JP6926249B2 - Voltage converters, electrical systems, automobiles, and related manufacturing methods - Google Patents

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Description

本発明は、電圧変換器、電気システム、自動車、及び関連する製造方法に関する。 The present invention relates to voltage converters, electrical systems, automobiles, and related manufacturing methods.

電圧変換器であって、
−第１及び第２バスバーと、
−少なくとも１つの電力モジュールと、
を有するタイプの電圧変換器であって、
前記電力モジュールは、
−少なくとも１対の第１及び第２コマンド可能スイッチであって、２つの主端子と、前記２つの主端子間において前記コマンド可能スイッチを選択的に開閉するための制御端子とをそれぞれ有し、前記第１コマンド可能スイッチの前記第１主端子が前記第１バスバーに接続され、前記第２コマンド可能スイッチの前記第２主端子が前記第２バスバーに接続されている、第１及び第２コマンド可能スイッチと、
−コマンド可能スイッチの各対に対する第３バスバーであって、前記第１コマンド可能スイッチの第２主端子及び前記第２コマンド可能スイッチの前記第１主端子が接続される第３バスバーと、
−前記第１及び第２バスバーにそれぞれ接続される第１及び第２端子を有する少なくとも１つのキャパシタと、を有する、電圧変換器を使用することが知られている。 It ’s a voltage converter,
-The first and second busbars,
-At least one power module and
A type of voltage converter that has
The power module
-At least a pair of first and second commandable switches, each having two main terminals and a control terminal for selectively opening and closing the commandable switch between the two main terminals. The first and second commands in which the first main terminal of the first commandable switch is connected to the first bus bar and the second main terminal of the second commandable switch is connected to the second bus bar. Possible switch and
− A third busbar for each pair of commandable switches, the third busbar to which the second main terminal of the first commandable switch and the first main terminal of the second commandable switch are connected.
-It is known to use a voltage transducer having at least one capacitor having first and second terminals connected to the first and second busbars, respectively.

第１及び第２バスバーは、高いＤＣ供給電圧を受けることが意図されている。単数又は複数のキャパシタの役割は、この供給電圧をフィルタリングすることである。フィルタリングを有効にすべく、単数又は複数のキャパシタは、少なくとも５００マイクロファラッドに等しい高い静電容量を有するとともに、供給電圧が印加される第１及び第２バスバーの端部に近接して配置されたキャパシタブロックに配置される。 The first and second busbars are intended to receive a high DC supply voltage. The role of the single or multiple capacitors is to filter this supply voltage. To enable filtering, one or more capacitors have a high capacitance equal to at least 500 microfarads and are placed close to the ends of the first and second busbars to which the supply voltage is applied. Placed in a block.

本発明の目的は、供給電圧のフィルタリングを向上させた電圧変換器を提案することである。 An object of the present invention is to propose a voltage converter with improved filtering of supply voltage.

この目的のために、上述のタイプの電圧変換器において、キャパシタが各電力モジュールに設けられ、前記キャパシタは、少なくとも５００マイクロファラッド、好適には少なくとも５６０マイクロファラッドの値を有するとともに、前記コマンド可能スイッチに十分に近接して配置されることにより、前記バスバーが、コマンド可能スイッチの各対に対して、前記キャパシタの前記第１端子から２つの前記コマンド可能スイッチのそれぞれを連続して通過して前記キャパシタの前記第２端子で終端する導電性パスを画定し、前記導電性パスは、最大で４０ナノヘンリー、好適には最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有することを特徴とするものが提案される。 To this end, in a voltage converter of the type described above, a capacitor is provided in each power module, the capacitor having a value of at least 500 microfarads, preferably at least 560 microfarads, and sufficient for the commandable switch. By being placed in close proximity to, the bus bar passes through each of the two commandable switches from the first terminal of the capacitor to each pair of commandable switches in succession to the capacitor. A conductive path terminating at the second terminal is defined, and the conductive path is proposed to have an inductance of up to 40 nanohenries, preferably up to 30 nanohenries.

本発明によれば、キャパシタを各電力モジュールの前記コマンド可能スイッチに可能な限り近接して配置することにより、フィルタリングを改善できる。この解決策は、キャパシタブロックの他に、セラミックキャパシタ等の小型のキャパシタを電力モジュールに近接して追加配置することにより構成され得る解決策よりはるかに有益である。具体的には、本発明が提案する解決策は、電子部品の点数、ひいては電圧変換器のコスト及び大きさを制限しつつ、同時に同じ結果を達成することができる。 According to the present invention, filtering can be improved by placing the capacitors as close as possible to the commandable switch of each power module. This solution is far more beneficial than the solution that can be configured by additionally arranging small capacitors such as ceramic capacitors in close proximity to the power module in addition to the capacitor block. Specifically, the solution proposed by the present invention can achieve the same result while limiting the number of electronic components and thus the cost and size of the voltage converter.

選択的に、各導電性パスは、最大で１００ｍｍ、好適には最大で７０ｍｍの長さを有する。 Optionally, each conductive path has a length of up to 100 mm, preferably up to 70 mm.

同じく選択的に、各電力モジュールの前記コマンド可能スイッチのそれぞれは、前記キャパシタがセンタリングされる軸から、１０乃至３０ｍｍ、好適には１５乃至２５ｍｍの距離を置いて配置される。 Also selectively, each of the commandable switches of each power module is located at a distance of 10 to 30 mm, preferably 15 to 25 mm from the axis on which the capacitor is centered.

同じく選択的に、前記電圧変換器は、単数又は複数の前記電力モジュール及び対応する単数又は複数の前記キャパシタを包囲する水平周縁部を有するヒートシンクハウジングを更に有し、前記ヒートシンクハウジングは、前記水平周縁部に空気入口開口を有するとともに、中央に下向きの空気出口開口を有し、単数又は複数の前記キャパシタは、前記コマンド可能スイッチよりも、前記空気出口開口を通る鉛直軸に近接して配置される。 Similarly, selectively, the voltage converter further comprises a heat sink housing having a single or plurality of the power modules and a horizontal peripheral edge surrounding the corresponding single or a plurality of the capacitors, wherein the heat sink housing comprises the horizontal peripheral edge. The capacitor has an air inlet opening in the portion and a downward air outlet opening in the center, and the one or more capacitors are arranged closer to the vertical axis passing through the air outlet opening than the commandable switch. ..

同じく選択的に、各対の前記コマンド可能スイッチは、チョッピングアームを形成するように配設される。 Also selectively, each pair of commandable switches is arranged to form a chopping arm.

同じく選択的に、前記電圧変換器は、２対のコマンド可能スイッチをそれぞれ有する３つの電力モジュールを有する。 Also selectively, the voltage converter has three power modules, each with two pairs of commandable switches.

同様に提案されるものは、電気システムであって、
−本発明による電圧変換器と、
−前記電力モジュールにそれぞれ対応付けられる相を有する電気モータと、
を有する電気システムであって、前記電気モータの各相は、対応する前記電力モジュールの２つの前記第３バスバーにそれぞれ接続される２つの端部を有する、電気システムである。 Also proposed is an electrical system,
− With the voltage converter according to the present invention,
-An electric motor having a phase associated with each of the power modules,
Each phase of the electric motor is an electrical system having two ends, each connected to two said third busbars of the corresponding power module.

選択的に、前記電気モータは、自動車の車輪を駆動するように設計される。 Optionally, the electric motor is designed to drive the wheels of an automobile.

同様に提案されるものは、本発明による電気システムを有する自動車である。 Also proposed is an automobile having an electrical system according to the present invention.

同様に提案されるものは、本発明による電圧変換器を製造するための方法であって、
−各電力モジュールに対して、対応する前記キャパシタの位置を決定するステップであって、前記位置が前記コマンド可能スイッチに十分に近接していることにより、前記バスバーは、前記コマンド可能スイッチの各対に対して、前記キャパシタの前記第１端子から前記２つのコマンド可能スイッチのそれぞれを連続的に通過して前記キャパシタの前記第２端子で終端する導電性パスを画定し、前記導電性パスは、最大で４０ナノヘンリー、好適には最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有する、ステップと、
−各電力モジュールについて、対応する前記キャパシタを決定された前記位置に配置することにより、前記電圧変換器を製造するステップと、
を備える、方法である。 Also proposed is a method for manufacturing a voltage transducer according to the invention.
-For each power module, the step of determining the position of the corresponding capacitor, where the position is sufficiently close to the commandable switch, causes the busbar to be paired with the commandable switch. On the other hand, a conductive path is defined which continuously passes through each of the two commandable switches from the first terminal of the capacitor and terminates at the second terminal of the capacitor. With an inductance of up to 40 nano-henries, preferably up to 30 nano-henries,
-For each power module, the step of manufacturing the voltage converter by placing the corresponding capacitor in the determined position.
Is a method.

本発明を実施する電圧変換器を有する電気システムの回路図。A circuit diagram of an electrical system having a voltage converter that implements the present invention. 電圧変換器に配置された電力モジュール及び対応するキャパシタの三次元図。Three-dimensional view of the power module and corresponding capacitor placed in the voltage converter. キャパシタのみの三次元図。Three-dimensional view of capacitors only. キャパシタを省略した電力モジュールの三次元図。A three-dimensional diagram of a power module without a capacitor. 電圧変換器の三次元図。Three-dimensional view of the voltage converter. 電圧変換器を製造するための方法のステップを示すブロック図。A block diagram showing the steps of a method for manufacturing a voltage converter.

本発明を実施する電気システム１００について、図１を参照して説明する。 The electric system 100 for carrying out the present invention will be described with reference to FIG.

電気システム１００は、例えば自動車に設置されることが意図されている。 The electrical system 100 is intended to be installed, for example, in an automobile.

電気システム１００は、例えば２０Ｖ乃至１００Ｖ、例えば４８ＶのＤＣ電圧Ｕを供給するように設計された電源１０２を有する。電源１０２は、例えばバッテリを有する。 The electrical system 100 has a power supply 102 designed to supply a DC voltage U of, for example, 20V to 100V, for example 48V. The power supply 102 has, for example, a battery.

電気システム１００は、複数の相（図示せず）を有する電気機械１３０を更に有する。これらの相は、それぞれの相電圧を有することが意図されている。 The electrical system 100 further comprises an electrical machine 130 having a plurality of phases (not shown). These phases are intended to have their respective phase voltages.

電気システム１００は、ＤＣ電圧Ｕと相電圧との変換を実行するように電源１０２と電気機械１３０との間に接続された電圧変換器１０４を更に有する。 The electrical system 100 further includes a voltage converter 104 connected between the power supply 102 and the electromechanical machine 130 to perform a conversion between the DC voltage U and the phase voltage.

電圧変換器１０４は、正バスバー１０６と負バスバー１０８とを有し、これらは、ＤＣ電圧Ｕを受けるように電源１０２に接続されることが意図されている。正バスバー１０６は高電位を受け、負バスバー１０８は低電位を受ける。 The voltage converter 104 has a positive bus bar 106 and a negative bus bar 108, which are intended to be connected to the power supply 102 to receive the DC voltage U. The positive bus bar 106 receives a high potential and the negative bus bar 108 receives a low potential.

電圧変換器１０４は、単数又は複数の相バスバー１２２を有する少なくとも１つの電力モジュール１１０を更に有する。単数又は複数の相バスバー１２２は、電気機械１３０の単数又は複数の相にそれぞれ接続されることで、そのそれぞれの相電圧を提供することが意図されている。 The voltage converter 104 further comprises at least one power module 110 having one or more phase bus bars 122. The singular or plural phase busbars 122 are intended to provide their respective phase voltages by being connected to the singular or plural phases of the electromechanical machine 130, respectively.

説明例において、電圧変換器１０４は、３つの電力モジュール１１０を有し、各電力モジュール１１０は、電気機械１３０の２つの相に接続される２つの相バスバー１２２を有する。 In an example, the voltage converter 104 has three power modules 110, each power module 110 having two phase busbars 122 connected to two phases of the electromechanical machine 130.

より正確には、説明例において、電気機械１３０は、２つの三相システムを有する。各三相システムは、３つの相を有するとともに、１２０°で互いに電気的に相オフセットされることが意図されている。好適には、電力モジュール１１０の第１相バスバー１２２は、第１三相システムの３つの相にそれぞれ接続される。また、電力モジュール１１０の第２相バスバー１２２は、第２三相システムの３つの相にそれぞれ接続される。 More precisely, in the illustrated example, the electromechanical machine 130 has two three-phase systems. Each three-phase system has three phases and is intended to be electrically phase offset from each other at 120 °. Preferably, the first phase busbar 122 of the power module 110 is connected to each of the three phases of the first three phase system. Further, the second phase bus bar 122 of the power module 110 is connected to each of the three phases of the second and third phase systems.

各電力モジュール１１０は、各相バスバー１２２について、ハイサイドスイッチ１１２とローサイドスイッチ１１４とを有する。ハイサイドスイッチ１１２は、正バスバー１０６と相バスバー１２２との間に接続され、ローサイドスイッチ１１４は、相バスバー１２２と負バスバー１０８との間に接続される。したがって、スイッチ１１２、１１４は、相バスバー１２２がセンタータップを形成するチョッピングアームを形成するように配設される。 Each power module 110 has a high side switch 112 and a low side switch 114 for each phase bus bar 122. The high side switch 112 is connected between the positive bus bar 106 and the phase bus bar 122, and the low side switch 114 is connected between the phase bus bar 122 and the negative bus bar 108. Therefore, the switches 112 and 114 are arranged such that the phase bus bar 122 forms a chopping arm that forms a center tap.

各スイッチ１１２、１１４は、第１及び第２主端子１１６、１１８と、制御端子１２０とを有する。制御端子１２０は、適用される制御信号に応じて、２つの主端子１１６、１１８の間でスイッチ１１２、１１４を選択的に開閉することが意図されている。好適には、スイッチ１１２、１１４は、制御端子１２０を形成するゲートと、主端子１１６、１１８をそれぞれ形成するドレイン及びソースとを有する、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴｓ）等のトランジスタである。 Each switch 112, 114 has first and second main terminals 116, 118 and a control terminal 120. The control terminal 120 is intended to selectively open and close switches 112, 114 between the two main terminals 116, 118, depending on the control signal applied. Preferably, the switches 112 and 114 are transistors such as metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) having a gate forming the control terminal 120 and a drain and a source forming the main terminals 116 and 118, respectively. ..

説明例において、スイッチ１１２、１１４は、例えば実質的に長方形のプレートであって上面及び下面を有するプレートの形状をそれぞれ有する。第１主端子１１６は下面を覆って延び、第２主端子１１８は上面を覆って延びる。更に、下面はヒートシンク面を形成する。 In the explanatory example, the switches 112 and 114 have the shape of a plate having, for example, a substantially rectangular plate having an upper surface and a lower surface, respectively. The first main terminal 116 extends over the lower surface, and the second main terminal 118 extends over the upper surface. Further, the lower surface forms a heat sink surface.

電圧変換器１０４は、各電力モジュール１１０について、正端子１２６と負端子１２８とを有するキャパシタ１２４を更に有する。正端子１２６及び負端子１２８は、正バスバー１０６及び負バスバー１０８にそれぞれ接続される。 The voltage converter 104 further includes a capacitor 124 having a positive terminal 126 and a negative terminal 128 for each power module 110. The positive terminal 126 and the negative terminal 128 are connected to the positive bus bar 106 and the negative bus bar 108, respectively.

正バスバー１０６、負バスバー１０８、及び相バスバー１２２は、少なくとも１Ａの電力に耐えるように設計された剛性要素であることを理解されたい。これらは、好適には少なくとも１ｍｍの厚さを有する。 It should be understood that the positive busbar 106, the negative busbar 108, and the phase busbar 122 are rigid elements designed to withstand at least 1 A of power. They preferably have a thickness of at least 1 mm.

更に、説明例において、電気機械１３０は、オルタネータ及び電気モータ機能を同時に有している。より具体的には、自動車は、出力軸を有する熱燃焼機関（図示せず）を更に有する。出力軸には、電気機械１３０がベルト（図示せず）を介して接続される。熱燃焼機関は、その出力軸を介して自動車の車輪を駆動することが意図されている。したがって、オルタネータモードでの動作中、電気機械は、出力軸の回転から電源１０２の方向に電気エネルギーを供給する。この時、電圧変換器１０４は、整流器として動作する。電気モータモードでの動作中、電気機械は、（熱燃焼機関に加えて、又はこれに代えて）出力軸を駆動する。この時、電圧変換器１０４は、インバータとして動作する。 Further, in the explanatory example, the electric machine 130 has an alternator and an electric motor function at the same time. More specifically, the vehicle further has a thermal combustion engine (not shown) with an output shaft. An electric machine 130 is connected to the output shaft via a belt (not shown). The heat combustion engine is intended to drive the wheels of an automobile through its output shaft. Therefore, during operation in the alternator mode, the electromechanical machine supplies electrical energy in the direction of the power supply 102 from the rotation of the output shaft. At this time, the voltage converter 104 operates as a rectifier. While operating in the electric motor mode, the electromechanical drive the output shaft (in addition to or in place of the thermal combustion engine). At this time, the voltage converter 104 operates as an inverter.

電気機械１３０は、例えば、自動車のトランスミッション又はクラッチに、或いはオルタネータの代わりに配置される。 The electromechanical machine 130 is arranged, for example, in a transmission or clutch of an automobile, or in place of an alternator.

以下の説明において、電圧変換器１０４の諸要素の構造及び配置を、「Ｈ」が上方を示し「Ｂ」が下方を示す鉛直方向Ｈ‐Ｂを基準としてより詳細に説明する。 In the following description, the structure and arrangement of the various elements of the voltage converter 104 will be described in more detail with reference to the vertical direction BB in which "H" indicates the upper side and "B" indicates the lower side.

図２を参照すると、説明例において、バスバー１０６，１０８、１２２は、互いに隣接して延びる水平方向の同一平面にある平面部分２０２、２０４、２０６をそれぞれ有している。 Referring to FIG. 2, in the explanatory example, the bus bars 106, 108, 122 have plane portions 202, 204, 206, respectively, which are horizontally coplanar extending adjacent to each other.

更に、各コマンド可能スイッチ１１２、１１４は、実質的に長方形のプレートの形状を有する。その第１主端子１１６は、下面（図示せず）を少なくとも部分的に覆って延び、その第２主端子１１８は、上面を覆って延びる。 Further, each commandable switch 112, 114 has a substantially rectangular plate shape. The first main terminal 116 extends over the lower surface (not shown) at least partially, and the second main terminal 118 extends over the upper surface.

コマンド可能スイッチ１１２、１１４の各対について、第１スイッチ１１２の後面は、第１バスバー１０６の平面部分２０２及び第３バスバー１２２の平面部分２０６のうちの一方に対して押し付けられることで、その第１主端子１１６は、第１バスバー１０６又は第３バスバー１２２に接続される。説明例において、第１コマンド可能スイッチ１１２の後面は、第１バスバー１０６の平面部分２０２に対して押し付けられている。更に、第１スイッチ１１２の上面は、少なくとも１つの導電性タブ２０８を介して、第１バスバー１０６の平面部分２０２及び第３バスバー１２２の平面部分２０６のうちの他方に接続されることで、その第２主端子１１６は、第１バスバー１０６又は第３バスバー１２２に接続される。説明例において、第１スイッチ１１２の上面は、３つのタブ２０８を介して、第３バスバー１２２の平面部分２０６に接続されている。 For each pair of commandable switches 112 and 114, the rear surface of the first switch 112 is pressed against one of the flat portion 202 of the first bus bar 106 and the flat portion 206 of the third bus bar 122 so that the first The 1 main terminal 116 is connected to the first bus bar 106 or the third bus bar 122. In the explanatory example, the rear surface of the first commandable switch 112 is pressed against the plane portion 202 of the first bus bar 106. Further, the upper surface of the first switch 112 is connected to the other of the flat portion 202 of the first bus bar 106 and the flat portion 206 of the third bus bar 122 via at least one conductive tab 208. The second main terminal 116 is connected to the first bus bar 106 or the third bus bar 122. In the explanatory example, the upper surface of the first switch 112 is connected to the plane portion 206 of the third bus bar 122 via three tabs 208.

更に、コマンド可能スイッチ１１２、１１４の各対について、第２コマンド可能スイッチ１１４の後面は、第２バスバー１０８の平面部分２０４及び第３バスバー１２２の平面部分２０６のうちの一方に対して押し付けられることで、その第１主端子１１６は第２バスバー１０８又は第３バスバー１２２に接続される。説明例において、第２スイッチ１１４の後面は、第３バスバー１２２の平面部分２０６に対して押し付けられている。更に、第２スイッチ１１４の上面は、少なくとも１つのタブ２１０を介して、第２バスバー１０８の平面部分２０４及び第３バスバー１２２の平面部分２０６のうちの他方に接続されることで、その第２主端子１１８は、第２バスバー１０８又は第３バスバー１２２に接続される。説明例において、第２スイッチ１１４の上面は、少なくとも１つの導電性タブ２１０を介して、第２バスバー１０８の平面部分２０４に接続されている。 Further, for each pair of commandable switches 112 and 114, the rear surface of the second commandable switch 114 is pressed against one of the flat portion 204 of the second bus bar 108 and the flat portion 206 of the third bus bar 122. The first main terminal 116 is connected to the second bus bar 108 or the third bus bar 122. In the explanatory example, the rear surface of the second switch 114 is pressed against the flat portion 206 of the third bus bar 122. Further, the upper surface of the second switch 114 is connected to the other of the flat portion 204 of the second bus bar 108 and the flat portion 206 of the third bus bar 122 via at least one tab 210, whereby the second switch 114 is connected to the second. The main terminal 118 is connected to the second bus bar 108 or the third bus bar 122. In the explanatory example, the upper surface of the second switch 114 is connected to the flat portion 204 of the second bus bar 108 via at least one conductive tab 210.

したがって、積み重なるのではなく互いに隣接して延びるバスバー１０６、１０８、１２２の構成配置により、電力モジュール１１０の鉛直方向の大きさを制限することができる。 Therefore, the vertical size of the power module 110 can be limited by the configuration arrangement of the bus bars 106, 108, 122 which extend adjacent to each other instead of being stacked.

更に、コマンド可能スイッチ１１２、１１４の制御端子１２０は、説明例において、それらの上面を覆って延びるとともに、制御ピン２１２に接続されている。 Further, the control terminals 120 of the commandable switches 112 and 114 extend over the upper surfaces thereof and are connected to the control pin 212 in the description example.

図３を参照すると、各キャパシタ１２４は、少なくとも５００マイクロファラッド、好適には少なくとも５６０マイクロファラッドの値を有する。各キャパシタ１２４は、例えばケミカルコンデンサである。 With reference to FIG. 3, each capacitor 124 has a value of at least 500 microfarads, preferably at least 560 microfarads. Each capacitor 124 is, for example, a chemical capacitor.

キャパシタ１２４は、大きいサイズを有する。例えば、各キャパシタ１２４の最大寸法は、少なくとも１５ｍｍである。一般的には、この最大寸法は、少なくとも３０ｍｍである。例えば、各キャパシタ１２４は、５乃至１５ｍｍの半径、及び１８ｍｍ乃至４０ｍｍ、好適には２０ｍｍ乃至３５ｍｍの高さを有する円筒形状を全体として有する。 Capacitor 124 has a large size. For example, the maximum dimension of each capacitor 124 is at least 15 mm. Generally, this maximum dimension is at least 30 mm. For example, each capacitor 124 has an overall cylindrical shape with a radius of 5 to 15 mm and a height of 18 mm to 40 mm, preferably 20 mm to 35 mm.

更に、各キャパシタ１２４は、下方円形面に、その第１端子１２６を形成する中央ピンと、その第２端子１２８を形成する２つのラグを有する。 Further, each capacitor 124 has a central pin forming its first terminal 126 and two lugs forming its second terminal 128 on its lower circular surface.

図４を参照すると、各電力モジュール１１０に対して、対応するキャパシタ１２４は、軸４０２にセンタリングされることが意図されている。更に、第１バスバー１０６は、キャパシタ１２４の第１端子１２６を形成するピンを受容することが意図された貫通孔４０４を有する。また、第２バスバー１０８は、その第２端子１２８を形成する２つのラグをそれぞれ受容することが意図された２つの貫通孔４０６を有する。 With reference to FIG. 4, for each power module 110, the corresponding capacitor 124 is intended to be centered on the shaft 402. Further, the first bus bar 106 has a through hole 404 intended to receive the pins forming the first terminal 126 of the capacitor 124. The second bus bar 108 also has two through holes 406 intended to each receive the two lugs forming its second terminal 128.

コマンド可能スイッチ１１２、１１４の各対に対して、バスバー１０６、１０８、１２２は、導電性パス４０８を画定する。導電性パス４０８は、（図４に貫通孔４０４を介して示す）キャパシタ１２４の第１端子１２６を始点として、これら２つのコマンド可能スイッチ１１２、１１４を連続して通過し、（図４に貫通孔４０６のうちの一方を介して示す）キャパシタ１２４の第２端子で終端する。図４では、２対のコマンド可能スイッチ１１２、１１４のうちの一方の導電性パス４０８のみを示す。当然ながら、もう１つの同様の導電性パスが、他方の対のコマンド可能スイッチ１１２、１１４にも存在する。 For each pair of commandable switches 112, 114, bus bars 106, 108, 122 define a conductive path 408. The conductive path 408 passes through these two commandable switches 112 and 114 in succession, starting from the first terminal 126 of the capacitor 124 (shown through the through hole 404 in FIG. 4) and penetrating in FIG. It terminates at the second terminal of the capacitor 124 (shown through one of the holes 406). FIG. 4 shows only the conductive path 408 of one of the two pairs of commandable switches 112, 114. Of course, another similar conductive path also exists on the other pair of commandable switches 112, 114.

軸４０２、したがってキャパシタ１２４は、コマンド可能スイッチ１１２、１１４に十分に近接して配置されることにより、各導電性パス４０８は最大で４０ナノヘンリー、好適には最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有す。このような低いインダクタンスを達成するように、導電性パス４０８は、好適には最大で１００ｍｍ、より好適には最大で７０ｍｍの長さを有する。更に、同じくこのような低いインダクタンスを達成するように、各コマンド可能スイッチ１１２、１１４は、好適には、軸４０２から１０乃至３０ｍｍ、より好適には１５乃至２５ｍｍの距離を置いて配置される。したがって、コマンド可能スイッチ１１２、１１４は、キャパシタ１２４の設置を可能とするように軸４０２から十分に離間していると同時に、各誘導パス４０８を比較的短いものとして所望のインダクタンスを呈すべく十分に近接している。説明例において、コマンド可能スイッチ１１２、１１４は、短い底部（２つのハイサイドスイッチ１１２間の距離）と長い底部（２つのローサイドスイッチ間の距離）とを有する台形の四隅に配置されている。軸４０２は、長い底部の中央から１０ｍｍ未満離間している。このように、スイッチ１１２、１１４は、キャパシタ１２４を包囲することで、キャパシタ１２４に近接して配置され得る。 The shaft 402, and thus the capacitor 124, is placed in close proximity to the commandable switches 112, 114 so that each conductive path 408 has an inductance of up to 40 nano-henries, preferably up to 30 nano-henries. vinegar. To achieve such a low inductance, the conductive path 408 preferably has a length of up to 100 mm, more preferably up to 70 mm. Further, also to achieve such low inductance, the commandable switches 112, 114 are preferably located at a distance of 10 to 30 mm, more preferably 15 to 25 mm from the shaft 402. Therefore, the commandable switches 112, 114 are sufficiently spaced from the shaft 402 to allow the installation of the capacitor 124, and at the same time sufficiently short each induction path 408 to provide the desired inductance. Close to each other. In the example, the commandable switches 112, 114 are arranged at the four corners of a trapezoid having a short bottom (distance between the two high side switches 112) and a long bottom (distance between the two low side switches). The shaft 402 is less than 10 mm away from the center of the long bottom. In this way, the switches 112, 114 may be placed in close proximity to the capacitor 124 by surrounding the capacitor 124.

図５を参照すると、電圧変換器１０４は、電力モジュール１１０及びキャパシタ１２４を包囲する水平周縁部を有するヒートシンクハウジング５０２を更に有している。この水平周縁部には複数のフィン５０４が設けられ、フィン同士の間に空気入口開口が画成されている。ヒートシンクハウジング５０２は、中央に下向きの空気出口開口５０８を更に有する。この空気は、電気機械１３０を冷却することが意図されている。 Referring to FIG. 5, the voltage converter 104 further includes a heat sink housing 502 having a horizontal peripheral edge surrounding the power module 110 and the capacitor 124. A plurality of fins 504 are provided on the horizontal peripheral edge portion, and an air inlet opening is defined between the fins. The heat sink housing 502 further has a downward air outlet opening 508 in the center. This air is intended to cool the electromechanical machine 130.

好適には、キャパシタ１２４は、電力モジュール１１０よりも、特にコマンド可能スイッチ１１２、１１４よりも、空気出口開口５０８に近接して配置される。したがって、キャパシタ１２４は中央に位置し、電力モジュール１１０は電圧変換器１０４の周縁部に位置する。 Preferably, the capacitor 124 is located closer to the air outlet opening 508 than the power module 110, especially the commandable switches 112, 114. Therefore, the capacitor 124 is located in the center and the power module 110 is located on the periphery of the voltage converter 104.

説明例において、電圧変換器１０４は、電気モータ１３０に装着される。電気モータ１３０は、空気出口開口５０８を介して空気を引き込むファンを形成するロータ（図示せず）を有する。これにより、空気入口開口５０６から空気出口開口５０８に延びる空気流であって、電力モジュール１１０、特にコマンド可能スイッチ１１２、１１４を冷却する空気流が形成される。 In the explanatory example, the voltage converter 104 is mounted on the electric motor 130. The electric motor 130 has a rotor (not shown) that forms a fan that draws air through the air outlet opening 508. As a result, an air flow extending from the air inlet opening 506 to the air outlet opening 508 and cooling the power module 110, particularly the commandable switches 112 and 114, is formed.

キャパシタ１２４は、電力モジュール１１０にできるだけ近接してそれぞれ配置されていつつも電圧変換器１０４の中央に位置しているため、このような空気流が電力モジュール１１０を通過することが妨げられることはない。 Since the capacitors 124 are located in the center of the voltage converter 104 while being arranged as close to each other as possible to the power module 110, such air flow is not prevented from passing through the power module 110. ..

次に、図６を参照して、電圧変換器１０４を製造するための方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the voltage converter 104 will be described with reference to FIG.

各電力モジュール１１０に対して、ステップ６０２において、対応するキャパシタ１２４の位置が決定される。この位置がコマンド可能スイッチ１１２、１１４に十分に近接していることにより、バスバー１０６、１０８、１２２は、コマンド可能スイッチ１１２、１１４の各対に対して、キャパシタ１２４の第１端子１２６を始点として、これら２つのコマンド可能スイッチ１１２、１１４のそれぞれを連続的に通過し、キャパシタ１２４の第２端子１２８で終端する導電性パス４０８であって、最大で４０ナノヘンリー、好適には最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有する導電性パス４０８を画定する。 For each power module 110, the position of the corresponding capacitor 124 is determined in step 602. Since this position is sufficiently close to the commandable switches 112 and 114, the bus bars 106, 108 and 122 start from the first terminal 126 of the capacitor 124 for each pair of commandable switches 112 and 114. A conductive path 408 that continuously passes through each of these two commandable switches 112 and 114 and terminates at the second terminal 128 of the capacitor 124, up to 40 nano-henries, preferably up to 30 nanometers. A conductive path 408 with Henry's inductance is defined.

ステップ６０４において、各電力モジュール１１０に対して、対応するキャパシタ１２４をステップ６０２で決定された決定位置に配置することにより、電圧変換器１０４が製造される。 In step 604, the voltage converter 104 is manufactured by arranging the corresponding capacitor 124 for each power module 110 at the determined position determined in step 602.

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲により定義される。実際に、当業者には、上述の実施形態を変更し得ることが明らかであろう。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, but is defined by the following claims. In fact, it will be apparent to those skilled in the art that the above embodiments may be modified.

更に、特許請求の範囲で使用される用語は、上述の実施形態の要素に限定されると理解されるべきではなく、当業者がその一般知識から推測可能な同等の全ての要素を包含すると理解されるべきである。 Furthermore, the terms used in the claims should not be understood to be limited to the elements of the embodiments described above, but to include all equivalent elements that can be inferred from their general knowledge by those skilled in the art. It should be.

Claims (9)

電圧変換器（１０４）であって、
−第１及び第２バスバー（１０６、１０８）と、
−少なくとも１つの電力モジュール（１１０）と、を有し、
前記電力モジュール（１１０）は、
−少なくとも一対の第１及び第２コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）であって、２つの主端子（１１６、１１８）と、前記２つの主端子（１１６、１１８）間において前記コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）を選択的に開閉するための制御端子（１２０）とをそれぞれ有し、前記第１コマンド可能スイッチ（１１２）の前記第１主端子（１１６）が前記第１バスバー（１０６）に接続され、前記第２コマンド可能スイッチ（１１４）の前記第２主端子（１１８）が前記第２バスバー（１０８）に接続される、第１及び第２コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）と、
−コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）の各対に対する第３バスバー（１２２）であって、前記第１コマンド可能スイッチ（１１２）の前記第２主端子（１１８）及び前記第２コマンド可能スイッチ（１１４）の前記第１主端子（１１６）が接続される第３バスバー（１２２）と、
−前記第１及び第２バスバー（１０６、１０８）にそれぞれ接続される第１及び第２端子（１２６、１２８）を有する少なくとも１つのキャパシタ（１２４）と、を有し、
１つのキャパシタ（１２４）が、各電力モジュール（１１０）に設けられており、
前記キャパシタ（１２４）は、少なくとも５００マイクロファラッド、好適には少なくとも５６０マイクロファラッドの値を有するとともに、前記コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）に十分に近接して配置されることにより、前記バスバー（１０６、１０８、１２２）が、コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）の各対に対して、前記キャパシタ（１２４）の前記第１端子（１２６）から２つの前記コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）のそれぞれを連続して通過して前記キャパシタ（１２４）の前記第２端子（１２８）で終端する導電性パス（４０８）を画定し、
前記導電性パス（４０８）は、最大で４０ナノヘンリー、好適には最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有し、
各電力モジュール（１１０）の前記コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）のそれぞれは、前記キャパシタ（１２４）がセンタリングされる軸（４０２）から、１０乃至３０ｍｍ、好適には１５乃至２５ｍｍの距離を置いて配置される、
ことを特徴とする電圧変換器（１０４）。 It is a voltage converter (104)
-With the first and second busbars (106, 108),
-Has at least one power module (110) and
The power module (110)
-At least a pair of first and second commandable switches (112, 114), the commandable switch (112) between the two main terminals (116, 118) and the two main terminals (116, 118). , 114) are each provided with a control terminal (120) for selectively opening and closing, and the first main terminal (116) of the first commandable switch (112) is connected to the first bus bar (106). The first and second commandable switches (112, 114), wherein the second main terminal (118) of the second commandable switch (114) is connected to the second bus bar (108).
-A third busbar (122) for each pair of commandable switches (112, 114), the second main terminal (118) of the first commandable switch (112) and the second commandable switch (114). ), And the third bus bar (122) to which the first main terminal (116) is connected.
-Having at least one capacitor (124) having first and second terminals (126, 128) connected to the first and second busbars (106, 108), respectively.
One capacitor (124) is provided in each power module (110).
The capacitor (124) has a value of at least 500 microfarads, preferably at least 560 microfarads, and is placed in sufficient proximity to the commandable switches (112, 114) so that the busbars (106, 108) , 122) connect each of the two commandable switches (112, 114) from the first terminal (126) of the capacitor (124) to each pair of commandable switches (112, 114). A conductive path (408) that passes through and terminates at the second terminal (128) of the capacitor (124) is defined.
Said conductive paths (408) is at most 40 nanohenries, and preferably have a maximum of 30 inductance nano Henry,
Each of the commandable switches (112, 114) of each power module (110) is located at a distance of 10 to 30 mm, preferably 15 to 25 mm, from the axis (402) on which the capacitor (124) is centered. Be placed,
A voltage converter (104). 各導電性パス（４０８）は、最大で１００ｍｍ、好適には最大で７０ｍｍの長さを有する、
請求項１に記載の電圧変換器（１０４）。 Each conductive path (408) has a length of up to 100 mm, preferably up to 70 mm.
The voltage converter (104) according to claim 1. 前記電圧変換器（１０４）は、単数又は複数の前記電力モジュール（１１０）及び対応する単数又は複数の前記キャパシタ（１２４）を包囲する水平周縁部を有するヒートシンクハウジング（５０２）を更に有し、
前記ヒートシンクハウジング（５０２）は、前記水平周縁部に空気入口開口（５０６）を有するとともに、中央に下向きの空気出口開口（５０８）を有し、
単数又は複数の前記キャパシタ（１２４）は、前記コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）よりも、前記空気出口開口（５０８）を通る鉛直軸（５１０）に近接して配置される、
請求項１又は２に記載の電圧変換器（１０４）。 The voltage converter (104) further comprises a heat sink housing (502) having a horizontal peripheral edge surrounding the single or multiple power modules (110) and the corresponding single or multiple capacitors (124).
The heat sink housing (502) has an air inlet opening (506) at the horizontal peripheral edge and a downward air outlet opening (508) at the center.
The one or more capacitors (124) are located closer to the vertical axis (510) through the air outlet opening (508) than the commandable switches (112, 114).
The voltage converter (104) according to claim 1 or 2. 各対の前記コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）は、チョッピングアームを形成するように配設される、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）。 Each pair of commandable switches (112, 114) is arranged to form a chopping arm.
The voltage converter (104) according to any one of claims 1 to 3. ２対のコマンド可能スイッチ（１１２、１１４）をそれぞれ有する３つの電力モジュール（１１０）を有する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）。 It has three power modules (110), each with two pairs of commandable switches (112, 114).
The voltage converter (104) according to any one of claims 1 to 4. 電気システム（１００）であって、
−請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）と、
−前記電力モジュール（１１０）にそれぞれ対応付けられる相を有する電気モータ（１３０）と、を有し、
前記電気モータ（１３０）の各相は、対応する前記電力モジュール（１１０）の２つの前記第３バスバー（１２２）にそれぞれ接続される２つの端部を有する、
電気システム（１００）。 The electrical system (100)
-The voltage converter (104) according to any one of claims 1 to 5.
-Having an electric motor (130) having a phase associated with the power module (110), respectively.
Each phase of the electric motor (130) has two ends, each connected to two said third busbars (122) of the corresponding power module (110).
Electrical system (100). 前記電気モータ（１３０）は、自動車の車輪を駆動するように設計される、
請求項６に記載の電気システム（１００）。 The electric motor (130) is designed to drive the wheels of an automobile.
The electrical system (100) according to claim 6. 請求項６又は７に記載の電気システム（１００）を有する自動車。 An automobile having the electrical system (100) according to claim 6 or 7. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電圧変換器（１０４）を製造するための方法（６００）であって、
−各電力モジュール（１１０）に対して、対応する前記キャパシタ（１２４）の位置を決定するステップ（６０２）であって、前記位置が前記コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）に十分に近接していることにより、前記バスバー（１０６、１０８、１２２）は、前記コマンド可能スイッチ（１１２、１１４）の各対に対して、前記キャパシタ（１２４）の前記第１端子（１２６）から前記２つのコマンド可能スイッチ（１１２、１１４）のそれぞれを連続的に通過して前記キャパシタ（１２４）の前記第２端子（１２８）で終端する導電性パス（４０８）を画定し、前記導電性パス（４０８）は、最大で４０ナノヘンリー、好適には最大で３０ナノヘンリーのインダクタンスを有する、ステップ（６０２）と、
−各電力モジュール（１１０）に対して、対応する前記キャパシタ（１２４）を決定された前記位置に配置することにより、前記電圧変換器（１０４）を製造するステップ（６０４）と、
を備える、方法（６００）。 The method (600) for manufacturing the voltage converter (104) according to any one of claims 1 to 5.
-For each power module (110), the step (602) of determining the position of the corresponding capacitor (124), the position being sufficiently close to the commandable switch (112, 114). Thereby, the bus bar (106, 108, 122) is the two commandable switches from the first terminal (126) of the capacitor (124) for each pair of the commandable switches (112, 114). A conductive path (408) that continuously passes through each of (112, 114) and terminates at the second terminal (128) of the capacitor (124) is defined, and the conductive path (408) has a maximum. With an inductance of 40 nano-henries, preferably up to 30 nano-henries, in step (602), and
-For each power module (110), the step (604) of manufacturing the voltage converter (104) by arranging the corresponding capacitor (124) at the determined position.
The method (600).
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