JP6420122B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ用のリアクトルをケース内に有する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter having a reactor for a DC-DC converter in a case.

下記の特許文献１に、制振部材を必要な範囲に充填することにより、制振性、放熱性を確保したリアクトル装置が開示されている。このリアクトル装置は、底板と側板とを有するケース、及び底板に設けられた枠体を含む。枠体は、ケースの側板から離れて、底板の内部領域に配置される。底板と枠体とで、リアクトルの収容部が構成される。リアクトルの収容部の底面に樹脂を注入した後、リアクトルが樹脂を押し潰しながら、収容部内に収容される。   Patent Document 1 below discloses a reactor device that ensures vibration damping and heat dissipation by filling a damping member in a necessary range. The reactor device includes a case having a bottom plate and a side plate, and a frame provided on the bottom plate. The frame body is disposed in the inner region of the bottom plate away from the side plate of the case. The bottom plate and the frame constitute a reactor housing. After injecting the resin into the bottom surface of the reactor accommodating portion, the reactor is accommodated in the accommodating portion while crushing the resin.

特開２０１０−１１８５４０号公報JP 2010-118540 A

リアクトルに高周波電流を流すと、電磁加振力によって振動が発生する。リアクトルの振動が底板に伝わると、底板の振動が、騒音の発生、部品の干渉、及びケースの破損の原因になる。底板の振動を抑制するために、底板の剛性を高めることが好ましい。底板の剛性を高めるために底板を厚くすると、ケースの重量が増加してしまう。   When high-frequency current is passed through the reactor, vibration is generated by electromagnetic excitation force. When the vibration of the reactor is transmitted to the bottom plate, the vibration of the bottom plate causes noise generation, component interference, and damage to the case. In order to suppress the vibration of the bottom plate, it is preferable to increase the rigidity of the bottom plate. If the bottom plate is thickened to increase the rigidity of the bottom plate, the weight of the case increases.

本発明の目的は、ケースの重量増加を抑制しつつ、リアクトルの振動の影響を軽減することが可能な電力変換装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the power converter device which can reduce the influence of the vibration of a reactor, suppressing the weight increase of a case.

本発明の第１の観点による電力変換装置は、
ＤＣ−ＤＣコンバータに組み込まれるリアクトルと、
底板及び周壁を含み、前記底板の一部分に設けられたリアクトル収納部に前記リアクトルを収納するケースと、
前記底板に設けられたリブと
を有し、
前記リアクトル収納部は、平面視において前記リアクトルを取り囲む収納壁を含み、
前記収納壁の一部分が、前記ケースの前記周壁の一部分と共用されており、
前記リブは、前記収納壁に連結されておらず、前記リブの一部分は、前記収納壁から離間した状態で、前記収納壁に沿って延びる。
A power conversion device according to a first aspect of the present invention provides:
A reactor built into the DC-DC converter;
A case that includes a bottom plate and a peripheral wall, and stores the reactor in a reactor storage portion provided in a part of the bottom plate;
A rib provided on the bottom plate,
The reactor storage unit includes a storage wall that surrounds the reactor in plan view,
A portion of the storage wall is shared with a portion of the peripheral wall of the case;
The rib is not connected to the storage wall, and a part of the rib extends along the storage wall in a state of being separated from the storage wall .

本発明の第２の観点による電力変換装置においては、第１の観点による電力変換装置の構成に加えて、
前記リブが、前記ケースの前記周壁に連結されている。
The power converter according to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of a power converting apparatus according to the first aspect,
The rib is connected to the peripheral wall of the case.

本発明の第３の観点による電力変換装置においては、第１または第２の観点による電力変換装置の構成に加えて、
前記リブが、前記底板の一方の面に配置されており、他方の面には配置されていない。
In the power converter according to the third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the power converter according to the first or second aspect ,
The rib is disposed on one surface of the bottom plate and is not disposed on the other surface.

第１の観点による電力変換装置においては、底板にリブが設けられていることにより、底板の剛性を高めることができる。リブが収納壁に連結されていないため、リアクトルで発生した振動が、周囲の底板に伝搬し難い。その結果、底板の振動を抑制することができる。さらに、リブのうち、収納壁に沿って延びる部分が、振動の伝搬を抑制する機能を持つ。
In the power converter according to the first aspect, the rigidity of the bottom plate can be increased by providing the ribs on the bottom plate. Since the rib is not connected to the storage wall, the vibration generated in the reactor is difficult to propagate to the surrounding bottom plate. As a result, the vibration of the bottom plate can be suppressed. Further, a portion of the rib extending along the storage wall has a function of suppressing vibration propagation.

第２の観点による電力変換装置においては、リブが周壁に連結されていることにより、ケース全体の剛性を高めることができる。
In the power conversion device according to the second aspect , the rigidity of the entire case can be increased by connecting the rib to the peripheral wall.

第３の観点による電力変換装置においては、リブを設けることによる底板の厚さの増加を抑制することができる。 In the power converter according to the third aspect , an increase in the thickness of the bottom plate due to the provision of the rib can be suppressed.

図１は、実施例による電力変換装置を内蔵する電力制御装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a power control device incorporating a power conversion device according to an embodiment. 図２は、電力制御装置のロアケース及びミドルケースの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a lower case and a middle case of the power control device. 図３は、下方から見たミドルケースの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the middle case viewed from below. 図４は、実施例の変形例によるミドルケースの底面図である。FIG. 4 is a bottom view of a middle case according to a modification of the embodiment.

図１に、実施例による電力変換装置を内蔵する電力制御装置の斜視図を示す。図１に示すように、ｚ軸の方向が上下方向に相当するｘｙｚ直交座標系を定義する。   FIG. 1 is a perspective view of a power control device incorporating a power conversion device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, an xyz orthogonal coordinate system in which the z-axis direction corresponds to the vertical direction is defined.

電力制御装置１は、ロアケース１０、ミドルケース２０、アッパケース１１０、及びカバー１２０を含む。ミドルケース２０はロアケース１０の上に配置され、アッパケース１１０はミドルケース２０の上に配置される。カバー１２０は、アッパケース１１０の上方を向く開口部を塞ぐ。ロアケース１０、ミドルケース２０、アッパケース１１０、及びカバー１２０は、典型的には、アルミニウム等の金属製の鋳物、またはプレス加工による成形品であり、ボルト等の締結具１３０で締結されて、相互に固定される。この電力制御装置１は、例えばハイブリッド自動車等の車両に搭載される。   The power control device 1 includes a lower case 10, a middle case 20, an upper case 110, and a cover 120. The middle case 20 is disposed on the lower case 10, and the upper case 110 is disposed on the middle case 20. The cover 120 closes an opening facing the upper case 110. The lower case 10, the middle case 20, the upper case 110, and the cover 120 are typically a metal casting such as aluminum or a molded product by pressing, and are fastened by a fastener 130 such as a bolt, Fixed to. The power control apparatus 1 is mounted on a vehicle such as a hybrid car.

電力制御装置１は、二次電池から車両走行用の電動モータに供給される電力、及び電力回生機構（発電機）から二次電池に供給される電力を制御する。なお、電力制御装置１は、必要に応じ、２つの電力のうち一方のみを制御してもよい。   The power control device 1 controls the power supplied from the secondary battery to the vehicle driving electric motor and the power supplied from the power regeneration mechanism (generator) to the secondary battery. Note that the power control apparatus 1 may control only one of the two powers as necessary.

ロアケース１０は、ｚ方向に延びる仮想軸を、ｘｙ面に平行な仮想平面に沿って周回するロア周壁１２と、その底部を塞ぐ底壁１４とを備える。ロアケース１０内に、平滑コンデンサ等が収容される。底壁１４から下方に向かって突出する入力側三相交流コネクタ１８、及び出力側三相交流コネクタが、ロアケース１０に装着されている。出力側三相交流コネクタは、図１には現れていない。ロアケース１０に固定部１６が設けられている。固定部１６を介して、電力制御装置１が車両に固定される。   The lower case 10 includes a lower peripheral wall 12 that circulates a virtual axis extending in the z direction along a virtual plane parallel to the xy plane, and a bottom wall 14 that closes the bottom. A smoothing capacitor or the like is accommodated in the lower case 10. An input-side three-phase AC connector 18 and an output-side three-phase AC connector that protrude downward from the bottom wall 14 are attached to the lower case 10. The output-side three-phase AC connector does not appear in FIG. A fixing portion 16 is provided in the lower case 10. The power control device 1 is fixed to the vehicle via the fixing unit 16.

ミドルケース２０は、ｚ方向に延びる仮想軸を、ｘｙ面に平行な仮想平面に沿って周回するミドル周壁２２、及びｘｙ面に平行な支持板を備える。ミドルケース２０の支持板に、ｘｙ面に平行な平板状のウォータージャケット（冷却部材）及びリアクトルが固定される。ウォータージャケットに、インバータを構成するパワー半導体素子、及び昇圧用、降圧用、または昇降圧用のＤＣ−ＤＣコンバータを構成するパワー半導体素子が固定される。支持板に固定されるリアクトルは、ＤＣ−ＤＣコンバータ用のものである。支持板、ウォータージャケット、パワー半導体素子、及びリアクトルは図１に現れていない。   The middle case 20 includes a middle peripheral wall 22 that circulates a virtual axis extending in the z direction along a virtual plane parallel to the xy plane, and a support plate parallel to the xy plane. A flat water jacket (cooling member) and a reactor parallel to the xy plane are fixed to the support plate of the middle case 20. A power semiconductor element that constitutes an inverter and a power semiconductor element that constitutes a DC-DC converter for step-up, step-down, or step-up / step-down are fixed to the water jacket. The reactor fixed to the support plate is for a DC-DC converter. The support plate, water jacket, power semiconductor element, and reactor do not appear in FIG.

クーラント導入管２４からウォータージャケットにクーラントが供給される。ウォータージャケット内のクーラントが、クーラント排出管２６から排出される。ミドル周壁２２から側方に張り出した張出部に、直流コネクタ２８が装着されている。直流コネクタ２８は、二次電池に接続される。   The coolant is supplied from the coolant introduction pipe 24 to the water jacket. The coolant in the water jacket is discharged from the coolant discharge pipe 26. A DC connector 28 is attached to an overhanging portion that protrudes laterally from the middle peripheral wall 22. The DC connector 28 is connected to a secondary battery.

アッパケース１１０は、ｚ方向に延びる仮想軸を、ｘｙ面に平行な仮想平面に沿って周回するアッパ周壁１１２を備える。アッパ周壁１１２に、入出力信号用コネクタ１１４が装着されている。アッパケース１１０内に、電力制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）が収容される。ＥＣＵは、図１に現れていない。   The upper case 110 includes an upper peripheral wall 112 that circulates a virtual axis extending in the z direction along a virtual plane parallel to the xy plane. An input / output signal connector 114 is attached to the upper peripheral wall 112. An electric control electronic control unit (ECU) is accommodated in the upper case 110. The ECU does not appear in FIG.

カバー１２０は、その周縁部においてアッパケース１１０のアッパ周壁１１２に固定される。ロアケース１０の底壁１４、ロア周壁１２、ミドルケース２０のミドル周壁２２、アッパケース１１０のアッパ周壁１１２、及びカバー１２０によって、それらの内側に収容空間が形成される。   The cover 120 is fixed to the upper peripheral wall 112 of the upper case 110 at the peripheral edge thereof. The bottom wall 14 of the lower case 10, the lower peripheral wall 12, the middle peripheral wall 22 of the middle case 20, the upper peripheral wall 112 of the upper case 110, and the cover 120 form an accommodation space inside them.

図２に、ロアケース１０及びミドルケース２０の斜視図を示す。図１に示したアッパケース１１０及びカバー１２０は取り外されている。ミドルケース２０は、ｘｙ面に平行に配置される底板２１、及び底板２１の外周に沿って周回するミドル周壁２２を含む。底板２１の上方を向く面（上面）は、ほぼ平坦である。底板２１の下方を向く面（底面）に接続されたクーラント導入管２４が、底板２１の上面に開口する開口部２５に繋がる。底板２１の底面に接続されたクーラント排出管２６が、底板２１の上面に開口する開口部２７に繋がる。   FIG. 2 is a perspective view of the lower case 10 and the middle case 20. The upper case 110 and the cover 120 shown in FIG. 1 are removed. The middle case 20 includes a bottom plate 21 disposed parallel to the xy plane, and a middle peripheral wall 22 that circulates along the outer periphery of the bottom plate 21. The surface (upper surface) facing upward of the bottom plate 21 is substantially flat. A coolant introduction pipe 24 connected to a surface (bottom surface) facing the lower side of the bottom plate 21 is connected to an opening 25 opened on the upper surface of the bottom plate 21. A coolant discharge pipe 26 connected to the bottom surface of the bottom plate 21 is connected to an opening 27 that opens to the top surface of the bottom plate 21.

底板２１に、さらに複数の開口部２９が形成されている。底板２１よりも上方に実装される部品と、下方に実装される部品とを接続するためのケーブル等が、開口部２９を通過する。底板２１の上に、ウォータージャケットが装着される。ウォータージャケットに、パワー半導体素子が熱的に結合する。   A plurality of openings 29 are further formed in the bottom plate 21. A cable or the like for connecting the component mounted above the bottom plate 21 and the component mounted below passes through the opening 29. A water jacket is mounted on the bottom plate 21. The power semiconductor element is thermally coupled to the water jacket.

図３に、下方から見たミドルケース２０の斜視図を示す。図３には、底板２１の底面が現れている。底板２１の外周線に沿ってミドル周壁２２が周回する。底板２１に複数の開口部２９が形成されている。底板２１の一部分に、リアクトル４０を収納するリアクトル収納部３０が設けられている。リアクトル収納部３０は、底板２１の一部分と、収納壁３２とで構成される。収納壁３２は、平面視において（ｘｙ面内に関して）、リアクトル４０が収納される空間を取り囲む。収納壁３２の一部分は、ミドル周壁２２の一部分と共用されている。すなわち、リアクトル収納部３０は、底板２１の縁に接する位置に配置される。リアクトル収納部３０の内面とリアクトル４０との間の隙間には、樹脂が充填される。   FIG. 3 is a perspective view of the middle case 20 viewed from below. In FIG. 3, the bottom surface of the bottom plate 21 appears. The middle peripheral wall 22 circulates along the outer peripheral line of the bottom plate 21. A plurality of openings 29 are formed in the bottom plate 21. A reactor storage unit 30 that stores the reactor 40 is provided in a part of the bottom plate 21. The reactor storage unit 30 includes a part of the bottom plate 21 and a storage wall 32. The storage wall 32 surrounds a space in which the reactor 40 is stored in a plan view (in the xy plane). A part of the storage wall 32 is shared with a part of the middle peripheral wall 22. That is, the reactor storage unit 30 is disposed at a position in contact with the edge of the bottom plate 21. A gap between the inner surface of the reactor storage unit 30 and the reactor 40 is filled with resin.

リアクトル４０は、底板２１（図２）の上面側に実装されるパワー半導体素子とともに、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する。このＤＣ−ＤＣコンバータの電源側の端子は、直流コネクタ２８（図１）を介して二次電池に接続される。ＤＣ−ＤＣコンバータの負荷側の端子は、ロアケース１０（図１）内の平滑コンデンサ、及び底板２１の上面側に実装されるインバータに接続される。   Reactor 40 constitutes a DC-DC converter together with a power semiconductor element mounted on the upper surface side of bottom plate 21 (FIG. 2). A terminal on the power source side of the DC-DC converter is connected to the secondary battery via the DC connector 28 (FIG. 1). The terminals on the load side of the DC-DC converter are connected to a smoothing capacitor in the lower case 10 (FIG. 1) and an inverter mounted on the upper surface side of the bottom plate 21.

底板２１に、底板２１の剛性を高めるためのリブ３５が設けられている。リブ３５は、例えば直交格子状に配置されている。リブ３５は、底板２１の、リアクトル収納部３０以外の領域のほぼ全域に亘って配置されており、ミドル周壁２２に連結されているが、収納壁３２には連結されていない。すなわち、リアクトル収納部３０に向かって延びるリブ３５は、収納壁３２の手前で終了する。収納壁３２の外側に、収納壁３２に沿って、リブ３５が設けられていないリブ非配置領域３６が確保されている。   The bottom plate 21 is provided with ribs 35 for increasing the rigidity of the bottom plate 21. The ribs 35 are arranged, for example, in an orthogonal lattice shape. The ribs 35 are arranged over almost the entire region of the bottom plate 21 other than the reactor storage portion 30 and are connected to the middle peripheral wall 22 but are not connected to the storage wall 32. That is, the rib 35 extending toward the reactor storage unit 30 ends before the storage wall 32. On the outside of the storage wall 32, a rib non-arrangement region 36 where the rib 35 is not provided is secured along the storage wall 32.

リブ３５の一部分３５１は、収納壁３２から離間した状態で、収納壁３２に沿って延びる。収納壁３２とリブ３５の一部分３５１との間の領域が、リブ非配置領域３６に相当する。   A portion 351 of the rib 35 extends along the storage wall 32 while being separated from the storage wall 32. A region between the storage wall 32 and a part 351 of the rib 35 corresponds to the rib non-arranged region 36.

上記実施例では、リアクトル収納部３０の収納壁３２の一部分が、ミドル周壁２２の一部分と共用される。リアクトル収納部３０がミドル周壁２２から離れて、底板２１の内奥部に配置される場合に比べて、リアクトル収納部３０の支持強度を高めることができる。さらに、ミドルケース２０の寸法を小さくすることが可能になる。   In the above embodiment, a part of the storage wall 32 of the reactor storage unit 30 is shared with a part of the middle peripheral wall 22. The support strength of the reactor storage unit 30 can be increased as compared with the case where the reactor storage unit 30 is separated from the middle peripheral wall 22 and disposed in the inner back portion of the bottom plate 21. Further, the size of the middle case 20 can be reduced.

底板２１のほぼ全域にリブ３５を設けているため、底板２１全体を厚くする場合に比べて、底板２１の重量の増加を抑制しつつ、剛性を高めることができる。リアクトル収納部３０の周囲に確保されたリブ非配置領域３６の剛性は、その周囲のリブ３５が設けられている領域の剛性より低い。リブ非配置領域３６で振動が吸収されるため、リアクトル４０の振動が、底板２１の周囲の領域に伝わりにくい。このため、底板２１の振動が抑制される。収納壁３２に沿って延びるリブ３５の一部分３５１は、リブ非配置領域３６を伝わる振動が周囲に伝搬することを抑制する。   Since the ribs 35 are provided in almost the entire area of the bottom plate 21, the rigidity can be increased while suppressing an increase in the weight of the bottom plate 21 as compared with the case where the entire bottom plate 21 is thickened. The rigidity of the rib non-arrangement area 36 secured around the reactor storage unit 30 is lower than the rigidity of the area where the surrounding ribs 35 are provided. Since the vibration is absorbed in the rib non-arrangement region 36, the vibration of the reactor 40 is not easily transmitted to the region around the bottom plate 21. For this reason, the vibration of the bottom plate 21 is suppressed. A portion 351 of the rib 35 extending along the storage wall 32 suppresses the propagation of the vibration transmitted through the rib non-arrangement region 36 to the surroundings.

リブ３５がミドル周壁２２に連結されているため、ミドルケース２０の全体の剛性を高めることができる。また、リブ３５が底板２１の底面のみに設けられており、図２に示した上面にはリブが設けられていない。このため、底板２１の厚さの増加を抑制することができる。   Since the rib 35 is connected to the middle peripheral wall 22, the overall rigidity of the middle case 20 can be increased. Further, the ribs 35 are provided only on the bottom surface of the bottom plate 21, and no ribs are provided on the top surface shown in FIG. For this reason, an increase in the thickness of the bottom plate 21 can be suppressed.

図４Ａ及び図４Ｂに、実施例の変形例によるミドルケース２０の底面図を示す。図１〜図３に示した実施例では、リブ３５（図３）が直交格子状に配置されていた。図４Ａに示した変形例では、リブ３５がハニカム状に配置されている。図４Ｂに示した変形例では、リブ３５が斜め格子状に配置されている。このように、リブ３５の平面模様として、種々の模様を採用することができる。   4A and 4B are bottom views of the middle case 20 according to a modification of the embodiment. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the ribs 35 (FIG. 3) are arranged in an orthogonal lattice shape. In the modification shown in FIG. 4A, the ribs 35 are arranged in a honeycomb shape. In the modification shown in FIG. 4B, the ribs 35 are arranged in an oblique lattice shape. Thus, various patterns can be adopted as the planar pattern of the rib 35.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

１ 電力制御装置
１０ ロアケース
１２ ロア周壁
１４ 底壁
１６ 固定部
１８ 入力側三相交流コネクタ
２０ ミドルケース
２１ 底板
２２ ミドル周壁
２４ クーラント導入管
２５ 開口部
２６ クーラント排出管
２７ 開口部
２８ 直流コネクタ
２９ 開口部
３０ リアクトル収納部
３２ 収納壁
３５ リブ
３６ リブ非配置領域
４０ リアクトル
１１０ アッパケース
１１２ アッパ周壁
１１４ 入出力信号用コネクタ
１２０ カバー
３５１ 収納壁にそって延びるリブの一部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power control apparatus 10 Lower case 12 Lower peripheral wall 14 Bottom wall 16 Fixed part 18 Input side three-phase alternating current connector 20 Middle case 21 Bottom plate 22 Middle peripheral wall 24 Coolant introduction pipe 25 Opening part 26 Coolant discharge pipe 27 Opening part 28 DC connector 29 Opening part 30 Reactor storage portion 32 Storage wall 35 Rib 36 Rib non-arrangement area 40 Reactor 110 Upper case 112 Upper peripheral wall 114 Input / output signal connector 120 Cover 351 Part of the rib extending along the storage wall

Claims (3)

ＤＣ−ＤＣコンバータに組み込まれるリアクトルと、
底板及び周壁を含み、前記底板の一部分に設けられたリアクトル収納部に前記リアクトルを収納するケースと、
前記底板に設けられたリブと
を有し、
前記リアクトル収納部は、平面視において前記リアクトルを取り囲む収納壁を含み、
前記収納壁の一部分が、前記ケースの前記周壁の一部分と共用されており、
前記リブは、前記収納壁に連結されておらず、前記リブの一部分は、前記収納壁から離間した状態で、前記収納壁に沿って延びる電力変換装置。 A reactor built into the DC-DC converter;
A case that includes a bottom plate and a peripheral wall, and stores the reactor in a reactor storage portion provided in a part of the bottom plate;
A rib provided on the bottom plate,
The reactor storage unit includes a storage wall that surrounds the reactor in plan view,
A portion of the storage wall is shared with a portion of the peripheral wall of the case;
The rib is not connected to the storage wall, and a part of the rib extends along the storage wall in a state of being separated from the storage wall . 前記リブは、前記ケースの前記周壁に連結されている請求項１に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 1 , wherein the rib is connected to the peripheral wall of the case. 前記リブは、前記底板の一方の面に配置されており、他方の面には配置されていない請求項１または２に記載の電力変換装置。
The power converter according to claim 1 or 2 , wherein the rib is disposed on one surface of the bottom plate and is not disposed on the other surface.
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