JP6487834B2

JP6487834B2 - Power converter

Info

Publication number: JP6487834B2
Application number: JP2015244130A
Authority: JP
Inventors: 庄司　浩幸; 浩幸庄司; 高橋　直也; 直也高橋; 芳春山下
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2035-12-15
Also published as: JP2017112681A

Description

本発明は電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter.

近年、電気自動車やプラグインハイブリッド車などの電動車両が普及している。これらの車両には、車両の走行時にモータへ電力を供給するための高電圧蓄電池が搭載されている。この蓄電池を駐車時に商用の交流電源から充電するには、交流電源と蓄電池とを絶縁する機能を有し、変換効率の高い充電器が必要となる。特許文献１には、高効率を容易に実現できる共振形充電装置が開示されている。また、電動車両には走行中に高電圧蓄電池から低電圧の補機系の負荷へ電力を供給するために絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータが搭載されている。通常は高電圧側から低電圧側への降圧動作を行うが、絶縁型ＤＣ-ＤＣコンバータに昇圧機能を持たせることで、低電圧側から高電圧蓄電池を充電できる絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータが特許文献２に開示されている。 In recent years, electric vehicles such as electric vehicles and plug-in hybrid vehicles have become widespread. These vehicles are equipped with a high voltage storage battery for supplying electric power to the motor when the vehicle is running. In order to charge this storage battery from a commercial AC power source during parking, a charger having a function of insulating the AC power source and the storage battery and having high conversion efficiency is required. Patent Document 1 discloses a resonance type charging device that can easily realize high efficiency. The electric vehicle is also equipped with an insulated DC-DC converter for supplying electric power from a high voltage storage battery to a load of a low voltage auxiliary machine system during traveling. Normally, a step-down operation from the high voltage side to the low voltage side is performed, but an isolated DC-DC converter that can charge a high voltage storage battery from the low voltage side by giving the boost function to the isolated DC-DC converter is patented It is disclosed in Document 2.

特開２０１２−８５３７８号公報JP 2012-85378 A 特開２００６−１８７１４７号公報JP 2006-187147 A

電動車両に搭載される充電器や絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータに対しては、高効率化や高機能化と言った要求に加えて小型化の要求が非常に強く、これらのコンポーネントを一体化する手法が有効である。しかしながら、充電器や絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは高周波でスイッチングするため、入出力間には平滑用又は高周波電流成分を吸収するためのコンデンサが接続されている。このコンデンサの接続状態によっては配線インダクタンスとコンデンサとの間で共振電流が流れ大きな損失が発生する問題がある。また、コンポーネントの一体化によって異なる電位間の絶縁性を確保する必要がある。 For chargers and isolated DC-DC converters mounted on electric vehicles, there is a strong demand for miniaturization in addition to requirements for higher efficiency and higher functionality, and these components are integrated. The method is effective. However, since the charger and the insulated DC-DC converter switch at a high frequency, a capacitor for smoothing or absorbing a high-frequency current component is connected between the input and output. Depending on the connection state of this capacitor, there is a problem that a resonance current flows between the wiring inductance and the capacitor and a large loss occurs. In addition, it is necessary to ensure insulation between different potentials by integrating the components.

本発明による電力変換装置は、交流電源電圧を第１の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータと、第１のトランスと、前記第１のトランスの一次側に接続された一次側回路部と、前記第１のトランスの二次側に接続された二次側回路部とを有し、前記第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換し、第１の蓄電池を充電する第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータと、第２のトランスと、前記第２のトランスの一次側に接続された一次側回路部と、前記第２のトランスの二次側に接続された二次側回路部とを有し、前記第１の蓄電池と第２の蓄電池との間で電圧変換を行う第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータと前記第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記一次側回路部とが配置される第１空間を形成する第１壁を有する第１空間用筐体と、前記第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記二次側回路部と前記第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの前記一次側回路部とが配置される第２空間を形成する第２壁を前記第１壁に対向して有する第２空間用筐体と、を備えた。 A power converter according to the present invention includes an AC-DC converter that converts an AC power supply voltage to a first DC voltage, a first transformer, and a primary circuit unit connected to a primary side of the first transformer; And a secondary circuit connected to a secondary side of the first transformer, converting the first DC voltage to a second DC voltage and charging the first storage battery. Type DC-DC converter, a second transformer, a primary circuit section connected to a primary side of the second transformer, and a secondary circuit section connected to a secondary side of the second transformer A second insulation type DC-DC converter that performs voltage conversion between the first storage battery and the second storage battery, the AC-DC converter, and the first insulation type DC-DC converter. have a first wall forming a first space in which the and the primary-side circuit portion is arranged A first space for housing that, second to the said primary circuit of the first of the said secondary circuit of the insulated DC-DC converter second insulated DC-DC converter is arranged And a second space housing having a second wall forming a space facing the first wall .

本発明によれば、コンバータ間の共振現象を抑えるとともに絶縁性を確保し、高密度に実装した電力変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while suppressing the resonance phenomenon between converters and ensuring insulation, the power converter device mounted in high density can be provided.

電力変換装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of a power converter device. （Ａ）（Ｂ）第１の実施形態の概要を示す斜視図及び断面図である。(A) (B) It is the perspective view and sectional drawing which show the outline | summary of 1st Embodiment. 第１の実施形態の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of 1st Embodiment. 第１の実施形態の具体例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the specific example of 1st Embodiment. （Ａ）（Ｂ）第２の実施形態の概要を示す斜視図及び断面図である。(A) (B) It is the perspective view and sectional drawing which show the outline | summary of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の具体例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the specific example of 2nd Embodiment.

（第１の実施形態）
以下、図１〜図４を参照して、電力変換装置の第１の実施形態を説明する。
図１は、電力変換装置の回路構成図である。電力変換装置は、交流電源１から端子４２１に交流電力を入力して、端子４２２、および端子４２３に直流電力を出力し、蓄電池２、および蓄電池３を充電する。さらに、電力変換装置は交流電源１が接続されない場合には、蓄電池２と蓄電池３との間で電力変換を行い、走行時においては蓄電池２から蓄電池３を充電する。ここで、蓄電池２はリチウムイオン電池等を複数接続して構成される高電圧バッテリ、蓄電池３は鉛電池等の低電圧バッテリであるが、蓄電池の種類、電圧レベル等は異なってもよい。また、交流電源１は商用電源であるが、発電装置であってもよい。 (First embodiment)
Hereinafter, with reference to FIGS. 1-4, 1st Embodiment of a power converter device is described.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a power converter. The power converter inputs AC power from the AC power source 1 to the terminal 421, outputs DC power to the terminal 422 and the terminal 423, and charges the storage battery 2 and the storage battery 3. Further, when the AC power source 1 is not connected, the power conversion device performs power conversion between the storage battery 2 and the storage battery 3 and charges the storage battery 3 from the storage battery 2 during traveling. Here, the storage battery 2 is a high-voltage battery configured by connecting a plurality of lithium ion batteries or the like, and the storage battery 3 is a low-voltage battery such as a lead battery, but the type of storage battery, voltage level, and the like may be different. The AC power supply 1 is a commercial power supply, but may be a power generator.

電力変換装置は、交流電源１の電圧を第１の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ５と、第１の直流電圧を入力して絶縁された第２の直流電圧を出力する第１の絶縁型ＤＣ-ＤＣコンバータ６と、第２の直流電圧と蓄電池２との間で電圧変換を行う非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７から構成される充電器を備え、第１のＤＣフィルタ８を介して蓄電池２を充電する。また、交流電源１とＡＣ−ＤＣコンバータ５との間には入力フィルタ４を備える。さらに、電力変換装置は、蓄電池２と蓄電池３との間に設けられ、蓄電池２と蓄電池３との間で電力を変換する第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９を備える。第２の絶縁型ＤＣ-ＤＣコンバータ９と蓄電池３との間には第２のＤＣフィルタ１０を備える。 The power conversion device includes an AC-DC converter 5 that converts the voltage of the AC power source 1 into a first DC voltage, and a first insulation that inputs the first DC voltage and outputs an insulated second DC voltage. A DC-DC converter 6 and a charger composed of a non-insulated DC-DC converter 7 that performs voltage conversion between the second DC voltage and the storage battery 2, via a first DC filter 8. The storage battery 2 is charged. An input filter 4 is provided between the AC power supply 1 and the AC-DC converter 5. Further, the power conversion device includes a second insulation type DC-DC converter 9 that is provided between the storage battery 2 and the storage battery 3 and converts power between the storage battery 2 and the storage battery 3. A second DC filter 10 is provided between the second insulation type DC-DC converter 9 and the storage battery 3.

入力フィルタ４は、コモンモードコイルＬＦ１、インダクタＬ１１、Ｌ１２、ラインバイパスコンデンサＣ１１、１２を備えている。インダクタＬ１１、Ｌ１２は、端子４２１を介して交流電源１に接続される。ラインバイパスコンデンサＣ１１、１２は、ノイズ成分をＧＮＤへバイパスする。 The input filter 4 includes a common mode coil LF1, inductors L11 and L12, and line bypass capacitors C11 and C12. The inductors L11 and L12 are connected to the AC power source 1 via the terminal 421. Line bypass capacitors C11 and C12 bypass noise components to GND.

ＡＣ−ＤＣコンバータ５は、ダイオードＤ１５〜Ｄ１８により構成された整流回路と、リアクトルＬ１とスイッチング素子Ｑ１１および昇圧ダイオードＤ３０により構成された昇圧チョッパ回路およびコンデンサＣ１を備える。交流電源１の電圧は整流回路によって全波整流され、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子Ｑ１１をＯＮ/ＯＦＦスイッチング動作させることにより整流電圧を昇圧し、コンデンサＣ１によって平滑され第１の直流電圧として生成される。ＡＣ−ＤＣコンバータ５は、交流電源１から入力される電流波形を正弦波状に近づける力率改善制御を行いながら直流電圧を生成する。 AC-DC converter 5 includes a rectifier circuit configured by diodes D15 to D18, a boost chopper circuit configured by reactor L1, switching element Q11, and boost diode D30, and capacitor C1. The voltage of the AC power supply 1 is full-wave rectified by the rectifier circuit, and the switching element Q11 of the boost chopper circuit is turned on / off to boost the rectified voltage, and is smoothed by the capacitor C1 and generated as the first DC voltage. . The AC-DC converter 5 generates a DC voltage while performing power factor correction control that brings the current waveform input from the AC power supply 1 closer to a sine wave.

第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する。変換された第２の直流電圧は第１の直流電圧とは絶縁されている。絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、および逆並列ダイオードＤ１〜Ｄ４により構成されるフルブリッジ回路を備えている。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を直列接続した第１レグと、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を直列接続した第２レグを備え、各レグを並列に接続してブリッジ接続されている。更に、絶縁型ＤＣ-ＤＣコンバータ６は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２の接続点に、共振インダクタＬｒ１と共振コンデンサＣｒ１とが直列接続された１次側巻線Ｎ１を有し、この１次側巻線Ｎ１と磁気結合する２次側巻線Ｎ２よりなるトランスＴｒ１を備えている。トランスＴｒ１の２次側巻線Ｎ２にはブリッジ接続されたダイオードＤ１１〜Ｄ１４により構成される整流回路が設けられている。ダイオードＤ１１、Ｄ１２の直列接続点とダイオードＤ１３、Ｄ１４の直列接続点との間を交流端子間として２次側巻線Ｎ２に接続している。 The first insulation type DC-DC converter 6 converts the first DC voltage into a second DC voltage. The converted second DC voltage is insulated from the first DC voltage. The insulation type DC-DC converter 6 includes a full bridge circuit including switching elements Q1 to Q4 and antiparallel diodes D1 to D4. A first leg in which switching elements Q1 and Q2 are connected in series and a second leg in which switching elements Q3 and Q4 are connected in series are provided, and the legs are connected in parallel and bridge-connected. Furthermore, the insulation type DC-DC converter 6 has a primary winding N1 in which a resonant inductor Lr1 and a resonant capacitor Cr1 are connected in series at a connection point between the switching element Q1 and the switching element Q2. A transformer Tr1 including a secondary winding N2 magnetically coupled to the winding N1 is provided. The secondary winding N2 of the transformer Tr1 is provided with a rectifier circuit composed of diodes D11 to D14 that are bridge-connected. Between the series connection point of the diodes D11 and D12 and the series connection point of the diodes D13 and D14 is connected between the AC terminals and connected to the secondary winding N2.

このような構成の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、いわゆるフルブリッジ型のＬＬＣ電流共振型コンバータと言われる。フルブリッジ回路ではスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のうち、Ｑ１とＱ４、Ｑ２とＱ３の組を交互にＯＮ/ＯＦＦすることで、コンデンサＣ２の直流電圧から矩形波交流電圧を生成する。ここで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオン・デューティは５０％を基本とし、Ｑ１とＱ４が同時に、Ｑ２とＱ３が同時にＯＮ/ＯＦＦする。生成した矩形波交流電圧はスイッチング素子Ｑ１とＱ２の接続点とスイッチング素子Ｑ３とＱ４の接続点の間に接続される共振コンデンサＣｒ１と共振インダクタＬｒ１と巻線Ｎ１との直列接続体の両端に印加される。共振コンデンサＣｒ１と共振インダクタＬｒ１の共振現象を利用し、巻線Ｎ１に共振電圧を印加する。巻線Ｎ１に印加された電圧によって、巻線Ｎ２に交流の誘導電圧が発生する。誘導電圧は、ダイオードＤ１１〜Ｄ１４をフルブリッジ接続した整流回路によって全波整流され、コンデンサＣ３によって平滑され第２の直流電圧を生成する。 The insulation type DC-DC converter 6 having such a configuration is called a so-called full-bridge type LLC current resonance type converter. In the full bridge circuit, among the switching elements Q1 to Q4, a pair of Q1 and Q4 and Q2 and Q3 are alternately turned ON / OFF to generate a rectangular wave AC voltage from the DC voltage of the capacitor C2. Here, the on-duty of the switching elements Q1 to Q4 is basically 50%, and Q1 and Q4 are simultaneously turned on and Q2 and Q3 are simultaneously turned on / off. The generated rectangular wave AC voltage is applied across the series connection body of the resonance capacitor Cr1, the resonance inductor Lr1, and the winding N1 connected between the connection point of the switching elements Q1 and Q2 and the connection point of the switching elements Q3 and Q4. Is done. A resonance voltage is applied to the winding N1 using the resonance phenomenon of the resonance capacitor Cr1 and the resonance inductor Lr1. An alternating induction voltage is generated in the winding N2 by the voltage applied to the winding N1. The induced voltage is full-wave rectified by a rectifier circuit in which the diodes D11 to D14 are connected in a full bridge, and is smoothed by the capacitor C3 to generate a second DC voltage.

絶縁型ＤＣ-ＤＣコンバータ６は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチング周波数を変化させることで、出力電流または出力電圧を制御する。具体的には、スイッチング周波数を下げると、共振コンデンサＣｒ１と共振インダクタＬｒ１と巻線Ｎ１との直列接続体のインピーダンスが低下するため、共振電流、および出力電流が増加する。一方、スイッチング周波数を上げると、共振コンデンサＣｒ１と共振インダクタＬｒ１と巻線Ｎ１との直列接続体のインピーダンスが増加するため、共振電流、および出力電流が低下する。 The insulation type DC-DC converter 6 controls the output current or the output voltage by changing the switching frequency of the switching elements Q1 to Q4. Specifically, when the switching frequency is lowered, the impedance of the series connection body of the resonance capacitor Cr1, the resonance inductor Lr1, and the winding N1 is lowered, so that the resonance current and the output current are increased. On the other hand, when the switching frequency is increased, the impedance of the series connection body of the resonance capacitor Cr1, the resonance inductor Lr1, and the winding N1 increases, so that the resonance current and the output current decrease.

なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６において、フルブリッジ回路は、フルブリッジ構成に限らず、共振コンデンサＣｒ１と共振インダクタＬｒ１と巻線Ｎ１の直列接続体に電圧を印加できる構成であればよい。また、整流回路は、整流ダイオードのフルブリッジ接続に限らず、巻線Ｎ２に誘導される交流電圧を整流して直流に変換し得る構成であればよい。さらに、巻線Ｎ１と直列に共振コンデンサＣｒ１、および共振インダクタＬｒ１を接続しているが、巻線Ｎ２と直列に共振コンデンサＣｒ１、および共振インダクタＬｒ１を接続してもよい。さらに、巻線Ｎ１と巻線Ｎ２それぞれに共振コンデンサＣｒ１、および共振インダクタＬｒ１を直列に接続してもよく、共振インダクタＬｒ１はトランスＴｒ１の漏れインダクタンス等を利用して省略してもよい。また、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４には逆並列ダイオードＤ１〜Ｄ４が接続されているが、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合には、ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを利用するようにしてもよい。 In the insulated DC-DC converter 6, the full bridge circuit is not limited to the full bridge configuration, and may be any configuration that can apply a voltage to the series connection body of the resonance capacitor Cr1, the resonance inductor Lr1, and the winding N1. Further, the rectifier circuit is not limited to a full bridge connection of rectifier diodes, and may be any configuration that can rectify an AC voltage induced in the winding N2 and convert it into a direct current. Further, although the resonance capacitor Cr1 and the resonance inductor Lr1 are connected in series with the winding N1, the resonance capacitor Cr1 and the resonance inductor Lr1 may be connected in series with the winding N2. Further, a resonance capacitor Cr1 and a resonance inductor Lr1 may be connected in series to the winding N1 and the winding N2, respectively, and the resonance inductor Lr1 may be omitted by using a leakage inductance of the transformer Tr1. Further, although antiparallel diodes D1 to D4 are connected to switching elements Q1 to Q4, when a MOSFET is used as switching elements Q1 to Q4, a body diode of the MOSFET may be used.

非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７は、スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０、およびスイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０のそれぞれに逆並列接続されるダイオードＤ９、Ｄ１０、チョークコイルＬ２、コンデンサＣ４、Ｃ５を備えた双方向チョッパ回路である。非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７は、スイッチング素子Ｑ９、ダイオードＤ１０、およびチョークコイルＬ２によって降圧チョッパ回路を構成し、スイッチング素子Ｑ９をＯＮ/ＯＦＦすることで、第２の直流電圧を降圧して蓄電池２を充電する。また、スイッチング素子Ｑ１０、ダイオードＤ９、およびチョークコイルＬ２によって構成される昇圧チョッパ回路は、スイッチング素子Ｑ１０をＯＮＮ/ＯＦＦすることで、蓄電池２の電圧を昇圧して第２の直流電圧を生成することができる。このように、蓄電池２と第１および第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータとの間に非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を設けることにより、蓄電池２の使用電圧範囲を広げることが可能である。蓄電池２の電圧範囲が狭い場合には、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を省略しても構わない。 The non-insulated DC-DC converter 7 includes a bidirectional chopper circuit including switching elements Q9, Q10 and diodes D9, D10, choke coil L2, and capacitors C4, C5 connected in reverse parallel to the switching elements Q9, Q10. It is. The non-insulated DC-DC converter 7 forms a step-down chopper circuit by the switching element Q9, the diode D10, and the choke coil L2, and reduces the second DC voltage by turning on / off the switching element Q9, thereby storing the battery. 2 is charged. Further, the step-up chopper circuit composed of the switching element Q10, the diode D9, and the choke coil L2 boosts the voltage of the storage battery 2 to generate the second DC voltage by turning the switching element Q10 ON / OFF. Can do. Thus, by providing the non-insulated DC-DC converter 7 between the storage battery 2 and the first and second isolated DC-DC converters, the operating voltage range of the storage battery 2 can be expanded. When the voltage range of the storage battery 2 is narrow, the non-insulated DC-DC converter 7 may be omitted.

なお、スイッチング素子Ｑ９、およびＱ１０にＭＯＳＦＥＴを用いると、逆並列ダイオードとして、Ｑ９、およびＱ１０のボディダイオードを用いることができるがリカバリ特性が悪いため、ターンオフ時にリカバリ電流が流れて損失が増加する懸念がある。したがって、スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０、およびＤ９、Ｄ１０として、リカバリ特性の良い逆並列ダイオードを付したＩＧＢＴやＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ等を使用することが望ましい。 If MOSFETs are used for the switching elements Q9 and Q10, the body diodes of Q9 and Q10 can be used as antiparallel diodes. However, since the recovery characteristics are poor, there is a concern that a recovery current flows at turn-off and loss increases. There is. Therefore, it is desirable to use IGBTs, SiC-MOSFETs, and the like with antiparallel diodes having good recovery characteristics as the switching elements Q9, Q10, and D9, D10.

第１のＤＣフィルタ８は、コモンモードコイルＬＦ２、インダクタＬ４１、ラインバイパスコンデンサＣ４１、Ｃ４２を備えている。コモンモードコイルＬＦ２は、端子４２２を介して蓄電池２に接続される。ラインバイパスコンデンサＣ４１、４２は、ノイズ成分をＧＮＤへバイパスする。 The first DC filter 8 includes a common mode coil LF2, an inductor L41, and line bypass capacitors C41 and C42. The common mode coil LF2 is connected to the storage battery 2 via a terminal 422. Line bypass capacitors C41 and 42 bypass noise components to GND.

絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９は、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８、および逆並列ダイオードＤ５〜Ｄ８により構成されるフルブリッジ回路、共振コンデンサＣｒ２、共振インダクタＬｒ２、巻線Ｎ３と巻線Ｎ４を磁気的に結合するトランスＴｒ２、整流ダイオードＤ２３、Ｄ２４、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４およびチョークコイルＬ３、Ｌ４で構成されるカレントダブラ整流回路、およびコンデンサＣ６、Ｃ７を備える。フルブリッジ回路では、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を直列接続した第１レグと、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８を直列接続した第２レグを備える。スイッチング素子Ｑ５とＱ６はオン・デューティを５０％とし交互にＯＮ/ＯＦＦし、スイッチング素子Ｑ７とＱ８も同様にオン・デューティを５０％とし交互にＯＮ/ＯＦＦした状態で第１レグと第２レグとの間に位相差を持たせ、パルス電圧波形を生成する。生成したパルス電圧波形を第１レグの出力点と第２レグの出力点間に接続される共振コンデンサＣｒ２と共振インダクタＬｒ２と巻線Ｎ３との直列接続体の両端に印加し、巻線Ｎ３に印加された電圧によって、巻線Ｎ４に交流の誘導電圧が発生する。巻線Ｎ４の誘導電圧は、カレントダブラ整流回路、およびコンデンサＣ７によって直流電圧に整流されて平滑され、ＤＣフィルタ１０を介して蓄電池３を充電する。スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４にＭＯＳＦＥＴを利用しブリッジ回路と同期した所定のタイミングでＯＮ/ＯＦＦすることにより同期整流が可能となる。 Insulated DC-DC converter 9 is a full bridge circuit composed of switching elements Q5 to Q8 and antiparallel diodes D5 to D8, resonant capacitor Cr2, resonant inductor Lr2, and winding N3 and winding N4 are magnetically coupled. And a current doubler rectifier circuit composed of rectifier diodes D23 and D24, switching elements Q23 and Q24, and choke coils L3 and L4, and capacitors C6 and C7. The full bridge circuit includes a first leg in which switching elements Q5 and Q6 are connected in series, and a second leg in which switching elements Q7 and Q8 are connected in series. Switching elements Q5 and Q6 are turned ON / OFF alternately with an on-duty of 50%, and switching elements Q7 and Q8 are similarly turned ON / OFF with an on-duty of 50%, and the first leg and the second leg are alternately turned on / off. A pulse voltage waveform is generated by providing a phase difference between the two. The generated pulse voltage waveform is applied to both ends of the series connection body of the resonance capacitor Cr2, the resonance inductor Lr2, and the winding N3 connected between the output points of the first leg and the second leg, and is applied to the winding N3. An AC induced voltage is generated in the winding N4 by the applied voltage. The induced voltage of winding N4 is rectified and smoothed to a direct current voltage by a current doubler rectifier circuit and capacitor C7, and charges storage battery 3 via DC filter 10. Synchronous rectification is possible by using MOSFETs for the switching elements Q23 and Q24 and turning on and off at a predetermined timing synchronized with the bridge circuit.

第２のＤＣフィルタ１０は、インダクタＬ５１とコンデンサＣ５１によって構成され、第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９のスイッチング動作によって発生するノイズを除去する。 The second DC filter 10 includes an inductor L51 and a capacitor C51, and removes noise generated by the switching operation of the second insulation type DC-DC converter 9.

絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９において、蓄電池３から蓄電池２を充電する場合には、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４の両者をオンすることで、蓄電池３のエネルギーをチョークコイルＬ３、Ｌ４に磁気エネルギーとして蓄積する。一方、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４のどちらかをオフすることで、チョークコイルＬ３、Ｌ４に蓄積されたエネルギーを放出し、トランスＴｒ２の巻線Ｎ４に電圧を印加する。スイッチング素子Ｑ２３をオフした際に巻線Ｎ４に印加される電圧と、スイッチング素子Ｑ２４をオフした際に巻線Ｎ４に印加される電圧の向きは逆向きとなるため、トランスＴｒ２の巻線Ｎ３にも交流電圧が誘導される。巻線Ｎ３に誘導された交流電圧は、ブリッジ接続された逆並列ダイオードＤ５〜Ｄ８によって整流され、コンデンサＣ６によって平滑される。スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８にＭＯＳＦＥＴを利用しスイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４と同期した所定のタイミングでＯＮ/ＯＦＦすることにより同期整流が可能となる。 In the insulated DC-DC converter 9, when the storage battery 2 is charged from the storage battery 3, the energy of the storage battery 3 is stored as magnetic energy in the choke coils L3 and L4 by turning on both of the switching elements Q23 and Q24. . On the other hand, by turning off one of the switching elements Q23 and Q24, the energy accumulated in the choke coils L3 and L4 is released, and a voltage is applied to the winding N4 of the transformer Tr2. Since the direction of the voltage applied to the winding N4 when the switching element Q23 is turned off is opposite to the direction of the voltage applied to the winding N4 when the switching element Q24 is turned off, the voltage applied to the winding N3 of the transformer Tr2 AC voltage is also induced. The AC voltage induced in the winding N3 is rectified by the bridge-connected antiparallel diodes D5 to D8 and smoothed by the capacitor C6. Synchronous rectification is enabled by using MOSFETs for the switching elements Q5 to Q8 and turning on / off at a predetermined timing synchronized with the switching elements Q23 and Q24.

なお、共振インダクタＬｒ２はトランスＴｒ２の漏れインダクタンス等を利用して、省略することもできる。また、カレントダブラ整流回路は、これに限らず、巻線Ｎ４に誘導される交流電流を整流して直流に変換し得る構成であればよい。スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８には逆並列ダイオードＤ５〜Ｄ８が接続されているが、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合には、ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを利用してもよい。 The resonant inductor Lr2 can be omitted by using the leakage inductance of the transformer Tr2. Further, the current doubler rectifier circuit is not limited to this, and may be any configuration that can rectify an alternating current induced in the winding N4 and convert it into a direct current. Antiparallel diodes D5 to D8 are connected to switching elements Q5 to Q8. However, when a MOSFET is used as switching elements Q5 to Q8, a body diode of the MOSFET may be used.

前述の通り、図１に示す電力変換装置は、ＡＣ-ＤＣコンバータ５、第１の絶縁型ＤＣ-ＤＣコンバータ６、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７、第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９と複数のコンバータから構成されており、これらのコンバータを実装する際にコンバータ間の配線長によっては、配線インダクタンスと各々の入出力側のコンデンサとの間で共振現象が発生する問題がある。以下に、共振現象を防止することができる電力変換装置の第１の実施形態について説明する。 As described above, the power converter shown in FIG. 1 includes an AC-DC converter 5, a first isolated DC-DC converter 6, a non-insulated DC-DC converter 7, a second isolated DC-DC converter 9, and It is composed of a plurality of converters. When these converters are mounted, there is a problem that a resonance phenomenon occurs between the wiring inductance and each input / output side capacitor depending on the wiring length between the converters. Below, 1st Embodiment of the power converter device which can prevent a resonance phenomenon is described.

（第１の実施形態の概要）
図２（Ａ）は、第１の実施形態の概要を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩＩＡ−ＩＩＡ線の断面図である。
電力変換装置は、第１空間用筐体４１１と、第２空間用筐体４０６とを有している。第１空間用筐体４１１と第２空間用筐体４０６は、アルミニム合金等の導電性部材により形成されており、図示の通り、二段に積層されている。下段の第１空間用筐体４１１は、内部に第１空間１０１を有し、上段の第２空間用筐体４０６は、内部に第２空間２０１を有する。 (Outline of the first embodiment)
FIG. 2A is a perspective view showing an outline of the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line IIA-IIA in FIG.
The power conversion apparatus includes a first space casing 411 and a second space casing 406. The first space housing 411 and the second space housing 406 are formed of a conductive member such as an aluminum alloy, and are stacked in two stages as illustrated. The lower first housing 411 has the first space 101 inside, and the upper second housing 406 has the second space 201 inside.

下段の第１空間用筐体４１１と上段の第２空間用筐体４０６との境界には、第１壁１５０、１５０’が設けられている。第１壁１５０、１５０’は、導電性部材により形成された板状部材である。第１壁１５０と第１壁１５０’で挟まれた空間には、冷媒を流通させ、これにより電子部品を冷却する。なお、第１壁１５０と第１壁１５０’は、第１空間１０１と第２空間２０１を隔てるが、回路接続に必要な接続部材を挿通する不図示の接続部材挿通部を備えている。 First walls 150 and 150 ′ are provided at the boundary between the lower first space casing 411 and the upper second space casing 406. The first walls 150 and 150 'are plate-like members formed of a conductive member. In the space sandwiched between the first wall 150 and the first wall 150 ', a refrigerant is circulated, thereby cooling the electronic component. Note that the first wall 150 and the first wall 150 'separate the first space 101 and the second space 201, but include a connection member insertion portion (not shown) through which a connection member necessary for circuit connection is inserted.

本実施形態では、同一の基準電位で動作する回路部を同一空間に配置することにより、複数のコンバータとの間で発生する共振現象を防止する。具体的には、図１に示す第１回路部１１０、第２回路部２１０をそれぞれ図２（Ｂ）に示す第１空間１０１、第２空間２０１内に配置する。第１回路部１１０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ５と、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の一次側回路部、すなわちトランスＴｒ１の一次側に接続されたブリッジ回路（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４およびダイオードＤ１〜Ｄ４）およびコンデンサＣ２とを含み、図１に示すａ点の電位を基準電位と考えることができる。このように、ＡＣ−ＤＣコンバータ５と第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の一次側回路部とを第１空間１０１内に近接して配置する。更に、第２回路部２１０は、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の二次側回路部、すなわちトランスＴｒ１の二次側に接続された整流回路（ダイオードＤ１１〜Ｄ１４）と、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７と、第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９の一次側回路部、すなわちトランスＴｒ２の一次側に接続されたブリッジ回路（スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８およびダイオードＤ５〜Ｄ８）とを含み、図１に示すｂ点の電位を基準電位と考えることができる。このように、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の二次側回路部と第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９の一次側回路部とを第２空間２０１内に近接して配置する。 In the present embodiment, by arranging circuit portions that operate at the same reference potential in the same space, a resonance phenomenon that occurs between a plurality of converters is prevented. Specifically, the first circuit unit 110 and the second circuit unit 210 shown in FIG. 1 are arranged in the first space 101 and the second space 201 shown in FIG. 2B, respectively. The first circuit unit 110 includes a bridge circuit (switching elements Q1 to Q4 and a diode connected to the primary side circuit unit of the AC-DC converter 5 and the first isolated DC-DC converter 6, that is, the primary side of the transformer Tr1. D1 to D4) and the capacitor C2, and the potential at point a shown in FIG. 1 can be considered as the reference potential. As described above, the AC-DC converter 5 and the primary side circuit portion of the first insulation type DC-DC converter 6 are arranged close to each other in the first space 101. Further, the second circuit unit 210 includes a rectifier circuit (diodes D11 to D14) connected to the secondary side circuit unit of the first isolated DC-DC converter 6, that is, the secondary side of the transformer Tr1, and a non-insulated type. Including a DC-DC converter 7 and a bridge circuit (switching elements Q5 to Q8 and diodes D5 to D8) connected to the primary side of the second isolated DC-DC converter 9, that is, the primary side of the transformer Tr2. The potential at point b shown in FIG. 1 can be considered as the reference potential. As described above, the secondary side circuit portion of the first insulation type DC-DC converter 6 and the primary side circuit portion of the second insulation type DC-DC converter 9 are arranged in the second space 201 in close proximity.

第１回路部１１０は、例えば、第１壁１５０の下面に固定される。図示省略するが、第１回路部１１０は、第１壁１５０に設けられた接続部材挿通部に挿通される接続部材により、第２回路部２１０に接続される。第２回路部２１０は、例えば、第２空間用筐体４０６の第１壁１５０’に固定される。 The first circuit unit 110 is fixed to the lower surface of the first wall 150, for example. Although not shown, the first circuit unit 110 is connected to the second circuit unit 210 by a connection member that is inserted into a connection member insertion unit provided on the first wall 150. For example, the second circuit unit 210 is fixed to the first wall 150 ′ of the second space housing 406.

ここで、本実施形態を適用せずに、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ５を第１空間１０１に、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６を第２空間２０１に分けて配置した場合、コンデンサＣ１とＣ２間を接続するラインに配線インダクタンスが生じるため、各コンバータのスイッチング周波数によってはコンデンサＣ１、配線インダクタンス、コンデンサＣ２の経路で共振電流が流れる虞がある。また、本実施形態を適用せずに、例えば、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６を第１空間１０１に、第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９を第２空間２０１に分けて配置した場合、コンデンサＣ３、配線インダクタンス、コンデンサＣ６の経路で共振電流が流れる虞がある。同様に、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を第１空間１０１に、第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９を第２空間２０１に分けて配置した場合、コンデンサＣ４、配線インダクタンス、コンデンサＣ６の経路で共振電流が流れる虞がある。 Here, without applying this embodiment, for example, when the AC-DC converter 5 is arranged in the first space 101 and the first insulation type DC-DC converter 6 is divided in the second space 201, the capacitor C1 Since a wiring inductance is generated in a line connecting between C2 and C2, a resonance current may flow through the path of the capacitor C1, the wiring inductance, and the capacitor C2 depending on the switching frequency of each converter. Further, for example, the first insulation type DC-DC converter 6 is arranged in the first space 101 and the second insulation type DC-DC converter 9 is arranged in the second space 201 without applying this embodiment. In this case, a resonance current may flow through the path of the capacitor C3, the wiring inductance, and the capacitor C6. Similarly, when the non-insulated DC-DC converter 7 is arranged in the first space 101 and the second isolated DC-DC converter 9 is divided in the second space 201, the paths of the capacitor C4, the wiring inductance, and the capacitor C6 are arranged. There is a possibility that a resonance current flows.

このように、本実施形態は同一の基準電位で動作する回路部を同一空間に収容し、コンバータ間の配線インダクタンスを低減できるように近接配置することで共振現象を防止することができる。また、第１回路部１１０に関しては、ＡＣ−ＤＣコンバータ５のコンデンサＣ１と、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６のコンデンサＣ２は同じライン間に接続されているため、例えばコンデンサＣ１を各コンバータが兼用することにより部品数を削減できる。同様に第２回路部２１０に関しては、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６のコンデンサＣ３と、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７のコンデンサＣ４および第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９のコンデンサＣ６は同じライン間に接続されているため、例えばコンデンサＣ３を各コンバータが兼用することにより部品数を削減できる。 As described above, this embodiment can prevent a resonance phenomenon by accommodating circuit portions operating at the same reference potential in the same space and arranging them close to each other so as to reduce the wiring inductance between the converters. Regarding the first circuit unit 110, the capacitor C1 of the AC-DC converter 5 and the capacitor C2 of the first insulation type DC-DC converter 6 are connected between the same lines. Can also reduce the number of parts. Similarly, regarding the second circuit unit 210, the capacitor C3 of the first insulation type DC-DC converter 6, the capacitor C4 of the non-insulation type DC-DC converter 7, and the capacitor C6 of the second insulation type DC-DC converter 9 are used. Are connected between the same lines, the number of components can be reduced, for example, by using each capacitor as a capacitor C3.

（第１の実施形態の具体例）
図３は、第１の実施形態の具体例を示す斜視図であり、図４は、図３に図示された電力変換装置の分解斜視図である。電力変換装置は、第１空間用筐体４１１と、第２空間用筐体４０６とを有している。第１空間用筐体４１１、第２空間用筐体４０６は、アルミニム合金等の導電性部材により形成されており、図３に示すように、二段に積層されている。図４に示すうに、下段の第１空間用筐体４１１は、内部に第１空間１０１を有し、上段の第２空間用筐体４０６は、内部に第２空間２０１を有する。 (Specific example of the first embodiment)
FIG. 3 is a perspective view showing a specific example of the first embodiment, and FIG. 4 is an exploded perspective view of the power conversion device shown in FIG. 3. The power conversion apparatus includes a first space casing 411 and a second space casing 406. The first space housing 411 and the second space housing 406 are formed of a conductive member such as an aluminum alloy, and are stacked in two stages as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the lower first housing 411 has the first space 101 inside, and the upper second housing 406 has the second space 201 inside.

図３に図示すように、第２空間用筐体４０６の一側面には、端子４２１と端子４２２および端子４２３が設けられている。端子４２１は入力フィルタ４に、端子４２２は第１のＤＣフィルタ８に、端子４２３は第２のＤＣフィルタ１０に接続されている。これらのフィルタは、端子の近傍に配置することによりフィルタと端子までの配線を短くでき筐体内におけるノイズの重畳を防止することができる。そのため第２空間用筐体４０６内に収容されることが望ましいが、第２空間２０１内の実装空間に余裕がない場合は、第１空間用筐体４１１内に収容してもよい。本実施形態では、端子４２１〜端子４２３を第２空間用筐体４０６の一側面に設けたが、第１空間用筐体４１１の側面に設けても構わない。なお、第１空間用筐体４１１の側面には冷媒流入口４２４、冷媒流出口４２５が設けられている。 As illustrated in FIG. 3, a terminal 421, a terminal 422, and a terminal 423 are provided on one side surface of the second space casing 406. The terminal 421 is connected to the input filter 4, the terminal 422 is connected to the first DC filter 8, and the terminal 423 is connected to the second DC filter 10. By arranging these filters in the vicinity of the terminals, the wiring between the filters and the terminals can be shortened, and noise can be prevented from being superimposed in the housing. Therefore, it is desirable to be accommodated in the second space casing 406. However, if there is no room in the mounting space in the second space 201, it may be accommodated in the first space casing 411. In the present embodiment, the terminals 421 to 423 are provided on one side surface of the second space housing 406, but may be provided on the side surface of the first space housing 411. A refrigerant inlet 424 and a refrigerant outlet 425 are provided on the side surface of the first space casing 411.

第２空間用筐体４０６の上面は、上部カバー４０１により密封されている。上部カバー４０１は、鉄またはアルミニウム合金などの金属により形成されている。上部カバー４０１は、ボルト等の締結部材により第２空間用筐体４０６に固定される。 The upper surface of the second space housing 406 is sealed with an upper cover 401. The upper cover 401 is made of a metal such as iron or an aluminum alloy. The upper cover 401 is fixed to the second space casing 406 by a fastening member such as a bolt.

第２空間用筐体４０６の第２空間２０１内には、第２回路部２１０が収容される。なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６のトランスＴｒ１や、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９のトランスＴｒ２は第２空間２０１内に配置してもよく、第１空間１０１等に配置してもよい。また、第２空間２０１内には、入力フィルタ４、ＤＣフィルタ８、ＤＣフィルタ１０、第３回路部３１０が収容されるが、これらの回路は、適宜、第１空間用筐体４１１の第１空間１０１内に配置してもよい。 The second circuit unit 210 is accommodated in the second space 201 of the second space casing 406. Note that the transformer Tr1 of the insulated DC-DC converter 6 and the transformer Tr2 of the insulated DC-DC converter 9 may be arranged in the second space 201, the first space 101, or the like. In addition, the input filter 4, the DC filter 8, the DC filter 10, and the third circuit unit 310 are accommodated in the second space 201. These circuits are appropriately connected to the first space casing 411. You may arrange | position in the space 101. FIG.

第１空間用筐体４１１の第１空間１０１内には、第１回路部１１０が配置される。また、制御回路部４１０と、これを支えるシャーシ４０９とが第１空間１０１内に収容されている。制御回路部４１０は、各コンバータのスイッチング素子を制御する制御回路が実装されている。本実施形態においては、制御回路部４１０を第１空間用筐体４１１内に収容したが、第１回路部１１０の回路規模が大きい場合は第２空間用筐体４０６内に収容しても構わない。第２空間用筐体４０６の底部と第１空間用筐体４１１との間には、カバー４０７が配置されている。なお、カバー４０７は、図２（Ｂ）に示す第１壁１５０を、第２空間用筐体４０６の底部は、図２（Ｂ）に示す第１壁１５０’を形成している。 The first circuit unit 110 is disposed in the first space 101 of the first space casing 411. The control circuit unit 410 and the chassis 409 that supports the control circuit unit 410 are accommodated in the first space 101. The control circuit unit 410 is mounted with a control circuit that controls the switching elements of the converters. In this embodiment, the control circuit unit 410 is accommodated in the first space casing 411. However, if the circuit scale of the first circuit portion 110 is large, it may be accommodated in the second space casing 406. Absent. A cover 407 is disposed between the bottom of the second space housing 406 and the first space housing 411. The cover 407 forms the first wall 150 shown in FIG. 2B, and the bottom of the second space housing 406 forms the first wall 150 'shown in FIG. 2B.

このように、本実施形態は同一の基準電位で動作する回路部を同一空間に近接配置することでコンバータ間の共振現象を防止することができる。 As described above, the present embodiment can prevent the resonance phenomenon between the converters by arranging the circuit units operating at the same reference potential close to each other in the same space.

（第２の実施形態の概要）
図５（Ａ）は、第２の実施形態の概要を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線の断面図である。なお、電力変換装置の回路構成図は、第１の実施形態で示した図１と同様であるのでその説明を省略する。
電力変換装置は、第１空間用筐体４１１と、第２空間用筐体４０６と、新たに第３空間用筐体４０２とを有しており、図示の通り、三段に積層されている。最下段の第１空間用筐体４１１は、内部に第１空間１０１を有し、中段の第２空間用筐体４０６は、内部に第２空間２０１を有し、最上段の第３空間用筐体４０２は、内部に第３空間３０１を有する。 (Outline of the second embodiment)
FIG. 5A is a perspective view showing an outline of the second embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line IIB-IIB in FIG. In addition, since the circuit block diagram of a power converter device is the same as that of FIG. 1 shown in 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted.
The power conversion apparatus includes a first space housing 411, a second space housing 406, and a third space housing 402, which are stacked in three stages as illustrated. . The lowermost first space casing 411 has the first space 101 inside, and the middle second space casing 406 has the second space 201 inside, and is used for the uppermost third space. The housing 402 has a third space 301 inside.

中段の第２空間用筐体４０６と最上段の第３空間用筐体４０２との境界には、第２壁２５０、２５０’が設けられている。第２壁２５０、２５０’は、導電性部材により形成された板状部材である。第２壁２５０と第２壁２５０’で挟まれた空間には、冷媒を流通させ、これにより電子部品を冷却する。なお、第２壁２５０と第２壁２５０’は、第２空間２０１と第３空間３０１を隔てるが、回路接続に必要な接続部材を挿通する接続部材挿通部を備えている。また、第１壁１５０と第１壁１５０’は、第１空間１０１と第２空間２０１を隔てるが、回路接続に必要な接続部材を挿通する不図示の接続部材挿通部を備えている。 Second walls 250 and 250 ′ are provided at the boundary between the middle second space casing 406 and the uppermost third space casing 402. The second walls 250 and 250 'are plate-like members formed of a conductive member. In the space sandwiched between the second wall 250 and the second wall 250 ', a refrigerant is circulated, thereby cooling the electronic component. The second wall 250 and the second wall 250 ′ separate the second space 201 and the third space 301, but are provided with a connection member insertion portion for inserting a connection member necessary for circuit connection. Further, the first wall 150 and the first wall 150 ′ are provided with a connection member insertion portion (not shown) through which a connection member necessary for circuit connection is inserted, while separating the first space 101 and the second space 201.

本実施形態では、同一の基準電位で動作する回路部を同一空間に配置することにより、複数のコンバータとの間で発生する共振現象を防止するとともに異なる電位間の絶縁性を向上する。具体的には、図１に示す第１回路部１１０、第２回路部２１０、第３回路部３１０をそれぞれ図５（Ｂ）に示す第１空間１０１、第２空間２０１、第３空間３０１内に配置する。このように、第１の実施形態と同様に、ＡＣ−ＤＣコンバータ５と第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の一次側回路部とを第１空間１０１内に近接して配置し、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の二次側回路部と第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９の一次側回路部とを第２空間２０１内に近接して配置する。更に、第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９の二次側回路部、すなわちトランスＴｒ２の二次側に接続された整流回路（スイッチング素子Ｑ２３〜Ｑ２４、ダイオードＤ２３〜Ｄ２４およびチョークコイルＬ３〜Ｌ４）を第３空間３０１に配置する。 In the present embodiment, by arranging circuit portions that operate at the same reference potential in the same space, a resonance phenomenon occurring between a plurality of converters can be prevented and insulation between different potentials can be improved. Specifically, the first circuit unit 110, the second circuit unit 210, and the third circuit unit 310 shown in FIG. 1 are respectively in the first space 101, the second space 201, and the third space 301 shown in FIG. To place. As described above, similarly to the first embodiment, the AC-DC converter 5 and the primary-side circuit unit of the first insulation type DC-DC converter 6 are arranged close to each other in the first space 101, and the first The secondary-side circuit portion of the isolated DC-DC converter 6 and the primary-side circuit portion of the second isolated DC-DC converter 9 are disposed in the second space 201 close to each other. Furthermore, a rectifier circuit (switching elements Q23 to Q24, diodes D23 to D24 and choke coils L3 to L4) connected to the secondary side circuit portion of the second insulation type DC-DC converter 9, that is, the secondary side of the transformer Tr2. Is arranged in the third space 301.

第３回路部３１０は第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９のカレントダブラ整流回路であり、他のコンバータと接続されていないが、大電流を扱う回路部のため、整流回路を複数用意し並列接続することが考えられ、整流回路同士間での共振現象が懸念される。更に、第１回路部１１０、第２回路部２１０と異なる電位で動作するため、絶縁性を確保する上で第３空間３０１に収容する。第３回路部３１０は、例えば、第３空間用筐体４０２の下面の第２壁２５０’に固定される。図示省略するが、第３回路部３１０は、第２壁２５０、２５０’に設けられた接続部材挿通部に挿通される接続部材により、第２回路部２１０に接続される。 The third circuit unit 310 is a current doubler rectifier circuit of the second isolated DC-DC converter 9 and is not connected to other converters. However, since the circuit unit handles a large current, a plurality of rectifier circuits are prepared in parallel. There is concern about the resonance phenomenon between the rectifier circuits. Furthermore, since it operates at a potential different from that of the first circuit unit 110 and the second circuit unit 210, it is accommodated in the third space 301 in order to ensure insulation. The third circuit unit 310 is fixed to the second wall 250 ′ on the lower surface of the third space housing 402, for example. Although not shown, the third circuit unit 310 is connected to the second circuit unit 210 by a connection member that is inserted into a connection member insertion unit provided in the second walls 250 and 250 ′.

（第２の実施形態の具体例）
図６は、電力変換装置の第２の実施形態の具体例を示す斜視図であり、図７は、図６に図示された電力変換装置の分解斜視図である。電力変換装置は、第１空間用筐体４１１と、第２空間用筐体４０６と、第３空間用筐体４０２とを有している。第１から第３用筐体４１１、４０６、４０２は、アルミニム合金等の導電性部材により形成されており、図示の通り、三段に積層されている。図７に示されるように、最下段の第１空間用筐体４１１は、内部に第１空間１０１を有し、中段の第２空間用筐体４０６は、内部に第２空間２０１を有し、最上段の第３空間用筐体４０２は、内部に第３空間３０１を有する。 (Specific example of the second embodiment)
FIG. 6 is a perspective view illustrating a specific example of the second embodiment of the power conversion device, and FIG. 7 is an exploded perspective view of the power conversion device illustrated in FIG. 6. The power conversion device includes a first space casing 411, a second space casing 406, and a third space casing 402. The first to third housings 411, 406, and 402 are formed of a conductive member such as an aluminum alloy, and are stacked in three stages as illustrated. As shown in FIG. 7, the lowermost first space housing 411 has the first space 101 inside, and the middle second space housing 406 has the second space 201 inside. The uppermost third space housing 402 has a third space 301 inside.

図６に図示されるように、第３空間用筐体４０２の一側面には、端子４２１と端子４２２および端子４２３が設けられている。端子４２１は入力フィルタ４に、端子４２２は第１のＤＣフィルタ８に、端子４２３は第２のＤＣフィルタ１０に接続されている。これらのフィルタは、端子の近傍に配置することによりフィルタと端子までの配線を短くでき筐体内におけるノイズの重畳を防止することができる。そのため第３空間用筐体４０２内に収容されることが望ましいが、第３回路部３１０は前述の通り大電流を扱うため回路規模が大きくなり易い。第１空間用筐体４１１内または第２空間用筐体４０６内に収容される。本実施形態では、端子４２１から端子４２３を第３空間用筐体４０２の一側面に設けたが、第１空間用筐体４１１または第２空間用筐体４０６の側面に設けても構わない。なお、第１空間用筐体４１１の側面には冷媒流入口４２４、冷媒流出口４２５が設けられている。 As illustrated in FIG. 6, a terminal 421, a terminal 422, and a terminal 423 are provided on one side surface of the third space housing 402. The terminal 421 is connected to the input filter 4, the terminal 422 is connected to the first DC filter 8, and the terminal 423 is connected to the second DC filter 10. By arranging these filters in the vicinity of the terminals, the wiring between the filters and the terminals can be shortened, and noise can be prevented from being superimposed in the housing. Therefore, it is desirable to be accommodated in the third space housing 402. However, since the third circuit unit 310 handles a large current as described above, the circuit scale tends to be large. It is accommodated in the first space casing 411 or the second space casing 406. In this embodiment, the terminals 421 to 423 are provided on one side surface of the third space housing 402, but may be provided on the side surface of the first space housing 411 or the second space housing 406. A refrigerant inlet 424 and a refrigerant outlet 425 are provided on the side surface of the first space casing 411.

第３空間用筐体４０２の上面は、上部カバー４０１により密封されている。上部カバー４０１は、鉄またはアルミニウム合金などの金属により形成されている。上部カバー４０１は、ボルト等の締結部材により第３空間用筐体４０２に固定される。 The upper surface of the third space housing 402 is sealed with an upper cover 401. The upper cover 401 is made of a metal such as iron or an aluminum alloy. The upper cover 401 is fixed to the third space housing 402 by a fastening member such as a bolt.

第３空間用筐体４０２の第３空間３０１内には、第３回路部３１０が配置される。なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９のトランスＴｒ２は第３空間３０１内に配置するのが適切であるが、第２空間２０１等に配置してもよい。第２空間用筐体４０６の第２空間２０１内には、第２回路部２１０が収容される。なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６のトランスＴｒ１は第２空間２０１内に配置してもよく、第１空間１０１等に配置してもよい。第３空間用筐体４０２の底部と第２空間用筐体４０６との間には、カバー４０３が配置されている。なお、カバー４０７は、図５（Ｂ）に示す第２壁２５０を、第３空間用筐体４０２の底部は、図５（Ｂ）に示す第２壁２５０’を形成している。 The third circuit unit 310 is disposed in the third space 301 of the third space housing 402. Note that the transformer Tr2 of the insulated DC-DC converter 9 is appropriately disposed in the third space 301, but may be disposed in the second space 201 or the like. The second circuit unit 210 is accommodated in the second space 201 of the second space casing 406. Note that the transformer Tr1 of the insulated DC-DC converter 6 may be disposed in the second space 201, or may be disposed in the first space 101 or the like. A cover 403 is disposed between the bottom of the third space housing 402 and the second space housing 406. The cover 407 forms the second wall 250 shown in FIG. 5B, and the bottom of the third space housing 402 forms the second wall 250 'shown in FIG. 5B.

第１空間用筐体４１１の第１空間１０１内には、第１回路部１１０を配置する。また、制御回路部４１０と、これを支えるシャーシ４０９とが第１空間１０１内に収容される。制御回路部４１０は、第１回路部１１０から第３回路部３１０のスイッチング素子を制御する制御回路が実装される。本実施形態においては、制御回路部４１０を第１空間用筐体４１１内に収容したが、第１回路部１１０の回路規模が大きい場合は第２空間用筐体４０６内または第３空間用筐体４０２内に収容しても良い。第２空間用筐体４０６の底部と第１空間用筐体４１１との間には、カバー４０７が配置される。 The first circuit unit 110 is disposed in the first space 101 of the first space casing 411. In addition, the control circuit unit 410 and the chassis 409 that supports the control circuit unit 410 are accommodated in the first space 101. The control circuit unit 410 is mounted with a control circuit that controls the switching elements of the first circuit unit 110 to the third circuit unit 310. In the present embodiment, the control circuit unit 410 is housed in the first space housing 411. However, if the circuit size of the first circuit unit 110 is large, the control circuit portion 410 is housed in the second space housing 406 or the third space housing. You may accommodate in the body 402. FIG. A cover 407 is disposed between the bottom of the second space housing 406 and the first space housing 411.

このように、本実施形態では同一の基準電位で動作する回路部を同一空間に収容し、コンバータ間の配線インダクタンスを低減できるように近接配置することで共振現象を防止することができる。また、異なる電位毎に空間を分けて回路部を収容することにより各回路部間の絶縁性を確保した上で高密度に実装した電力変換装置を実現できる。 Thus, in the present embodiment, the resonance phenomenon can be prevented by accommodating circuit portions operating at the same reference potential in the same space and arranging them close to each other so as to reduce the wiring inductance between the converters. Further, by accommodating the circuit portions by dividing the space for each different potential, it is possible to realize a power conversion device that is mounted with high density while ensuring insulation between the circuit portions.

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電力変換装置は、交流電源１の電圧を第１の直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ５と、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換し、蓄電池２を充電する第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６と、蓄電池２と蓄電池３との間で電圧変換を行う第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９と、第１空間用筐体４１１と、第２空間用筐体４０６と、を備える。第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、トランスＴｒ１と、トランスＴｒ１の一次側に接続された一次側回路部と、トランスＴｒ１の二次側に接続された二次側回路部とを有する。第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９は、トランスＴｒ２と、トランスＴｒ２の一次側に接続された一次側回路部と、トランスＴｒ２の二次側に接続された二次側回路部とを有する。第１空間用筐体４１１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ５と第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の一次側回路部とが配置される第１空間１０１を形成する。第２空間用筐体４０６は、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の二次側回路部と第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９の一次側回路部が配置される第２空間２０１を形成する。これによれば、コンバータ間の共振現象を抑えるとともに絶縁性を確保し、高密度に実装した電力変換装置を提供することができる。 According to the embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The power converter is an AC-DC converter 5 that converts the voltage of the AC power supply 1 to a first DC voltage, and a first DC voltage that converts the first DC voltage to a second DC voltage and charges the storage battery 2. 1 insulation type DC-DC converter 6, 2nd insulation type DC-DC converter 9 which performs voltage conversion between storage battery 2 and storage battery 3, 1st case 411, and 2nd case And a body 406. The first insulation type DC-DC converter 6 includes a transformer Tr1, a primary circuit unit connected to the primary side of the transformer Tr1, and a secondary circuit unit connected to the secondary side of the transformer Tr1. The second insulation type DC-DC converter 9 includes a transformer Tr2, a primary circuit unit connected to the primary side of the transformer Tr2, and a secondary circuit unit connected to the secondary side of the transformer Tr2. The first space housing 411 forms a first space 101 in which the AC-DC converter 5 and the primary side circuit portion of the first insulation type DC-DC converter 6 are arranged. The second space casing 406 includes a second space 201 in which the secondary side circuit portion of the first insulation type DC-DC converter 6 and the primary side circuit portion of the second insulation type DC-DC converter 9 are arranged. Form. According to this, it is possible to provide a power conversion device that suppresses a resonance phenomenon between converters and secures insulation and is mounted at a high density.

（２）電力変換装置において、第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９の二次側回路部が配置される第３空間３０１を形成する第３空間用筐体４０２を更に備えた。これにより、大電流を扱う回路部の共振現象を抑えて、且つ、各回路部の絶縁性を確保することができる。 (2) The power converter further includes a third space housing 402 that forms a third space 301 in which the secondary circuit portion of the second insulation type DC-DC converter 9 is disposed. Thereby, the resonance phenomenon of the circuit unit that handles a large current can be suppressed and the insulation of each circuit unit can be ensured.

（３）電力変換装置において、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の二次側回路部と第１の蓄電池２との間に非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を備え、第２空間用筐体４０６に非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を配置した。これにより、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を適切に配置することができる。 (3) In the power converter, the non-insulated DC-DC converter 7 is provided between the secondary circuit portion of the first insulated DC-DC converter 6 and the first storage battery 2, and the second space enclosure. A non-insulated DC-DC converter 7 is disposed on the body 406. Thereby, the non-insulated DC-DC converter 7 can be appropriately disposed.

（４）電力変換装置において、第１の蓄電池２と第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９の一次側回路部との間に非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を備え、第２空間用筐体４０６に非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を配置した。これにより、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を適切に配置することができる。 (4) The power converter includes a non-insulated DC-DC converter 7 between the first storage battery 2 and the primary side circuit portion of the second isolated DC-DC converter 9, and a second space casing. A non-insulated DC-DC converter 7 is arranged at 406. Thereby, the non-insulated DC-DC converter 7 can be appropriately disposed.

（５）電力変換装置において、第１の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ６の二次側回路部と第１の蓄電池２との間であって、第１の蓄電池２と第２の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ９の一次側回路部との間に非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を備え、第２空間用筐体４０６に非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を配置した。これにより、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ７を適切に配置することができる。 (5) In the power conversion device, the first storage battery 2 and the second insulation type DC- are between the secondary circuit portion of the first insulation type DC-DC converter 6 and the first storage battery 2. The non-insulated DC-DC converter 7 is provided between the primary side circuit portion of the DC converter 9 and the non-insulated DC-DC converter 7 is disposed in the second space casing 406. Thereby, the non-insulated DC-DC converter 7 can be appropriately disposed.

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are not impaired. . Moreover, it is good also as a structure which combined the above-mentioned embodiment and a some modification.

１交流電源
２、３蓄電池
４入力フィルタ
８、１０ＤＣフィルタ
５ＡＣ−ＤＣコンバータ
６、９絶縁型ＤＣ-ＤＣコンバータ
７非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０１第１空間
２０１第２空間
３０１第３空間
１１０第１回路部
２１０第２回路部
３１０第３回路部
１５０、１５０’ 第１壁
２５０、２５０’ 第２壁
４０１、４０３、４０７カバー
４０２、４０６、４１１筐体
４０９シャーシ
４２１〜４２３端子
Ｃ１〜Ｃ４、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ５１コンデンサ
Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ４１、Ｃ４２ラインバイパスコンデンサ
Ｃｒ１、Ｃｒ２共振コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ１０、Ｄ２３〜Ｄ２５逆並列ダイオード
Ｌ１〜Ｌ４チョークコイル
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ４１、Ｌ５１インダクタ
ＬＦ１、ＬＦ２コモンモードコイル
Ｌｒ１、Ｌｒ２共振インダクタ
Ｎ１〜Ｎ４トランス巻線
Ｑ１〜Ｑ１１、Ｑ２３〜Ｑ２５スイッチング素子
Ｔｒ１、Ｔｒ２トランス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2, 3 Storage battery 4 Input filter 8, 10 DC filter 5 AC-DC converter 6, 9 Insulation type DC-DC converter 7 Non-insulation type DC-DC converter 101 1st space 201 2nd space 301 3rd space 110 First circuit part 210 Second circuit part 310 Third circuit part 150, 150 ′ First wall 250, 250 ′ Second wall 401, 403, 407 Cover 402, 406, 411 Case 409 Chassis 421-423 Terminals C1-C4 C6, C7, C51 Capacitors C11, C12, C41, C42 Line bypass capacitors Cr1, Cr2 Resonant capacitors D1-D10, D23-D25 Anti-parallel diodes L1-L4 Choke coils L11, L12, L41, L51 Inductors LF1, LF2 Common mode Coils Lr1, Lr2 Resonant inductor N ~N4 transformer winding Q1~Q11, Q23~Q25 switching elements Tr1, Tr2 trans

Claims

An AC-DC converter that converts an AC power supply voltage into a first DC voltage;
A first transformer, a primary circuit connected to a primary side of the first transformer, and a secondary circuit connected to a secondary side of the first transformer, the first transformer A first isolated DC-DC converter that converts the direct current voltage of the first storage battery into a second direct current voltage and charges the first storage battery;
A first transformer connected to a primary side of the second transformer; a secondary circuit connected to a secondary side of the second transformer; A second insulation type DC-DC converter that performs voltage conversion between the storage battery and the second storage battery;
A first space housing having a first wall forming a first space in which the AC-DC converter and the primary side circuit portion of the first insulation type DC-DC converter are disposed;
A second wall forming a second space in which the secondary circuit portion of the first isolated DC-DC converter and the primary circuit portion of the second isolated DC-DC converter are disposed; A power conversion device comprising: a second space housing facing the first wall .

The power conversion device according to claim 1,
A power converter that distributes a refrigerant in a space sandwiched between the first wall of the first space casing and the second wall of the second space casing.

In the power converter device according to claim 1 or 2 ,
Forming a third space in which the secondary circuit portion of the second insulation type DC-DC converter is disposed, and having a third wall separated from the first space housing or the second space housing; A power conversion device further comprising a third space housing.

In the power converter device as described in any one of Claim 1- Claim 3 ,
A non-insulated DC-DC converter is provided between the secondary circuit portion of the first isolated DC-DC converter and the first storage battery;
A power conversion device in which the non-insulated DC-DC converter is disposed in the second space casing.

In the power converter device as described in any one of Claim 1- Claim 3 ,
A non-insulated DC-DC converter is provided between the first storage battery and the primary circuit portion of the second insulated DC-DC converter,
A power conversion device in which the non-insulated DC-DC converter is disposed in the second space casing.

In the power converter device as described in any one of Claim 1- Claim 3 ,
The primary side of the first storage battery and the second insulation type DC-DC converter between the secondary circuit section of the first insulation type DC-DC converter and the first storage battery. A non-insulated DC-DC converter is provided between the circuit section and
A power conversion device in which the non-insulated DC-DC converter is disposed in the second space casing.