JP2021136697A - 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 a power converter.
特許文献1の電力変換装置は、中空を有するバスバを2つ有しており、一方のバスバを他方のバスバの中空内に配置している。 The power conversion device of Patent Document 1 has two bus bars having a hollow, and one bus bar is arranged in the hollow of the other bus bar.
電力変換装置は、一方のバスバを他方のバスバの中空内に配置しているため、一方のバスバの外表面全体が、他方のバスバの内表面と対向することになる。また、電力変換装置は、装置全体の小型化のため、一方のバスバと他方のバスバを近接させて配置する場合がある。その場合、一方のバスバは、他方のバスバを流れる電流による磁場の影響を強く受ける虞がある。 Since the power converter arranges one bus bar in the hollow of the other bus bar, the entire outer surface of one bus bar faces the inner surface of the other bus bar. Further, in the power conversion device, one bus bar and the other bus bar may be arranged close to each other in order to reduce the size of the entire device. In that case, one bus bar may be strongly affected by the magnetic field due to the current flowing through the other bus bar.
本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、バスバへの磁場の影響を抑制できる電力変換装置を提供することである。 The present disclosure has been made based on this circumstance, and an object of the present disclosure is to provide a power conversion device capable of suppressing the influence of a magnetic field on a bus bar.
その目的を達成するための本開示の第1の態様は、バッテリから供給される電力を変換して負荷に供給する電力変換部と、電力変換部もしくは、負荷に接続される複数のバスバと、を備え、複数のバスバのうち少なくとも1つのバスバは、中空を形成する中空形成部を有し、バスバは、中空形成部を有する少なくとも1つのバスバの中空の外側に配置されている電力変換装置。 The first aspect of the present disclosure for achieving the object is a power conversion unit that converts the power supplied from the battery and supplies it to the load, a power conversion unit, or a plurality of bus bars connected to the load. A power conversion device comprising, at least one of a plurality of bus bars having a hollow forming portion forming a hollow, and the bus bar being arranged outside the hollow of at least one bus bar having the hollow forming portion.
電力変換装置はバスバを、中空形成部を有する少なくとも1つのバスバの中空の外側に、配置している。よって、バスバ同士は、互いにバスバの表面全体で近接することを抑制できる。したがって、電力変換装置は、中空内部に別のバスバを配置しているバスバを有する構成と比較して、バスバ同士の電流が近づくことを抑制できる。その結果、電力変換装置は、バスバが、他のバスバを流れる電流による磁場の影響を受けることを抑制できる。 The power converter arranges the bus bar outside the hollow of at least one bus bar having a hollow forming portion. Therefore, it is possible to prevent the bass bars from being close to each other on the entire surface of the bus bars. Therefore, the power conversion device can suppress the currents from approaching each other as compared with a configuration having a bus bar in which another bus bar is arranged inside the hollow. As a result, the power converter can suppress the bus bar from being affected by the magnetic field due to the current flowing through the other bus bars.
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形例の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. By assigning the same reference numerals to the corresponding components in each embodiment, duplicate description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiment described above can be applied to the other parts of the configuration. Further, not only the combination of the configurations specified in the description of each embodiment, but also the configurations of a plurality of embodiments can be partially combined even if the combination is not specified. Further, an unspecified combination of the configurations described in the plurality of embodiments and modifications is also disclosed by the following description.
(第1実施形態)
図1に示すように、電力変換システム1は、バッテリ11、電力変換装置12およびモータ13を備えている。バッテリ11は、通電バスバ20を介して電力変換装置12に直流電流を供給する。3相バスバ22は、U相バスバ23、V相バスバ24およびW相バスバ25をまとめて称する名称である。電力変換装置12は、例えば直流電流を3相交流に変換し、3相バスバ22を介してモータ13に3相交流を供給する。モータ13は、例えばU相、V相、W相の3相を有する3相交流モータである。
(First Embodiment)
As shown in FIG. 1, the power conversion system 1 includes a battery 11, a
電力変換装置12は、図2に示すように通電バスバ20、電力変換部21、3相バスバ22、電流センサ26、制御基板27、平滑コンデンサ28および筐体29を有している。筐体29は、電力変換装置12が有する構成を内部に収容している。
As shown in FIG. 2, the
電力変換部21は、複数のスイッチング素子21aを有している。図2は、複数のスイッチング素子21aのうち1組のみを図示している。図2は、他の組のスイッチング素子21aの図示を省略している。U相バスバ23は、モータ13のU相に接続されている。同様にV相バスバ24は、モータのV相、W相バスバ25は、モータのW相に接続されている。図2においてV相バスバ24およびW相バスバ25は、U相バスバ23に重なっているため図示していない。
The
U相バスバ23は、1つのバスバによって構成され、出力端子21cおよびモータ13に接続されている構成であってもよい。もしくは、U相バスバ23は、2つのバスバによって構成され、1つのバスバが出力端子21cに接続され、もう一方のバスバが、モータ13に接続されている構成であってもよい。その構成では、2つのバスバは、接続されており、これによって出力端子21cとモータ13が電気的に接続される。
The U-phase
図2は、電力変換装置12をYZ平面で見た場合の図を示している。スイッチング素子21aは、正極バスバ20Pに接続されているP端子21P、負極バスバ20Nに接続されているN端子21Nおよび3相バスバ22に接続されている出力端子21cを有している。また、スイッチング素子21aは、制御基板27に接続されている信号端子21bを有している。
FIG. 2 shows a view of the
制御基板27は、信号端子21bを介してスイッチング素子21aのオンまたはオフを制御している。よって、電力変換装置12は、複数のスイッチング素子21aのオンまたはオフを制御することで、3相バスバ22を介してモータ13に周期の異なる3相の交流電流を供給する。
The
本開示において、Y方向は、U相バスバ23が延びている長手方向である。また、Y方向は、スイッチング素子21aと平滑コンデンサ28が並ぶ方向である。Z方向は、信号端子21bが延びている長手方向である。また、Z方向は、N端子21N、P端子21Pおよび出力端子21cが延びている長手方向である。
In the present disclosure, the Y direction is the longitudinal direction in which the
平滑コンデンサ28は、正極に通電バスバ20である正極バスバ20Pが接続されており、負極に通電バスバ20である負極バスバ20Nが接続されている。図1に示すように正極バスバ20Pは、バッテリ11の正極と接続されている。同様に負極バスバ20Nは、バッテリ11の負極と接続されている。
In the
図3は、電力変換装置12をXY平面で見た場合の図を示している。複数のスイッチング素子21aは、例えば図3に示すように冷却通路30を挟んで、X方向に積層されている。冷却通路30は、例えばYZ平面でスイッチング素子21aと接触する。もしくは、冷却通路30は、YZ平面が部材を介さずにスイッチング素子21aとX方向に近接して配置されている。
FIG. 3 shows a view of the
図3は、U相バスバ23、V相バスバ24およびW相バスバ25が、X方向に大きく離間しているように見えるが、各構成の位置関係を示すための図であるため、実際の寸法とは異なっている。
FIG. 3 shows that the
冷却通路30は、流入管31および流出管32と接続されている。スイッチング素子21aは、冷却通路30と接触もしくは近接しているため、流入管31から入った冷媒が冷却通路30を通過する際に冷却される。そして、冷却通路30を通過した冷媒は、流出管32を介して電力変換装置12の外に排出される。冷媒は、例えばLLCであり、ウォータポンプから流入管31にLLCが流入する。
The
本開示において複数のバスバは、例えばU相バスバ23、V相バスバ24およびW相バスバ25である。U相バスバ23は、図4に示すように、例えば環状の中空形成部23gを有する。中空形成部23gは、環状の内部に中空23aを形成している。つまり中空23aは、中空形成部23gによって周囲が囲まれている。
In the present disclosure, the plurality of bus bars are, for example, a
また、中空形成部23gは、U相バスバにおいて電流がY方向に流れている導電部である。V相バスバ24およびW相バスバ25は、U相バスバ23と同様に中空形成部23gによって中空を形成している。図4では、中空形成部23gが環状の例を示したが、内部に中空を形成できる形状、例えば四角形等であってもよい。
Further, the hollow forming
図5は、U相バスバ23、V相バスバ24およびW相バスバ25の断面図である。例えば、U相バスバ23、V相バスバ24およびW相バスバ25は、X方向に順に並んで配置されている。図5に示すように、U相バスバ23、V相バスバ24およびW相バスバ25は、短辺23cを形成する面どうしがX方向に対向するように配置されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
また、U相バスバ23とV相バスバ24およびV相バスバ24とW相バスバ25は、X方向に接近した状態で配置されている。本開示において、接近は、例えば図5に示すように、X方向に対向するU相バスバ23およびV相バスバ24の短辺23cを形成する面どうしの離間距離Dが、長辺23bの幅Wよりも小さい状態を示している。
Further, the
図5に示すように、U相バスバ23は、V相バスバ24およびW相バスバ25の中空23aの外側に配置されている。同様にV相バスバ24およびW相バスバ25は、他のバスバの中空23aの外側に配置される構成となっている。
As shown in FIG. 5, the
図6は、U相バスバ23、V相バスバ24およびW相バスバ25をXY平面で見た構成を示している。図6に示すように、例えばU相バスバ23は、X方向でV相バスバ24と対向する範囲の少なくとも一部に中空23aを形成する中空形成部23gを有する。
FIG. 6 shows a configuration in which the
図6では、U相バスバ23は、中空形成部23gにより、V相バスバ24と対向する範囲の一部に中空23aを形成すると記載したが、中空23aは、U相バスバ23のY方向における一端から他端を貫通するようにU相バスバ23全体に形成されていてもよい。つまり、U相バスバ23は、X方向の両端が開口している筒形状であってもよい。
In FIG. 6, it is described that the
図2において、U相バスバ23は、一方向つまりY方向に延びており、電流がY方向に流れる。そして、U相バスバ23は、通電方向であるY方向に垂直、つまりXZ断面が、図4に示すような扁平形状である。U相バスバ23は、図4に示すように例えば、中空形成部23gが長辺23bを形成する部分と短辺23cを形成する部分を有している。同様に、V相バスバ24およびW相バスバ25の通電方向に垂直な方向の断面は、長辺23bと短辺23cを有する扁平形状である。
In FIG. 2, the
さらに図4に示すように、U相バスバ23は、長辺23bと短辺23cを接続する接続部23dを有している。接続部23dは、円弧状である。また、図4に示すように、U相バスバ23は、短辺23cおよび接続部23dを一連の円弧状にしてもよい。同様に、V相バスバ24およびW相バスバ25は、長辺23bと短辺23cを接続する接続部23dを有している。
Further, as shown in FIG. 4, the
U相バスバ23は、一枚の板によって構成される。図4に示すようにU相バスバ23は、一枚の板を曲げ、一端と他端が溶接によって溶着されている溶着部23eを有している。図4のU相バスバ23は、例えば接続部23dで折り返されている形状である。図4に示すようにU相バスバ23は、溶着部23eに例えば、スイッチング素子21aの出力端子21cを溶着し、スイッチング素子21aと電気的に接続を行っている。同様に、V相バスバ24およびW相バスバ25は、一端と他端が溶着されている溶着部23eを有し、出力端子21cと溶着されている。
The
図5に示すようにU相バスバ23は、中空形成部23gの長辺23bを形成する部分に溶着部23eを有している。同様にV相バスバ24およびW相バスバ25は、長辺23bを形成する部分に溶着部23eを有している。
As shown in FIG. 5, the
図7に示すように、電力変換装置12は、中空形成部23gの外周一周を囲むように環状の電流センサ26が配置されている。本開示において、外周は、外周一周を示している。電流センサ26の内表面は、中空形成部23gの外表面と対向し一定距離離間して配置されている。つまり、電流センサ26は、中空形成部23gと接近した状態で配置されている。
As shown in FIG. 7, in the
電流センサ26は、図2に示すように制御基板27に接続されるホール素子26aを有している。また、図7に示すようにホール素子26aは、電流センサ26の環状の一部を形成している。電流センサ26は、U相バスバ23を流れる電流の値が変化するとホール素子26aで検出される磁場の値が変化する。それにより、電流センサ26は、U相バスバ23の電流値を検知することができる。
The
図5に示すように、U相バスバ23およびV相バスバ24は、互いにもう一方のバスバの中空23aの外側に配置されている。第1の比較例のU相バスバおよびV相バスバは、中空形成部によって内部に中空を形成する筒状のバスバである。第1の比較例の電力変換装置は、U相バスバが、V相バスバの中空内に筒の中心軸を一致させて配置されている。
As shown in FIG. 5, the
よって、第1の比較例のU相バスバは、外表面全体がV相バスバの内表面と対向する。例えば、電力変換装置全体の小型化のために、U相バスバは、V相バスバを接近させた状態で配置される場合がある。 Therefore, the entire outer surface of the U-phase bus bar of the first comparative example faces the inner surface of the V-phase bus bar. For example, in order to reduce the size of the entire power converter, the U-phase bus bar may be arranged in a state where the V-phase bus bar is brought close to each other.
その場合、第1の比較例のU相バスバは、外表面全体でV相バスバと近づくことになる。そして、U相バスバを流れる電流は、V相バスバを流れる電流と近づくことになる。よって、U相バスバを流れる電流は、V相バスバを流れる電流の磁場による近接効果の影響を受けるため、インダクタンスが上昇する。 In that case, the U-phase bus bar of the first comparative example comes close to the V-phase bus bar on the entire outer surface. Then, the current flowing through the U-phase bus bar approaches the current flowing through the V-phase bus bar. Therefore, the current flowing through the U-phase bus bar is affected by the proximity effect of the magnetic field of the current flowing through the V-phase bus bar, so that the inductance increases.
スイッチング時に流れるサージ電圧Vsは、Vs=L・dI/dtで表される。したがって第1の比較例のようにインダクタンスLが上昇すると、サージ電圧Vsは増加する。そして第1の比較例の電力変換装置は、大きなサージを生じ、サージによるノイズによって制御回路等の誤作動を引き起こす虞がある。 The surge voltage Vs flowing during switching is represented by Vs = L · dI / dt. Therefore, when the inductance L increases as in the first comparative example, the surge voltage Vs increases. Then, the power conversion device of the first comparative example generates a large surge, and there is a possibility that noise due to the surge causes a malfunction of the control circuit or the like.
一方で、本実施形態のU相バスバ23は、図5に示すようにV相バスバ24の中空23aの外側に配置されている。U相バスバ23は、V相バスバ24と全面で対向することはない。よって、U相バスバ23は、他のバスバと全面で接近することを抑制できる。
On the other hand, the
したがって、U相バスバ23は、他のバスバを流れる電流の磁場による近接効果の影響によりインダクタンスが上昇することを、抑制できる。またU相バスバ23は、インダクタンスの上昇を防ぐことができるため、サージの発生を抑制することができる。
Therefore, the
第1の比較例のU相バスバは、他のバスバを流れる電流との近接効果により、U相バスバ内を流れる電流密度に偏りが生じる。その結果、U相バスバは、電流密度が増加した部分において発熱量が増加する虞がある。一方で、本実施形態のU相バスバ23は、上記のように他のバスバによる近接効果の影響を低減できるため、電流密度の偏りが発生することを抑制できる。したがって、U相バスバ23は、U相バスバ23での発熱量の増加を抑制できる。
In the U-phase bus bar of the first comparative example, the current density flowing in the U-phase bus bar is biased due to the proximity effect with the current flowing in the other bus bars. As a result, the U-phase bus bar may increase the amount of heat generated in the portion where the current density increases. On the other hand, the
U相バスバ23は、中空形成部23gにより中空23aを形成している。よってU相バスバ23は、発熱した際に中空形成部23gの外側に熱を放熱するだけでなく、中空形成部23gの内部の中空23aにも熱を放熱することができる。したがって、U相バスバ23は、中空23aを有していないバスバよりも熱を効率よく放出することができる。
In the
U相バスバ23は、交流電流が流れる。周波数が高い交流電流の場合、U相バスバ23は、表皮効果によりバスバの中心には電流が流れにくく、外表面付近の電流密度が高くなる。U相バスバは、電流が流れにくい中心部分に中空23aを形成することで、電流が流れにくい部分の材料を消費することを抑制できる。また、U相バスバ23は、中空23aを形成することで中空を形成していないバスバよりも、軽量化することができる。
An alternating current flows through the
図4に示すように、U相バスバ23は、長辺23bを形成する面で出力端子21cと接触している。第2の比較例のU相バスバは、断面が円管形状であり、長辺を有さない構成である。第2の比較例のU相バスバは、長辺を有さないため、外表面に広い面積の平面が形成されない。よって、第2の比較例のU相バスバは、端子と接触させる際、平面で接触できないため、端子との接触面積を広くとることができない。
As shown in FIG. 4, the
一方で、本実施形態のU相バスバ23は、長辺23bを形成する面により、広い平面を形成することができるので、広い面積で出力端子21cと接触できる。それによりU相バスバ23は、通電によって発生した熱を出力端子21cに効率よく逃がすことができる。また、出力端子21cは、図3に示すように冷却通路30と接近させて配置されているため、冷却通路30を通過する冷媒により冷却される。よって、U相バスバ23から出力端子21cに伝達された熱は、例えば冷却通路30を通過する冷媒によって吸収される。
On the other hand, the
U相バスバは、例えば高電圧の電流を流す場合、電流を流す面積を確保するため通電方向に垂直な導電部の断面を大きくする必要がある。その場合第2の比較例のU相バスバは、長辺および短辺を有さない円管形状であるため、通電方向をY方向とすると、X方向およびZ方向の双方に向かって断面の形状を大きくする必要が生じる虞がある。 For example, when a high-voltage current is passed through the U-phase bus bar, it is necessary to increase the cross section of the conductive portion perpendicular to the energization direction in order to secure an area through which the current flows. In that case, since the U-phase bus bar of the second comparative example has a circular tube shape having no long side and short side, when the energization direction is the Y direction, the cross-sectional shape is in both the X direction and the Z direction. May need to be increased.
一方で本実施形態のU相バスバ23は、中空形成部23gの長辺23bを形成する部分を大きくするだけで、高電圧の電流を流すための面積を確保することができる。つまり、U相バスバ23は、中空形成部23gの長辺bを形成する部分をX方向に増大させるだけで、高電圧を流すための面積を確保できる。したがってU相バスバ23は、高電圧の電流を流すために、中空形成部23gの短辺23cを形成する部分をZ方向に増大させることを抑制できる。
On the other hand, in the
図8は、第3の比較例のU相バスバ123およびV相バスバ124の断面図である。第3の比較例のU相バスバ123は、長辺123bと短辺123cを接続する接続部123dが角を有する形状になっている。第3の比較例のU相バスバ123は、接続部123dとV相バスバ124が距離dだけ離間して配置されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
2つの部材間の電圧がVで、2つの部材間の距離がdであるとき、部材における電圧の集中Eは、E=η・V/dで表される。ηは、不平等率を示しており、部材同士が対向する面の形状によって、その値が変化する。 When the voltage between the two members is V and the distance between the two members is d, the voltage concentration E in the members is represented by E = η · V / d. η indicates the inequality ratio, and its value changes depending on the shape of the surface on which the members face each other.
不平等率ηは、部材同士が対向する面の形状が平面に近い、つまり対向する面積が大きいほど小さく、針のように対向する面積が小さいほど大きくなる。第3の比較例の接続部123dは、角を有する形状であり、角でV相バスバ124と対向するため、V相バスバ124と対向する面積が非常に小さくなる。
The inequality ratio η is smaller as the shape of the surfaces facing each other is closer to a flat surface, that is, the larger the facing area is, and the larger the facing area is smaller like a needle. Since the connecting
したがって、第3の比較例の接続部123dは、不平等率ηが大きくなり、その結果接続部123dでの電圧の集中Eが大きくなる虞がある。そして、電圧の集中Eが材料の耐電圧Ethの値よりも大きくなった場合、比較例のU相バスバ123は、接続部123dとV相バスバ124との間で絶縁破壊を生じる。よって、比較例のU相バスバ123は、他の部材との間で絶縁破壊を生じる虞がある。
Therefore, the
一方で図9に示すように、本実施形態のU相バスバ23は、接続部23dの形状が円弧状である。図9に示すようにU相バスバ23は、例えば接続部23dの円弧状の面で、距離dだけ離間したV相バスバ24と対向する。よって、U相バスバ23は、角よりも面積の広い円弧状の面でV相バスバ24と対向できる。
On the other hand, as shown in FIG. 9, in the
したがって、U相バスバ23は、第3の比較例のU相バスバ23と比較して、不平等率ηが大きくなることを抑制できる。その結果、U相バスバ23は、他の部材例えばV相バスバ24との間で絶縁破壊が生じることを抑制できる。図9では、効果を説明するためにU相バスバ23およびV相バスバ24を図示したような配置にしているが、バスバの配置は、図9のような配置に限定するわけではなく、例えば図5のようにバスバがX方向に順に並ぶ構成である。
Therefore, the
図4に示すようにU相バスバ23は、溶着部23eで出力端子21cに接続されている。一方で第4の比較例のU相バスバは、スイッチング素子21aの出力端子とねじで締結されている。第4の比較例のU相バスバは、スイッチング素子21aの出力端子とねじで締結されているため、締結部材によりインダクタンスが増加する虞がある。それに対し本実施形態のU相バスバ23は、溶着によって直接スイッチング素子21aの出力端子21cに接続されているため、締結によりインダクタンスが増加することを抑制できる。
As shown in FIG. 4, the
また、第4の比較例のU相バスバは、ねじを介してスイッチング素子の出力端子に接続されているため、第4の比較例のU相バスバから出力端子に熱が伝達される際に、ねじを介すことによって熱の伝達効率が低下する虞がある。よって、第4の比較例のU相バスバは、通電によって生じた熱を出力端子21cに伝達することが抑制される虞がある。
Further, since the U-phase bus bar of the fourth comparative example is connected to the output terminal of the switching element via a screw, when heat is transferred from the U-phase bus bar of the fourth comparative example to the output terminal, There is a risk that the heat transfer efficiency will decrease due to the use of screws. Therefore, the U-phase bus bar of the fourth comparative example may suppress the transfer of heat generated by energization to the
一方で、U相バスバ23は、直接出力端子21cに接続されているため、熱を効率よくU相バスバ23から出力端子21cに伝達できる。例えば、U相バスバ23は、自身で発生した熱を出力端子21cに逃がし、出力端子21cに逃げた熱が冷却通路30によって冷却される。
On the other hand, since the
第5の比較例のU相バスバは、断面が長辺と短辺を有する扁平形状であり、また短辺が円弧状の形状になっている。さらに、第5の比較例のU相バスバは、短辺を形成する部分に溶着部を有している。第5の比較例のV相バスバの断面は、U相バスバと同様に扁平形状である。第5の比較例のU相バスバおよびV相バスバは、短辺を形成する部分の表面同士が対向するように配置されている。 The U-phase bus bar of the fifth comparative example has a flat shape having a long side and a short side in cross section, and has an arc-shaped short side. Further, the U-phase bus bar of the fifth comparative example has a welded portion at a portion forming a short side. The cross section of the V-phase bus bar of the fifth comparative example has a flat shape like the U-phase bus bar. The U-phase bus bar and the V-phase bus bar of the fifth comparative example are arranged so that the surfaces of the portions forming the short sides face each other.
第5の比較例のU相バスバは、円弧状の表面同士でV相バスバと対向するため、平面で対向する場合よりも対向する面積が小さくなる。さらに、第5の比較例のU相バスバは、溶着部を円弧状の部分に形成している。溶着部は、例えば表面に凹凸を有する場合があり、凸は平面よりも他の部材と対向できる面積が小さくなる。 In the U-phase bus bar of the fifth comparative example, since the arc-shaped surfaces face each other with the V-phase bus bar, the facing area is smaller than that in the case of facing each other in a plane. Further, in the U-phase bus bar of the fifth comparative example, the welded portion is formed in an arc-shaped portion. The welded portion may have irregularities on the surface, for example, and the convex portion has a smaller area facing other members than the flat surface.
よって、第5の比較例のU相バスバは、円弧状の面に凹凸を有する溶着部が形成されているため、V相バスバと対向する面積が小さくなる虞がある。つまり、第5の比較例のU相バスバは、平面である長辺を形成する部分の表面と比較して、不平等率ηが大きくなる。その結果、比較例のU相バスバは、溶着部と対向する部品間で絶縁破壊を生じる虞がある。 Therefore, in the U-phase bus bar of the fifth comparative example, since the welded portion having irregularities is formed on the arcuate surface, the area facing the V-phase bus bar may be small. That is, the U-phase bus bar of the fifth comparative example has a large inequality rate η as compared with the surface of the portion forming the long side which is a plane. As a result, the U-phase bus bar of the comparative example may cause dielectric breakdown between the welded portion and the facing component.
一方で、本実施形態のU相バスバ23は、図5に示すように溶着部23eを、長辺23bを形成する部分に設けている。長辺23bを形成する部分の表面は、平面形状であるため、溶着部23eを設けたとしても、第5の比較例のように円弧状の面に溶着部を設ける場合より不平等率ηが大きくなることを抑制できる。よって、U相バスバ23は、他の部品と対向している場合でも、他の部品との間で絶縁破壊が生じることを抑制できる。
On the other hand, in the
また、図5に示すようにU相バスバ23は、V相バスバ24とX方向で短辺23cを形成する部分の表面同士が対向し、長辺23bを形成する部分の表面は他のバスバと対向していない。よって、U相バスバ23は、長辺23bを形成する部分に溶着部23eを設けることで溶着部23e同士が対向することを抑制できる。これにより、U相バスバ23は、V相バスバ24との間で絶縁破壊が生じることを抑制できる。
Further, as shown in FIG. 5, in the
図4に示すようにU相バスバ23は、出力端子21cと接続されているため、スイッチング素子21aから高速スイッチングによる電流が流れる。よって、U相バスバ23は、高速スイッチングによる電流によって大きな熱を生じる虞がある。しかし、U相バスバ23は、熱を中空23aに逃がすことができるので、U相バスバ23から周囲の部品に熱が伝達されることを抑制できる。
As shown in FIG. 4, since the
図7に示すように、電流センサ26は、U相バスバ23の中空形成部23gの外周1周を覆う環状の形状である。U相バスバ23は、中空形成部23gによって囲まれる中空23aを有している。よって、中空形成部23gを流れる電流によって生じた熱は、中空23aに伝達される。
As shown in FIG. 7, the
したがって、U相バスバ23は、中空形成部23gで発生した熱が電流センサ26に伝達されることを抑制できる。これにより、U相バスバ23は、中空形成部23gに大きな電流を流した場合でも、中空23aを有していないバスバと比較して、電流センサ26の耐熱可能な温度を超えることを抑制できる。よって、U相バスバ23は、中空23aを有していないバスバと比較して、大きな電流をU相バスバ23に流した場合でも、電流センサ26にて電流を検出させることができる。
Therefore, the
(第2実施形態)
本実施形態における電力変換システム1は、第1実施形態と同様の構成を有している。よって、本実施形態では、第1実施形態と同じ符号を用いる。なお、本実施形態では、主に第1実施形態と異なる点について説明する。
(Second Embodiment)
The power conversion system 1 in this embodiment has the same configuration as that in the first embodiment. Therefore, in this embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are used. In this embodiment, the points different from those of the first embodiment will be mainly described.
図10は、本実施形態におけるU相バスバ23をXY平面で見た場合の図を示している。図11は、図10のU相バスバ23のXI−XI断面を示している。U相バスバ23は、中空形成部23gの長辺23bを形成する部分に、中空23aと中空形成部23gの外側を連通する連通孔23fを有している。つまり、連通孔23fは、長辺23bを形成する部分の外側表面23iと、中空23a側の内側表面23jを貫通する孔である。図11に示すように、U相バスバ23は、連通孔23fを、長辺23bを形成する部分に複数有していてもよい。
FIG. 10 shows a view of the
U相バスバ23は、長辺23bを形成する部分同士がZ方向に対向している。U相バスバ23は、長辺23bを形成する部分のうち、一方の長辺23bを形成する部分のみに連通孔23fを有していてもよい。もしくは、図11に示すように、U相バスバ23は、長辺23bを形成する双方の部分に連通孔23fを有している構成であってもよい。
In the
U相バスバ23は、連通孔23fによって中空23a内と中空形成部23gの外部を冷媒等が通過できるようにすることができる。これにより、U相バスバ23は、連通孔23fから流入される冷媒によって中空23aが冷却されることで、U相バスバ23が冷却される。また、U相バスバは、冷媒が流れない場合でも、自然対流により中空23aに放出された熱が、連通孔23fを介して中空形成部23gの外部へと放出される。
The
図11に示すようにU相バスバ23は、連通孔23fを有する場合、連通孔23fの開口縁に角部23hを有する。例えば第6の比較例のU相バスバは連通孔を、短辺を形成する部分に設けており、短辺の曲面と角部23hの組み合わせにより不平等率ηが上昇する。よって、第6の比較例のU相バスバは、絶縁破壊を生じる虞が大きい。一方で、U相バスバ23は、平面である長辺23bを形成する部分に連通孔23fを設けているため、絶縁破壊が生じることを抑制できる。
As shown in FIG. 11, when the
(他の実施形態)
以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and the following embodiments are also included in the technical scope of the present disclosure. Various changes can be made within the range that does not deviate.
電力変換装置12は、U相バスバ23、V相バスバ24およびW相バスバ25に中空23aを設けているとしたが、少なくとも一つのバスバに中空23aを設けていればよい。例えば図12に示すように、V相バスバ24は、中空形成部23gにより中空23aが形成されている。U相バスバ23およびW相バスバ25は、中空23aが形成されていないバスバである。U相バスバ23およびW相バスバ25は、V相バスバ24の中空23aの外側に配置されている。
Although it is said that the
電力変換装置12は、3相バスバ22に中空23aを設けているとしたが、通電バスバ20である正極バスバ20P、負極バスバ20N少なくとも一方の通電バスバが、中空23aを形成する中空形成部23gを有している構成であってもよい。
It is assumed that the
例えば、正極バスバ20Pが中空形成部23gを有している場合、負極バスバ20Nは、正極バスバ20Pの中空形成部23gによって形成されている中空23aの外側に配置されている。また、正極バスバ20Pおよび負極バスバ20Nは、双方のバスバが中空形成部23gを有していてもよい。
For example, when the positive
U相バスバ23は、中空23aを有するとしたが、U相バスバ23全体に中空23aを設けても、少なくとも一部に設ける形状であってもよい。U相バスバ23は、例えば端子や筐体など他の部材に接続される部分のように他の部材からの応力や振動等に対する強度が必要な部分は中空23aを設けない。そして、U相バスバ23は、他の部材と接触していない強度が必要のない部分に中空23aを設ける等してもよい。
Although the
図13に示すようにU相バスバ23、V相バスバ24およびW相バスバ25は、複数の中空23aを有する構成であってもよい。その場合、U相バスバ23は、例えばY方向に、中空形成部23gによって複数の中空23aが断続的に形成される構成である。
As shown in FIG. 13, the
負荷は、モータ以外にもバッテリ11やコンデンサ28等の素子であってもよい。
The load may be an element such as a battery 11 or a
U相バスバ23は、断面が長辺23bと短辺23cを有する扁平形状であるとしたが、円形や正方形等の扁平ではない形状であっても良い。
The
U相バスバ23は、溶着部23eによって出力端子21cと溶着されると記載したが、締結部材によって出力端子21cに接続される構成であってもよい。
Although it has been described that the
U相バスバ23は、長辺23bを形成する部分に溶着部23eおよび連通孔23fを設けると記載したが、短辺23cを形成する部分に設けてもよい。
Although it has been described that the
U相バスバ23は、連通孔23fを有すると記載したが、連通孔23fを有さない構成であってもよい。
Although the
3相バスバ22は、電流センサ26を有する構成であると記載したが、電流センサ26を有さない、もしくは、一部のバスバにのみ電流センサ26が設けられる構成にしてもよい。
Although the three-
接続部23dは、円弧状であるとしたが、曲面形状であれば他の形状であってもよい。
Although the connecting
1・・・電力変換システム、11・・・バッテリ、12・・・電力変換装置、13・・・モータ、20・・・通電バスバ、21・・・電力変換部、21a・・・スイッチング素子、21b・・・信号端子、21c・・・出力端子、22・・・3相バスバ、23・・・U相バスバ、23a・・・中空、23b・・・長辺、23c・・・短辺、23d・・・接続部、23e・・・溶着部、23f・・・連通孔、23g・・・中空形成部、23h・・・角部、23i・・・外側表面、23j・・・内側表面、24・・・V相バスバ、25・・・W相バスバ、26・・・電流センサ、27・・・制御基板、28・・・平滑コンデンサ、29・・・筐体、30・・・冷却通路、31・・・流入管、32・・・流出管 1 ... Power conversion system, 11 ... Battery, 12 ... Power conversion device, 13 ... Motor, 20 ... Energizing bus bar, 21 ... Power conversion unit, 21a ... Switching element, 21b ... signal terminal, 21c ... output terminal, 22 ... 3-phase bus bar, 23 ... U-phase bus bar, 23a ... hollow, 23b ... long side, 23c ... short side, 23d ... Connection part, 23e ... Welding part, 23f ... Communication hole, 23g ... Hollow forming part, 23h ... Corner part, 23i ... Outer surface, 23j ... Inner surface, 24 ... V-phase bus bar, 25 ... W-phase bus bar, 26 ... current sensor, 27 ... control board, 28 ... smoothing capacitor, 29 ... housing, 30 ... cooling passage , 31 ... Inflow pipe, 32 ... Outflow pipe
Claims (9)
前記電力変換部もしくは、前記負荷に接続される複数のバスバ(22)と、を備え、
前記複数のバスバのうち少なくとも1つのバスバは、中空(23a)を形成する中空形成部(23g)を有し、
前記バスバは、前記中空形成部を有する前記少なくとも1つのバスバの前記中空の外側に配置されている電力変換装置。 A power converter (21) that converts the power supplied from the battery (11) and supplies it to the load.
The power conversion unit or a plurality of bus bars (22) connected to the load are provided.
At least one of the plurality of bus bars has a hollow forming portion (23 g) forming a hollow (23a).
The bus bar is a power conversion device arranged outside the hollow of the at least one bus bar having the hollow forming portion.
前記溶着部は、前記長辺を形成している部分に設けられている請求項4に記載の電力変換装置。 The at least one bus bar has a flat shape having a long side (23b) and a short side (23c) in a cross-sectional shape perpendicular to the direction in which an electric current flows.
The power conversion device according to claim 4, wherein the welded portion is provided in a portion forming the long side.
前記連通孔は、前記長辺を形成している部分に設けられている請求項6に記載の電力変換装置。 The at least one bus bar has a flat shape having a long side (23b) and a short side (23c) in a cross-sectional shape perpendicular to the direction in which an electric current flows.
The power conversion device according to claim 6, wherein the communication hole is provided in a portion forming the long side.
前記複数のバスバは、前記電力変換部と前記3相交流モータを接続している請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The load is a three-phase AC motor.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of bus bars connect the power conversion unit and the three-phase AC motor.
前記センサは、前記バスバの外周に配置されている請求項8に記載の電力変換装置。 A current sensor (26) for detecting a current flowing through at least one bus bar is provided.
The power conversion device according to claim 8, wherein the sensor is arranged on the outer periphery of the bus bar.
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