JP4850564B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
前記複数のパワーモジュールを前記水路形成体の側に配置し、前記保持板に前記コンデンサを固定したことである。
前記コンデンサの端子が前記ハウジングの中央部に位置するように前記コンデンサを固定子、
前記複数のパワーモジュールを前記水路形成体の側に配置し、さらにそれぞれのパワーモジュールの直流端子を前記ハウジングの中央部に配置し、それぞれのパワーモジュールの交流端子を前記ハウジングの側部に配置し、前記ハウジングの中央部に配置されたパワーモジュールの直流端子と前記コンデンサモジュールの端子とを、前記ハウジングの中央部で電気的に接続したことを特徴とする。
前記複数のパワーモジュールを、それぞれのパワーモジュールの直流端子が前記ハウジングの中央部に位置しそれぞれのパワーモジュールの交流端子が前記ハウジングの側部に位置するように固定し、
前記複数のコンデンサの端子がそれぞれ前記ハウジングの中央部に配置するように前記複数のコンデンサを固定し、
前記ハウジングの中央部に配置されたパワーモジュールの直流端子と前記コンデンサモジュールの端子とを、前記ハウジングの中央部で電気的に接続したことである。
前記水路形成体に開口を設け、さらに前記複数のパワーモジュールにそれぞれ冷却フィンを設け、前記水路形成体の開口から前記複数のパワーモジュールの冷却フィンをそれぞれ水路内に突出し、前記開口を前記パワーモジュールで塞ぎ、
前記保持板に前記複数のコンデンサモジュールと前記回転電機制御回路基板とをそなえたことである。
図1は、本発明による電力変換装置が備えられるハイブリッド型の電気自動車の一実施例を示す概略構成図である。なお本発明による電力変換装置200は純粋な電気自動車にも当然適用でき、基本構成や基本動作はハイブリッド型の電気自動車と純粋な電気自動車とで共通するところがたいへん多い。従って以下代表してハイブリッド型の電気自動車の実施例を説明する。
図2、図3および図4は、前述した電力変換装置200の分解斜視図であり、該電力変換装置200の全体的な構成を概略的に示している。図2と図3と図4は前記電力変換装置200をそれぞれ異なる方向から見た分解斜視図である。
前記電力変換装置200の上述した各構成部材の詳細な説明をするに先だって、前記パワーモジュール500、スイッチング駆動回路基板600、ノイズ除去基板560、第2の放電基板520、および回転電機制御回路基板700の回路構成とそれらの接続形態を他の部品とともに、図6および図7を用いて説明する。なお、図6および図7は、回路図を左右に分けたそれぞれ部分図を示しており、図6と図7とを合わせることで回路図が完成する。
まず、前記信号用のコネクタ282を通して電力変換装置200に入力または電力変換装置200から出力される各信号はノイズ除去基板560を通過する。これらの信号は、第1の回転電機130に組み込まれたロータの回転位置センサ132からの各信号、第1の回転電機130に組み込まれた温度センサ134からの信号、総合制御装置170を含む他の制御装置との送受信信号で、通信回線174を介して送受信される信号、総合制御装置170から送られてくる起動信号192、第2の回転電機140に組み込まれたロータの回転位置センサ142からの信号、第2の回転電気140に組み込まれた温度センサ144からの信号、総合制御装置170から送られてくる異常処理信号194である。なお、上記通信回線174を介して送られてくる信号には、エンジン回転速度の信号やアクセル開度の信号が含まれている。
前記ノイズ除去基板560を介して入力される前記ロータの回転位置センサ132および温度センサ134からの各信号は、回転電機制御回路基板700上においてインターフェース回路732を介して第1のマイクロコンピュータ702に入力されるようになっている。
スイッチング駆動回路基板600は第1の駆動回路基板602と第2の駆動回路基板604とから構成されている。第1の駆動回路基板602には、前記回転電機制御回路基板700のインターフェース回路734を介して第1のマイクロコンピュータ702が発生するスイッチングのタイミング信号が入力される。これらのタイミング信号はたとえばフォトカプラ等からなる絶縁回路622を介してU相のドライバ回路632とV相のドライバ回路634とW相のドライバ回路636にそれぞれ入力される。これらドライバ回路632と634と636とからの各出力は、後述する第1のパワーモジュール502内の各パワー半導体素子のスイッチング動作を制御する駆動信号として用いられる。
本実施の形態では、電源として低電圧バッテリと高電圧180の2種の直流電源を備えている。これらの電源はその電圧が異なるのみならず互いの接地側の電位も異なっている。絶縁回路622や624を設けることで、接地電位が異なっていても正常な動作を得ることができる。たとえば、ドライバ回路632と634と636と電圧センサ回路638さらにドライバ回路642と644と646と電圧センサ回路648の電位が、回転電機制御回路基板の接地電位と異なっていても絶縁回路622や624によりその影響を受けることなく、正常に動作する。以下に詳述するコンデンサ放電制御回路に対しても同様のことが言える。
図1に記載のパワーモジュール500は第1のパワーモジュール502と第2のパワーモジュール504とを有しており、第1のパワーモジュール502は、図示されていないが、たとえば、直列接続された2個のパワー半導体素子によってそれぞれU相、V相、W相の各ブリッジ回路を構成した合計6個のパワー半導体素子を備えたインバータを有している。前記各ブリッジ回路の両端はバッテリ180からの直流電圧が供給される構成となっている。なお、第1の回転電機130に供給する電流が大電流である場合、上記インバータを構成する各パワー半導体素子をそれぞれ複数個の並列にする構成となる。上記内容は第2のパワーモジュール504においても同様である。
図1のコンデンサモジュール300は並列接続された第1のコンデンサモジュール302と第2のコンデンサモジュール304とを有している。各第1のコンデンサモジュール302と第2のコンデンサモジュール304は直流電源ラインとして作用するバスバー860の両線間に並列して接続され、このバスバー860には直流高電圧バッテリ180から高電圧の直流電力が供給される。前記バスバー860は前記第1のパワーモジュール502と第2のパワーモジュール504のそれぞれの前記各インバータ回路の直流両端に接続されている。
第2の放電基板520には、前記信号用のコネクタ282からノイズ除去基板560を介して異常処理信号194が入力されることで前記第1のコンデンサモジュール302と第2のコンデンサモジュール304に蓄えられた電荷を早急に放電するため、コンデンサ放電制御回路522が設けられている。
次に、前記図2ないし図4に示した各構成部材のそれぞれの詳細な構成について順次説明をする。
ハウジング210は、金属材料たとえばアルミで構成され、略方形状の箱体からなり、底部には冷却水路を備えた水路形成体を有している。また上部は開口している。以下の説明の便宜を考慮し、ハウジング210の前記4つの側壁部のうち一の側壁部を正面壁部232と称し、この正面壁部232に対して隣接する各側壁部のうち右側の側壁部を主側壁部234と称する。
図10は、前記信号用のコネクタ282およびその近傍の構成を示した断面図である。該信号用のコネクタ282はハウジング210に形成された孔260に、ハウジングの内部から該孔260を通して外側へ突出させた状態で配置されている。
図11は、前記ハウジング210の内部にパワーモジュール500とスイッチ駆動回路基板600を配置させた状態を示す平面図である。
図12は、前記ハウジング210の内部に平滑コンデンサを備えたコンデンサモジュール300を配置させた状態を示す平面図である。
端子ボックス800は、電力変換装置200の前記ハウジング210に固定され、その内部には直流電力用の端子台810および交流用の端子台820が配置されている。
図14は、前記ハウジング210の内部に保持板320を配置させた状態を示す平面図で、該保持板320に搭載された回転電機制御回路基板700をも示している。
図15は、前記ハウジング210内の保持板320上に搭載させた回転電機制御回路基板700を示した平面図である。
カバー290は、前記ハウジング210の内部に、前記第1のパワーモジュール502、第2のパワーモジュール504、スイッチ駆動回路基板6001、6002、第1のコンデンサモジュール302と第2のコンデンサモジュール304、保持板320、回転電機制御回路基板700を順次収納させた後に、該ハウジング210の開口を閉塞させる蓋材からなっている。
図2から図4を用いて電力変換装置200の組み立てについて説明する。
このように構成した電力変換装置200は、そのハウジング210の正面壁部232に、信号用のコネクタ282、冷却水の循環用の冷却水の入口管212および冷却水の出口管214が備えられ、また、前記正面壁部232に直交する主側壁部234に、直流電力用の端子台810および交流用の端子台820を内蔵させた端子ボックス800が備えられた構成となっている。
Claims (9)
- 略箱形状を成すハウジングと前記ハウジングに順次配置されるパワーモジュールとコンデンサモジュールと保持板と電動機制御回路基板とを備え、
前記保持板は前記ハウジングの内側に固定されて配置され、
さらに前記保持板に前記コンデンサモジュールと電動機制御回路基板を固定したことを特徴とする、車両搭載の回転電機に接続される電力変換装置。 - 金属製のハウジングと、前記ハウジングの底部に設けられ内部に冷却水路を有する金属製の水路形成体と、前記ハウジング内に並列に配置された少なくとも2個のパワーモジュールと、前記ハウジング内に並列に配置される少なくとも2個のコンデンサモジュールと、前記ハウジング内に配置される回転電機制御回路基板とを有し、
前記ハウジングにさらに交流電力用端子を設け、
前記少なくとも2個のパワーモジュールはそれぞれ直流端子と交流端子とを有し、
前記少なくとも2個のパワーモジュールを並列に、しかも前記交流端子が前記ハウジングの側部側に位置し前記直流端子が中央側に位置するように、前記水路形成体にそれぞれ固定し、
前記少なくとも2個のコンデンサモジュールは、それぞれの端子が前記ハウジングの中央部に位置するようにそれぞれ配置し、
前記少なくとも2個の前記パワーモジュールの前記交流端子と前記交流電力用端子とを接続するための板状の導体を前記ハウジングの側部に配置し、
前記それぞれのパワーモジュールの前記直流端子と前記それぞれのコンデンサの端子とを電気的に接続するための板状の導体を前記ハウジングの中央部に配置したことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項2に記載の電力変換装置において、
前記パワーモジュールは放熱フィンを有し、
前記水路形成体に開口が設けられ、
前記パワーモジュールは、その放熱フィンが前記開口から水路に突出し、前記水路形成体の開口が前記パワーモジュールで塞がれるように、前記水路形成体に固定されることを特徴とする、電力変換装置。 - 箱状のハウジングと、前記ハウジング底部に設けられ内部に冷却水路を有する金属製の水路形成体と、前記ハウジング内に並列に配置された少なくとも2個のパワーモジュールと、前記ハウジング内に並列に配置される少なくとも2個のコンデンサモジュールと、前記ハウジング内に配置される回転電機制御回路基板とを有し、
前記箱状のハウジングの側面にさらに交流電力用端子を設け、
前記少なくとも2個のパワーモジュールはそれぞれ直流端子と交流端子とを有し、
前記少なくとも2個のパワーモジュールを並列に、しかも前記交流端子が前記ハウジングの側部側で前記直流端子が中央側となるように、しかも前記ハウジングの底面と略平行な面で、前記水路形成体にそれぞれ固定し、
前記少なくとも2個のコンデンサモジュールは、それぞれの端子が前記ハウジングの中央部に位置するように、さらに前記パワーモジュールが配置されている面と略平行な面で、それぞれ配置され、
前記少なくとも2個の前記パワーモジュールの前記交流端子と前記交流電力用端子とを接続するための板状の導体を前記ハウジングの側部に配置し、
前記それぞれのパワーモジュールの前記直流端子と前記それぞれのコンデンサの端子とを電気的に接続するための板状の導体を前記ハウジングの中央部に配置したことを特徴とする、車両に搭載された回転電機用の電力変換装置。 - 冷却水路を有するハウジングと、前記ハウジング内に固定される保持板と、放熱フィンを有し前記ハウジング内に配置されるパワーモジュールと、前記ハウジング内に配置されるコンデンサモジュールと、前記ハウジング内に配置される回転電機制御回路基板とを有し、
前記冷却水路に前記放熱フィンが突出するようにして前記パワーモジュールを固定し、
前記保持板に前記コンデンサモジュールと前記回転電機制御回路基板とを固定し、
前記ハウジングにさらに前記冷却水路に水を供給するための冷却水の入口管および出口管を設け、
前記ハウジングにさらに交流電力用端子と直流電力用端子とを設け、
前記パワーモジュールから前記交流電力用端子を介して外部に配置される回転電機に供給する交流電流を流すための、あるいは外部に配置される回転電機から供給される交流電流を前記交流電力用端子から前記パワーモジュールに流すための板状導体を前記ハウジング内に設け、前記直流電力用端子から前記パワーモジュールに直流電流を供給するための板状導体を前記ハウジング内に設けたことを特徴とする、車両に搭載された回転電機用の電力変換装置。 - 箱状のハウジングと、前記ハウジング内に設けられ内部に冷却水路を有する金属製の水路形成体と、前記ハウジング内に並列に配置された少なくとも2個のパワーモジュールと、前記ハウジング内に並列に配置される少なくとも2個のコンデンサモジュールと、前記ハウジング内に配置される回転電機制御回路基板と、前記ハウジング内に固定された保持板とを有し、
前記箱状のハウジングの側面にさらに交流電力用端子を設け、
前記少なくとも2個のパワーモジュールはそれぞれ直流端子と交流端子とを有し、
前記少なくとも2個のパワーモジュールを並列に、しかも前記交流端子が前記ハウジングの側部側で前記直流端子が中央側となるように、しかも前記ハウジングの底面と略平行な面で、前記水路形成体にそれぞれ固定し、
前記保持板は前記ハウジングの底面と略平行な面で固定され、
前記少なくとも2個のコンデンサモジュールは、それぞれの端子が前記ハウジングの中央部に位置するように、前記保持板にそれぞれ固定され、
前記少なくとも2個の前記パワーモジュールの前記交流端子と前記交流電力用端子とを接続するための板状の導体を前記ハウジングの内側側部に配置し、
前記それぞれのパワーモジュールの前記直流端子と前記それぞれのコンデンサの端子とを電気的に接続するための板状の導体を前記ハウジングの中央部に配置したことを特徴とする、車両に搭載された回転電機用の電力変換装置。 - 請求項6に記載の電力変換装置において、
前記少なくとも2個のコンデンサモジュールは、前記保持板の前記パワーモジュールの側に固定され、前記回転電機制御回路基板は、前記保持板の前記パワーモジュールと反対の側に固定されることを特徴とする、車両に搭載された回転電機用の電力変換装置。 - 請求項6あるいは請求項7に記載の電力変換装置において、
前記箱状のハウジングの側面には、2つの回転電機とそれぞれ接続される2個の交流電力用端子が設けられ、前記ハウジングの内側側部に配置された一方のパワーモジュールの前記交流端子と前記交流電力用端子の一方とを板状導体で接続し、前記ハウジングの内側側部に配置された他方のパワーモジュールの前記交流端子と前記交流電力用端子の他方とを前記ハウジングの内側の側部に沿って固定された板状導体で接続するようにしたことを特徴とする、車両に搭載された回転電機用の電力変換装置。 - 請求項6又は8に記載の電力変換装置において、
前記箱状のハウジングは、さらにノイズ除去部品を備えるノイズ除去基板を備えており、前記ノイズ除去基板は前記回転電機制御回路基板と別体で作られていることを特徴とする、車両に搭載された回転電機用の電力変換装置。
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