、随意的に、第２のヒートシンクは、第２のヒートシンクの下面の少なくとも４０％、好ましくは６０％、更により好ましくは８０％が第１のヒートシンクの上面よりの上方にあるように第１のヒートシンクの上方で延在する。

また、随意的に、第２のヒートシンクは、プレートと、プレートから突出するフィンとを有する。

また、随意的に、電圧変換器は、
第１及び第２のバスバーと、
少なくとも１つのパワーモジュールと
を有し、パワーモジュールは、
第１及び第２の命令可能スイッチの少なくとも１つの対を有し、各命令可能スイッチは、２つの主端子と、命令可能スイッチをその２つの主端子間で選択的に開閉するようになっている制御端子とを有し、第１の命令可能スイッチの第１の主端子が第１のバスバーに接続され、第２の命令可能スイッチの第２の主端子が第２のバスバーに接続され、
命令可能スイッチのそれぞれの対ごとに第３バスバーを有し、第１の命令可能スイッチの第２の主端子及び第２の命令可能スイッチの第１の主端子が第３のバスバーに接続され、
それぞれのパワーモジュールごとにコンデンサを有し、該コンデンサは、第１及び第２バスバーにそれぞれ接続される第１及び第２の端子を有して、少なくとも５００マイクロファラッド、好ましくは少なくとも５６０マイクロファラッドの値を有するとともに、バスバーが命令可能スイッチのそれぞれの対ごとに導電経路を画定するように命令可能スイッチに十分接近して位置され、導電経路は、コンデンサの第１の端子から始まって、これらの２つの命令可能スイッチのそれぞれを連続的に通過し、コンデンサの第２の端子で終わり、この導電経路は、最大で４０ナノヘンリー、好ましくは最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有する。

また、提案されるものは、
電気機械と、
電気機械に接続される本発明に係る電圧変換器と、
を有する電気システムである。

随意的に、電気機械は第１のヒートシンクの下方で延在する。

また、随意的に、電圧変換器の空気出口が第１のヒートシンクを貫通して形成され、電気機械は、上側空気入口を有するとともに、電圧変換器の空気出口を介した空気の取り込みをもたらすべく上側空気入口を介して空気を取り込むように設計されるファンを有する。

また、随意的に、電気機械は、電圧変換器の第１のヒートシンクと電気機械との間に第２の空気入口を画定するように電圧変換器の第１のヒートシンクから距離を隔てて位置され、また、電気機械のファンは、電気機械の第２の空気入口から上側空気入口へと向かう第２の空気流をもたらすように電気機械の上側空気入口を介して空気を取り込むように設計され、第２の空気流が第１のヒートシンクと接触するようになる。

また、提案されるものは、本発明に係る電圧変換器を製造するための方法であり、該方法は、
それぞれのパワーモジュールに関して、バスバーが命令可能スイッチのそれぞれの対ごとに導電経路を画定するように命令可能スイッチに十分近い関連するコンデンサの位置を決定するステップであって、導電経路が、コンデンサの第１の端子から始まって、これらの２つの命令可能スイッチのそれぞれを連続的に通過し、コンデンサの第２の端子で終わるとともに、最大で４０ナノヘンリー、好ましくは最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有する、ステップと、
それぞれのパワーモジュールごとに関連するコンデンサを決定された位置に配置することによって電圧変換器を製造するステップと、
を含む。

本発明を実施する電圧変換器を有する電気システムの回路図である。 電圧変換器で使用されるコンデンサの三次元図である。 電圧変換器及び電圧変換器に接続される電気機械の簡略的な断面図である。 電圧変換器の断面図である。 空気流が例示される図３の図と同様の図である。 電圧変換器のパワーモジュールの三次元図である。 コンデンサが除去され、コンデンサの端子間に導電経路が示される、図６と同様の図である。 電圧変換器の下側ヒートシンク、コンデンサ、及び、パワーモジュールの三次元図である。 電圧変換器を製造するための方法のステップを示すブロック図である。 電圧変換器の第２の実施形態の断面図である。

ここで、図１を参照して、本発明を実施する電気システム１００について説明する。

電気システム１００は、例えば、自動車両に設置されるようになっている。

電気システム１００は、最初に、例えば２０Ｖ〜１００Ｖ、例えば４８Ｖの直流電圧Ｕを供給するように設計される電源１０２を有する。電源１０２は例えばバッテリを有する。

電気システム１００は、それぞれの相電圧を有するようになっている複数の相（図示せず）を有する電気機械１３０を更に有する。

電気システム１００は、直流電圧Ｕと相電圧との間の変換を行なうために電源１０２と電気機械１３０との間に接続される電圧変換器１０４を更に有する。

電圧変換器１０４は、最初に、直流電圧Ｕを受けるために電源１０２に接続されるようになっているプラスバスバー１０６及びマイナスバスバー１０８を有し、プラスバスバー１０６は高電位を受け、マイナスバスバー１０６は低電位を受ける。

電圧変換器１０４は１つ以上の相バスバー１２２を有する少なくとも１つのパワーモジュール１１０を更に有し、相バスバー１２２は、それらのそれぞれの相電圧を与えるために電気機械１３０の１つ以上の相にそれぞれ接続されるようになっている。

記載される例において、電圧変換器１０４は、電気機械１３０の２つの相に接続される２つの相バスバー１２２をそれぞれが有す３つのパワーモジュール１１０を有する。

より正確には、記載される例において、電気機械１３０は、それぞれが３つの相を有して互いに１２０度で電気的に位相オフセットされるようになっている２つの３相システムを有する。好ましくは、パワーモジュール１１０の第１の相バスバー１２２はそれぞれ第１の３相システムの３つの相に接続され、これに対し、パワーモジュール１１０の第２の相バスバー１２２はそれぞれ第２の３相システムの３つの相に接続される。

各パワーモジュール１１０は、それぞれの相バスバー１２２ごとに、プラスバスバー１０６と相バスバー１２２との間に接続されるハイサイドスイッチ１１２と、相バスバー１２２とマイナスバスバー１０８との間に接続されるローサイドスイッチ１１４とを有する。したがって、スイッチ１１２、１１４は、相バスバー１２２がセンタータップを形成するチョッピングアームを形成するように配置される。

各スイッチ１１２、１１４は、第１及び第２の主端子１１６、１１８と、制御端子１２０とを有し、制御端子１２０は、それに印加される制御信号に応じてスイッチ１１２、１１４をその２つの主端子１１６、１１８間で選択的に開閉するようになっている。スイッチ１１２、１１４は、好ましくはトランジスタ、例えば、制御端子１２０を形成するゲートと、主端子１１６、１１８をそれぞれ形成するドレイン及びソースとを有する金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。

記載される例において、スイッチ１１２、１１４はそれぞれ、例えば略長方形であって上面及び下面を有するプレートの形態を有する。第１の主端子１１６は下面上にわたって延び、これに対し、第２の主端子１１８は上面上にわたって延びる。更に、下面はヒートシンク面を形成する。

電圧変換器１０４は、それぞれのパワーモジュール１１０ごとに、プラスバスバー１０６及びマイナスバスバー１０８にそれぞれ接続されるプラス端子１２６及びマイナス端子１２８を有するコンデンサ１２４を更に有する。

プラスバスバー１０６、マイナスバスバー１０８、及び、相バスバー１２２は、少なくとも１Ａの電流に耐えるように設計される硬質要素であることが理解される。それらのバスバーは、好ましくは少なくとも１ｍｍの厚さを有する。

更に、記載される例において、電気機械１３０は、オルタネータ及び電気モータの機能を同時に有する。より正確には、自動車両は、電気機械１３０がベルト（図示せず）を介して接続される出力シャフトを有する熱燃焼エンジン（図示せず）を更に有する。熱燃焼エンジンは、その出力シャフトによって自動車両の車輪を駆動するようになっている。したがって、オルタネータモードでの動作中、電気機械は、出力シャフトの回転から電源１０２の方向で電気エネルギーを供給する。その後、電圧変換器１０４は整流器として動作する。電気モータモードでの動作中、電気機械は（熱燃焼エンジンに加えて又は熱燃焼エンジンの代わりに）出力シャフトを駆動する。その後、電圧変換器１０４はインバータとして動作する。

電気機械１３０は、例えば、自動車両の変速機又はクラッチに或いはオルタネータの代わりに位置される。

図２を参照すると、各コンデンサ１２４は大きいサイズのものである。例えば、その最大寸法は少なくとも１５ｍｍである。一般的に言えば、この最大寸法は少なくとも３０ｍｍである。例えば、各コンデンサ１２４は、ほぼ円筒形であり、半径が５〜１５ｍｍ、高さが１８ｍｍ〜４０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ〜３５ｍｍである。各コンデンサ１２４は、少なくとも５００マイクロファラッド、好ましくは少なくとも５６０マイクロファラッドの値を更に有する。各コンデンサ１２４は例えば化学コンデンサである。

更に、各コンデンサ１２４は、その第１の端子１２６を形成する中央ピンとその第２の端子１２８を形成する２つの外周ピンとが位置される円形の下面２０２を有する。

各コンデンサ１２４は、記載される例では、コンデンサ１２４の円形の上面上にわたって延在するヒートシンク面２０４を更に有する。

好ましくは、コンデンサ１２４による動作中に放散される熱の少なくとも５０％、例えば少なくとも７５％がヒートシンク面２０４によって放散されるが、ヒートシンク面２０４は、このコンデンサ１２４の全表面の最大で１５％、例えば最大で１０％にわたって延在する。

記載の残りの部分では、任意の垂直方向ＨＢに関連して、電圧変換器１０４及び電気機械１３０の要素の構造及びレイアウトについて更に詳しく説明し、文字「Ｈ」は上側を表わし、文字「Ｂ」は下側を表わす。

図３を参照すると、電圧変換器１０４は、最初に、略水平に延在して上面３０６を有する下側プレート３０４を有する下側ヒートシンク３０２を有し、上面３０６には命令可能スイッチ１１２、１１４が位置される。これらのそれぞれのヒートシンク面は、バスバー１０６，１０８，１２２のうちの１つを介した例では、下側プレート３０４の上面３０６と熱接触している。

下側プレート３０４には、空気出口３０８と、コンデンサ１２４を受けるための受け入れ開口３１０とが更に設けられ、これらの受け入れ開口３１０は空気出口３０８の周囲に位置される。コンデンサ１２４は、それらの下面２０２が下方に向けられ、端子１２６、１２８が下側プレート３０４の真下で延在し、それらのヒートシンク面２０４が上方に向けられた状態で垂直に方向付けられる。

下側ヒートシンク３０２は、下側プレート３０４の下面３１４上にわたって延在する下側フィン３１２を更に有する。

電圧変換器１０４は、下側ヒートシンク３０２から距離を隔てて下側ヒートシンク３０２の上方で延在する上側ヒートシンク３１６を更に有する。

上側ヒートシンク３１６は、下側ヒートシンク３０２の下側プレート３０４の上方で延在する略水平な上側プレート３１８を有する。

上側プレート３１８は、周囲空気と接触する上面３２０を有する。

上側ヒートシンク３１６は、上側プレート３１８の下面３２４から下方に突出する上側フィン３２２を更に有する。

プレート３１８は、コンデンサ１２４のヒートシンク面２０４がそれぞれ熱接触する下向きのボス３２６を更に有する。記載される例では、熱伝導要素３２８がヒートシンク面２０４とボス３２６との間に挿入される。熱伝導要素は例えば熱接着剤である。

電圧変換器１０４は、命令可能スイッチ１１２、１１４を制御するように設計される電子部品を有するプリント回路基板３３６を更に有する。

電圧変換器１０４は、下側ヒートシンク３０２と上側ヒートシンク３１６との間で延在するプリント回路基板３３６を受けるためのハウジング３３０を更に有する。

ハウジング３３０は、下側ヒートシンク３０２のプレート３０４と上側ヒートシンク３１６のプレート３１８との間に位置される略水平な中間プレート３３２を有する。プリント回路基板３３６は、中間プレート３３２の上面３３８上にわたって延在する。

中間プレート３３２には、コンデンサ１２４のそれぞれの通過のための開口３３４が設けられる。

上側ヒートシンク３１６及びハウジング３３０は、それらの間で、上側フィン３２２に通じる上側側方空気入口３４０を画定する。

更に、電気機械１３０は、下側フィン３１２に通じる下側側方空気入口３４２を有する空気通路を画定するように、下側ヒートシンク３０２から距離を置いて下側ヒートシンク３０２の下方で延在する。

電気機械１３０は、上側空気入口３４４及び側方空気出口３４６を有するとともに、電気機械１３０のロータ（図示せず）により作動されて上側空気入口３４４を介して空気を取り込むように設計されるファン３４８を有する。

図４を参照すると、電圧変換器１０４は、それぞれのコンデンサ１２４ごとに、このコンデンサ１２４を取り囲んで断熱体を形成する例えばプラスチック製のレセプタクル４０２を更に有する。

特に、レセプタクル４０２は、下側ヒートシンク３０２とコンデンサ１２４との間に挿入されるように、下側プレート３０４に形成されてコンデンサ１２４を受けるための受け入れ開口３１０内へと延びている。したがって、コンデンサ１２４は、下側ヒートシンク３０２から熱的に絶縁される。レセプタクル４０２は、上側ヒートシンク３１６まで更に延在して、中間プレート３３２に形成される通過開口３３４に入る。記載される例において、レセプタクル４０２は、コンデンサ１２４と関連付けられるボス３２６まで延在して、接着剤４０４によりこのボス３２６に強固に取り付けられる。更に、レセプタクル４０２の下部は、コンデンサ１２４の下面２０２の下方で延在する。したがって、コンデンサ１２４は、上側ヒートシンク３１６と熱接触するそのヒートシンク面２０４を除いて、その周囲から熱的に絶縁される。更に、記載される例において、コンデンサ１２４の端子１２６，１２８及び端子１２６，１２８に位置されるバスバー１０６，１０８の部分は、レセプタクル４０２の下部に埋め込まれる。

ここで、図５を参照して、電圧変換器１０４の冷却について説明する。

動作中、電気機械１３０のファン３４８は、電気機械１３０の上側空気入口３４４を介して空気を取り込み、電気機械１３０の側方空気出口３４６を介して空気を排出する。

この空気の取り込みは、上側側方空気入口３４０から空気出口３０８へと向かう第１の空気流５０２をもたらし、この第１の空気流５０２は、上側ヒートシンク３１６、より正確には上側フィン３２２と接触する。したがって、この第１の空気流５０２は、上側ヒートシンク３１６から熱を排出し、それにより、上側ヒートシンク３１６と熱接触しているコンデンサ１２４を冷却する。

更に、ファン３４８を介した空気の取り込みは、下側側方空気入口３４２から電気機械１３０の上側空気入口３４４へと向かう第２の空気流５０４をもたらし、この第２の空気流５０４は、下側ヒートシンク３０２、より正確には下側フィン３１２と接触する。したがって、この第２の空気流５０４は、下側ヒートシンク３０２から熱を排出し、それにより、下側ヒートシンク３０２と熱接触している命令可能スイッチ１１２、１１４を冷却する。

電圧変換器１０４を取り囲む空気は一般に１２０℃付近の値の周囲温度にある。

ここで、電気機械１３０からその側方空気出口３４６を介して出る空気は、電気機械１３０のステータによって加熱され、それにより、この側方空気出口３４６における空気は、周囲温度よりも数度高い、例えば１２５°Ｃの値を有するいわゆる高温にある。

下側側方空気入口３４２は電気機械１３０の側方空気出口の直ぐ上方に位置されるため、第２の空気流５０４により、高温の空気が電圧変換器１０４に入る。これは、命令可能スイッチ１１２，１１４を冷却するのに何ら問題を引き起こさない。それは、これらのスイッチが高温に耐えるからである。

コンデンサ１２４は、それらに関する限り、高温の空気を使用する第２の空気流５０４によって冷却される下側ヒートシンク３０２によりコンデンサが冷却される場合に限度を超える危険のある、より低い温度に耐える。更に、図６〜図８の記述でより詳しく説明するように、コンデンサ１２４はスイッチ１１２、１１４に非常に近接して配置されるため、これらのスイッチ１１２、１１４により下側ヒートシンク３０２へと放出される熱は、下側ヒートシンク３０２を使用してコンデンサ１２４を冷却することを非常に困難にする。

このため、上側ヒートシンク３１６を使用すると、コンデンサ１２４を冷却することができる。更に、記載される例では、上側側方空気入口３４０が下側側方空気入口３４２よりも高い位置にあるという事実により、電気機械１３０の側方空気出口３４６を介して排出される空気を使用して上側ヒートシンク３１６を冷却することを回避できる。

図１０は第２の実施形態を示す。図５に記載される実施形態と共通する要素には同じ参照番号を付け、これらの要素については再度説明しない。

図１０の実施形態において、ハウジング３３０は、中間プレート３３２の下面上にわたって延びる中間フィン３５２を有する。

ハウジング３３０は、プリント回路基板３３６用の中間ヒートシンクを形成する。

ハウジング３３０及び下側ヒートシンク３０２は、それらの間で、中間側方空気入口３５０を画定する。中間側方空気入口は、空気出口３０８を介した空気の取り込みが空気入口３５０から空気出口３０８へと向かってハウジング３３０と接触する第３の空気流５０６をハウジング３３０と第１のヒートシンク３０２との間にもたらすように配置される。

中間空気入口３５０から空気出口３０８へ向けて、第３の空気流５０６は、ハウジング３３０、より正確にはフィン３５２と接触するようになる。したがって、第３の空気流は、ハウジング３３０から熱を排出し、それにより、プリント回路基板３３６を冷却する。

図１０の実施形態では、第３の空気流５０６が中間フィン３５２と接触するようになる。

動作中、電気機械１３０のファン３４８は、中間側方空気入口３５０を介して空気を取り込み、電気機械１３０の側方空気出口３４６を介して空気を排出する。

第３の空気流５０６は、中間側方空気入口３５０から出口３０８まで水平方向の全体的な向きを有し、出口３０８で垂直方向の全体的な向きをとる。その後、空気流は、水平方向の全体的な向きを取り、ファン３４８で遠心力を受けた後、側方空気出口３４６を介して出る。

第１の空気流５０２は、上側側方空気入口３４０から通過開口３３４まで水平方向の全体的な向きを有し、通過開口３３４において、出口３０８に対して斜め方向を取った後、垂直方向の全体的な向きをとる。その後、空気流は、水平方向の全体的な向きを取り、ファン３４８で遠心力を受けた後、側方空気出口３４６を介して出る。

第２の空気流５０４は、下側側方空気入口３４２から上側空気入口３４４まで水平方向の全体的な向きを有し、上側空気入口３４４で垂直方向をとる。その後、空気流は、水平方向の全体的な向きを取り、ファン３４８で遠心力を受けた後、側方空気出口３４６を介して出る。

変形例として、ハウジング３３０はフィン３５２を何ら有さない。勿論、この変形例では、第３の気流５０６も存在して同じ特性を有する。空気流５０６は、ハウジング３３０と接触し、したがって、ハウジング３３０及びプリント回路基板３３６を冷却できるようにする。したがって、第１の空気流５０２、第２の空気流５０４、及び、第３の空気流５０６は、コンデンサ１２４、スイッチ１１２，１１４、及び、プリント回路基板３３６をそれぞれ冷却できるようにする。

図６を参照すると、記載される例において、バスバー１０６、１０８、１２２はそれぞれ、下側ヒートシンク３０２の下側プレート３０４上にわたって互いに隣り合って延びる水平な同一平面内にある平面部６２０２、６２０４、６２０６を有する。

更に、記載される例において、各命令可能スイッチ１１２、１１４の第１の主端子１１６は、その下面の少なくとも一部にわたって延び、一方、第２の主端子１１８は、その上面の少なくとも一部にわたって延びる。

命令可能スイッチ１１２、１１４のそれぞれの対ごとに、第１のスイッチ１１２の下面は、その第１の主端子１１６を第１のバスバー１０６又は第３のバスバー１２２に接続するように、第１のバスバー１０６の平面部６２０２及び第３のバスバー１２２の平面部６２０６のうちの一方に対して押し付けられる。記載される例において、第１の命令可能スイッチ１１２の下面は、第１のバスバー１０６の平面部６２０２に押し付けられる。更に、第１のスイッチ１１２の上面は、その第２の主端子１１６を第１のバスバー１０６又は第３のバスバー１２２に接続するように、少なくとも１つの導電タブ６２０８を介して、第１のバスバー１０６の平面部６２０２及び第３のバスバー１２２の平面部６２０６のうちの他方に接続される。記載される例において、第１のスイッチ１１２の上面は、３つの導電タブ６２０８を介して、第３のバスバー１２２の平面部６２０６に接続される。

更に、命令可能スイッチ１１２、１１４のそれぞれの対ごとに、第２の命令可能スイッチ１１４の下面は、その第１の主端子１１６を第２のバスバー１０８又は第３のバスバー１２２に接続するように、第２のバスバー１０８の平面部６２０４及び第３のバスバー１２２の平面部６２０６のうちの一方に対して押し付けられる。記載される例において、第２のスイッチ１１４の下面は、第３のバスバー１２２の平面部６２０６に押し付けられる。更に、第２のスイッチ１１４の上面は、その２の主端子１１８を第２のバスバー１０８又は第３のバスバー１２２に接続するように、少なくとも１つの導電タブ６２１０を介して、第２のバスバー１０８の平面部６２０４及び第３のバスバー１２２の平面部６２０６のうちの他方に接続される。記載される例において、第２のスイッチ１１４の上面は、３つの導電タブ６２１０を介して、第２のバスバー１０８の平面部６２０４に接続される。

したがって、積み重ねられるのではなく互いに隣り合って延びるバスバー１０６，１０８，１２２のレイアウトにより、パワーモジュール１１０の垂直方向の大きさを制限することができる。

更に、記載される例において、命令可能スイッチ１１２，１１４の制御端子１２０は、それらの上面にわたって延び、プリント回路３３６の電気部品に接続される制御ピン６２１２に接続される。

図７を参照すると、それぞれのパワーモジュール１１０ごとに、関連するコンデンサ１２４は、軸７４０２に沿って延在して、例えばこの軸７４０２に中心付けられるようになっている。この軸７４０２は好ましくは垂直である。更に、第１のバスバー１０６は、コンデンサ１２４の第１の端子１２６を形成するピンを受けるようになっている第１の穿孔７４０４を有し、また、第２のバスバー１０８は、その第２の端子１２８を形成する２つのラグをそれぞれ受けるようになっている２つの第２の穿孔７４０６を有する。軸７４０２は、この穿孔７４０４を通過することが好ましい。

バスバー１０６、１０８、１２２は、命令可能スイッチ１１２、１１４のそれぞれの対ごとに、コンデンサ１２４の第１の端子１２６から始まって（図７に示される、第１の穿孔７４０４を介して）、
これらの２つの命令可能スイッチ１１２、１１４のそれぞれを連続的に通りコンデンサ１２４の第２の端子で終わる（図７に示される、２つの穿孔７４０６のうちの一方を介して）導電経路７４０８を画定する。図７は、命令可能スイッチ１１２、１１４の２つの対のうちの一方の導電経路７４０８のみを示す。勿論、命令可能スイッチ１１２，１１４の他の対に関しても他の同様の導電経路が存在する。

軸７４０２、したがってコンデンサ１２４は、各導電経路７４０８が最大で４０ナノヘンリー、好ましくは最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有するように命令可能スイッチ１１２、１１４に十分近接して位置される。同様に小さいインダクタンスを得るために、導電経路７４０８は、好ましくは最大１００ｍｍ、より好ましくは最大７０ｍｍの長さを有する。更に、依然として同様に小さいインダクタンスを得るために、各命令可能スイッチ１１２，１１４は、軸７４０２から１０〜３０ｍｍ、より好ましくは１５〜２５ｍｍの距離を隔てて位置されることが好ましい。したがって、命令可能スイッチ１１２，１１４は、同時に、第１に、コンデンサ１２４を設置できるようにするべく軸７４０２から十分に離れており、第２に、所望のインダクタンスを示すべく各誘導経路７４０８を比較的短くできるように十分接近している。記載された例において、命令可能スイッチ１１２，１１４は、小さい底辺（２つのハイサイドスイッチ１１２間の距離）及び大きい底辺（２つのローサイドスイッチ間の距離）を有する台形の四隅に位置される。軸７４０２は、大きい底辺の中央から１０ｍｍ未満離れて位置される。したがって、スイッチ１１２、１１４は、コンデンサ１２４を取り囲み、それにより、それらのスイッチをコンデンサ１２４の近くに位置させることができる。

図８を参照すると、コンデンサ１２４は、好ましくは、パワーモジュール１１０よりも、特に命令可能スイッチ１１２、１１４よりも電圧変換器１０４の空気出口３０８に近い位置にある。したがって、コンデンサ１２４が中心に位置され、したがって、パワーモジュール１１０が電圧変換器１０４の周囲に位置される。

コンデンサ１２４は、電圧変換器１０４の中心におけるそれらの位置により、コンデンサがそれぞれパワーモジュール１１０に可能な限り接近して配置される場合であっても、図５に示される空気流５０２，５０４がパワーモジュール１１０を通過することを妨げない。

ここで、図９を参照して、電圧変換器１０４を製造する方法９６００について説明する。

ステップ９６０２において、各コンデンサ１２４の位置は、この位置が関連するパワーモジュール１１０の命令可能スイッチ１１２、１１４に十分近くなるように決定され、それにより、バスバー１０６、１０８、１２２が命令可能スイッチ１１２、１１４のそれぞれの対ごとに導電経路７４０８を画定し、導電経路７４０８は、コンデンサ１２４の第１の端子１２６から始まって、これらの２つの命令可能スイッチ１１２、１１４のそれぞれを連続的に通過し、コンデンサ１２４の第２の端子１２８で終わるとともに、最大で４０ナノヘンリー、好ましくは最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有する。

この決定は、例えばコンピュータシミュレーションにより又は経験的に実行されてもよい。

ステップ９６０４では、それぞれのパワーモジュール１１０ごとに前のステップで決定された位置に関連するコンデンサ１２４を配置することによって電圧変換器１０４が製造される。

本発明は、前述の実施形態に限定されず、むしろ、以下の特許請求の範囲によって規定される。実際には、当業者に明らかなように、前述の実施形態に対して修正を行なってもよい。

空気入口及び空気出口は、特に、１つ以上の開口を有してもよい。

更に、特許請求の範囲で使用される用語は、前述の実施形態の要素に限定されると理解されるべきではなく、むしろ、当業者が自分の一般知識から推論できる全ての同等の要素を包含すると理解されるべきである。

Claims (16)

1. 第１のヒートシンク（３０２）と、
   前記第１のヒートシンク（３０２）と熱接触するヒートシンク面を有する少なくとも１つの命令可能スイッチ（１１２，１１４）と、
   少なくとも１つのコンデンサ（１２４）と、
   を有する電圧変換器（１０４）であって、
   前記電圧変換器（１０４）が第２のヒートシンク（３１６）を更に有し、各コンデンサ（１２４）のヒートシンク面（２０４）が前記第２のヒートシンク（３１６）と熱接触することを特徴とする電圧変換器（１０４）。
2. 各コンデンサ（１２４）のヒートシンク面（２０４）と前記第２のヒートシンク（３１６）との間に挿入される熱伝導要素（３２８）を有する、請求項１に記載の電圧変換器（１０４）。
3. それぞれのコンデンサ（１２４）ごとに、前記第１のヒートシンク（３０２）と前記コンデンサ（１２４）との間に挿入される断熱体（４０２）を更に有する、請求項１又は２に記載の電圧変換器（１０４）。
4. 前記少なくとも１つのコンデンサ（１２４）は、円筒形状を有し、前記円筒の第１の底面が前記コンデンサの円形の下面を形成し、前記円筒の第２の底面が前記コンデンサの円形の上面を形成し、前記下面は、前記少なくとも１つのコンデンサ（１２４）の第１の端子（１２６）及び第２の端子（１２８）を備え、前記ヒートシンク面（２０４）が前記円形の上面である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）。
5. 空気入口（３４０）及び空気出口（３０８）を有し、これらの空気入口（３４０）及び空気出口（３０８）は、前記空気出口（３０８）を介した空気の取り込みが前記空気入口（３４０）から前記空気出口（３０８）へと向かって前記第２のヒートシンク（３１６）と接触するようになる空気流（５０２）をもたらすように配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）。
6. 前記第２のヒートシンク（３１６）が前記第１のヒートシンク（３０２）の上方で延在する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）。
7. ハウジング（３３０）が、前記第１のヒートシンク（３０２）の上方で且つ前記第２のヒートシンク（３１６）の下方で延在し、前記ハウジング（３３０）は、前記少なくとも１つの命令可能スイッチ（１１２、１１４）を制御するように設計される電気部品を有するプリント回路基板（３３６）を受け、中間空気入口（３５０）が、前記空気出口（３０８）を介した空気の取り込みが前記空気入口（３５０）から前記空気出口（３０８）へと向かって前記ハウジング（３３０）と接触するようになる空気流（５０６）を前記ハウジング（３３０）と前記第１のヒートシンク（３０２）との間にもたらすように配置される、請求項５に従属するときの請求項６に記載の電圧変換器（１０４）。
8. 前記第２のヒートシンク（３１６）は、プレート（３１８）と、前記プレート（３１８）から突出するフィン（３２２）とを有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）。
9. 前記第２のヒートシンク（３１６）の前記プレート（３１８）が下面（３２４）を有し、前記フィン（３２２）が前記下面（３２４）から下方に突出する、請求項８と共に解釈される請求項６又は７に記載の電圧変換器（１０４）。
10. 前記第１のヒートシンク（３０２）は、下面（３１４）を有するプレート（３０４）と、前記プレート（３０４）の前記下面（３１４）から下方に突出するフィン（３１２）とを有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）。
11. 第１及び第２のバスバー（１０６，１０８）と、
    少なくとも１つのパワーモジュール（１１０）と、
    を有し、前記パワーモジュール（１１０）は、
    第１及び第２の命令可能スイッチ（１１２，１１４）の少なくとも１つの対を有し、各命令可能スイッチ（１１２、１１４）は、２つの主端子（１１６，１１８）と、前記命令可能スイッチ（１１２，１１４）をその２つの主端子（１１６，１１８）間で選択的に開閉するようになっている制御端子（１２０）とを有し、前記第１の命令可能スイッチ（１１２）の前記第１の主端子（１１６）が前記第１のバスバー（１０６）に接続され、前記第２の命令可能スイッチ（１１４）の前記第２の主端子（１１８）が前記第２のバスバー（１０８）に接続され、
    命令可能スイッチ（１１２，１１４）のそれぞれの対ごとに第３バスバー（１２２）を有し、前記第１の命令可能スイッチ（１１２）の前記第２の主端子（１１８）及び前記第２の命令可能スイッチ（１１４）の前記第１の主端子（１１６）が前記第３のバスバー（１２２）に接続され、
    それぞれのパワーモジュール（１１０）ごとにコンデンサ（１２４）を有し、該コンデンサ（１２４）は、前記第１及び第２バスバー（１０６，１０８）にそれぞれ接続される第１及び第２の端子（１２６，１２８）を有して、少なくとも５００マイクロファラッド、好ましくは少なくとも５６０マイクロファラッドの値を有するとともに、前記バスバー（１０６、１０８、１２２）が命令可能スイッチ（１１２，１１４）のそれぞれの対ごとに導電経路（７４０８）を画定するように前記命令可能スイッチ（１１２，１１４）に十分接近して位置され、前記導電経路（７４０８）は、前記コンデンサ（１２４）の前記第１の端子（１２６）から始まって、これらの２つの命令可能スイッチ（１１２，１１４）のそれぞれを連続的に通過し、前記コンデンサ（１２４）の前記第２の端子（１２８）で終わり、この導電経路（７４０８）は、最大で４０ナノヘンリー、好ましくは最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有する、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）。
12. 電気機械（１３０）と、
    前記電気機械（１３０）に接続される請求項１から１１のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）と、
    を有する電気システム（１００）。
13. 前記電気機械（１３０）が前記第１のヒートシンク（３０２）の下方で延在する、請求項１２に記載の電気システム。
14. 前記電圧変換器（１０４）が請求項４に記載のものであり、前記電圧変換器（１０４）の前記空気出口（３０８）が前記第１のヒートシンク（３０２）を貫通して形成され、前記電気機械（１３０）は、上側空気入口（３４４）を有するとともに、前記電圧変換器（１０４）の前記空気出口（３０８）を介した空気の取り込みをもたらすべく前記上側空気入口（３４４）を介して空気を取り込むように設計されるファン（３４８）を有する、請求項１３に記載の電気システム。
15. 前記電気機械（１３０）は、前記電圧変換器（１０４）の前記第１のヒートシンク（３０２）と前記電気機械（１３０）との間に第２の空気入口（３４２）を画定するように前記電圧変換器（１０４）の前記第１のヒートシンク（３０２）から距離を隔てて位置され、前記電気機械（１３０）のファン（３４８）は、前記電気機械（１３０）の前記第２の空気入口（３４２）から前記上側空気入口（３４４）へと向かう第２の空気流（５０４）をもたらすように前記電気機械（１３０）の前記上側空気入口（３４４）を介して空気を取り込むように設計され、前記第２の空気流（５０４）が前記第１のヒートシンク（３０２）と接触するようになる、請求項１４に記載の電気システム。
16. 請求項６に記載の電圧変換器（１０４）を製造するための方法（９６００）であって、
    それぞれのパワーモジュール（１１０）に関して、前記バスバー（１０６、１０８、１２２）が前記命令可能スイッチ（１１２、１１４）のそれぞれの対ごとに導電経路（７４０８）を画定するように前記命令可能スイッチ（１１２、１１４）に十分近い前記関連するコンデンサ（１２４）の位置を決定するステップ（９６０２）であって、前記導電経路（７４０８）が、前記コンデンサ（１２４）の前記第１の端子（１２６）から始まって、これらの２つの命令可能スイッチ（１１２、１１４）のそれぞれを連続的に通過し、前記コンデンサ（１２４）の前記第２の端子（１２８）で終わるとともに、最大で４０ナノヘンリー、好ましくは最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有する、ステップ（９６０２）と、
    それぞれのパワーモジュール（１１０）ごとに前記関連するコンデンサ（１２４）を決定された前記位置に配置することによって前記電圧変換器（１０４）を製造するステップ（９６０４）と、
    を含む方法（９６００）。

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