JP7252078B2

JP7252078B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP7252078B2
Application number: JP2019124136A
Authority: JP
Inventors: 敏之吉田; 啓一田所; 昭弘後藤
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: JP2021010278A

Description

本発明は、電力変換装置に関し、特に、車両用の電力変換装置に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車は、駆動用や発電用等の複数の電動機を設ける場合がある。その場合には、それぞれの電動機に電力供給する複数の電力変換回路部を備える。

これら複数の電力変換回路部は発熱をするため、複数の電力変換回路部を冷却するための流路を形成する。

この流路の形成の仕方として、複数の電力変換回路部に冷媒を順次流す直列流路と、複数の電力変換回路部に冷媒を並行に流す並列流路がある。

この直列流路と並列流路との間に流路変更が必要な場合、一般的には流路形成体の形状変更を行うが、その場合、個々に強度成立性の再計算や、レイアウト成立性の確認等、開発工数が増加する。さらに、組立工法や梱包方法も、異なった形状に合わせて設定、管理する必要があり、製造工数も増加するという問題点があった。

特開２０１５－１５６７９８号公報

本発明の課題は、生産性の悪化を抑制する流路形成体を有する電力変換装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換する第１及び第２電力変換回路部と、前記第１電力変換回路部を冷却する冷媒を流す第１流路形成部と、前記冷媒を流して前記第２電力変換回路部を冷却する第２流路形成部と、前記第１流路形成部により形成される第１流路と前記第２流路形成部により形成される第２流路を繋ぐ中継流路を形成する中継流路形成部と、外部との間で冷媒を入出力するための流路開口及び他の流路開口と、第３流路形成部であって、着脱可能な複数の流路壁、又は、除去することが可能な複数の壁からなる加工部を備え、前記中継流路形成部を介して前記第１流路と前記第２流路に前記冷媒を連通させず、かつ前記第１流路と前記流路開口を連通させるとともに前記第２流路と前記他の流路開口を連通させる第１の状態と、前記第１流路と前記流路開口を連通させず、前記第２流路と前記他の流路開口を連通させず、かつ前記中継流路形成部を介して前記第１流路と前記第２流路を連通させる第２の状態とを、前記複数の流路壁のそれぞれの着脱又は前記加工部の前記複数の壁の一部の除去により選択可能な、前記第３流路形成部と、を備える。

本発明により、電力変換装置の生産性の悪化を抑制することができる。

本実施形態に係る電力変換装置１００の分解斜視図である。図１の矢印方向から見た場合における、加工前の流路筐体１１０の正面図である。加工前の流路筐体１１０のうち流路が形成された部分の部分斜視図である。図２の流路筐体１１０において、第２流路壁２３２と第４流路壁２３４を除去加工した後の正面図である。第２流路壁２３２と第４流路壁２３４を除去加工した後の流路筐体１１０のうち流路が形成された部分の部分斜視図である。図２の流路筐体１１０において、第１流路壁２３１と第３流路壁２３３を除去加工した後の正面図である。第１流路壁２３１と第３流路壁２３３を除去加工した後の流路筐体１１０のうち流路が形成された部分の部分斜視図である。

以下、実施例を図１から図４（ｂ）を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る電力変換装置１００の分解斜視図である。

流路筐体１１０は、第１電力変換回路部１０１と第２電力変換回路部１０２および平滑コンデンサ１０３等の直流電力から交流電力に変換する回路を構成する部品を収納するとともに、後述する流路の一部を形成する。

第１電力変換回路部１０１は、直流電力を交流電力に変換し、第１電動機に交流電力を供給する。第２電力変換回路部１０２は、直流電力を交流電力に変換し、第２電動機に交流電力を供給する。

本実施形態に係る電力変換回路部は、第１電力変換回路部１０１と第２電力変換回路部１０２の２つ搭載され、例えば、出力に差が生じる車両駆動用の電動機をそれぞれに対応する。

平滑コンデンサ１０３は、第１電力変換回路部１０１と第２電力変換回路部１０２に供給される直流電力を平滑化する。

第１カバー１１１は、流路筐体１１０の下部に設けられ、後述する流路を形成するとともに流路入口部や流路出口部を有する。第２カバー１１２は、流路筐体１１０の収納空間を挟んで第１カバー１１１と対向する位置に配置され、流路筐体１１０の開口部を塞ぐ。

図２（ａ）は、図１の矢印方向から見た場合における、加工前の流路筐体１１０の正面透過図である。図２（ｂ）は、加工前の流路筐体１１０のうち流路が形成された部分の部分斜視図である。

第１開口形成部２０１は、不図示の入口配管と接続される。入口配管を通った冷媒が、第１開口形成部２０１へ流入される。

第１流路形成部２１１は、第１開口形成部２０１と繋がる。また第１流路形成部２１１は、一方の第１貫通穴２２１を介して第１電力変換回路部１０１内に冷媒を流入させる。第１電力変換回路部１０１は、冷媒により冷却される。

第２流路形成部２１２は、他方の第１貫通穴２２１と繋がる。また第２流路形成部２１２は、他方の第１貫通穴２２１とは反対側の端部に、第１流路壁２３１と第２流路壁２３２を形成する。

第３流路形成部２１３は、その端部に、第３流路壁２３３と第４流路壁２３４を形成する。また第３流路形成部２１３は、第３流路壁２３３と第４流路壁２３４とは反対側の端部に、一方の第２貫通穴２２２と繋がる。第３流路形成部２１３は、一方の第２貫通穴２２２を介して第２電力変換回路部１０２内に冷媒を流入させる。第２電力変換回路部１０２は、冷媒により冷却される。

第４流路形成部２１４は、一方の第２貫通穴２２２と繋がる。また第４流路形成部２１４は、一方の第２貫通穴２２２とは反対側の端部において、第２開口形成部２０２と繋がる。

第２開口形成部２０２は、不図示の出口配管と接続される。

図２に示すように、加工前においては、第１流路壁２３１から第４流路壁２３４が形成され、第２流路形成部２１２と第３流路形成部２１３は行き止まりになっている。

図３（ａ）は、図２の流路筐体１１０において、第２流路壁２３２と第４流路壁２３４を除去加工した後の正面図である。図３（ｂ）は、第２流路壁２３２と第４流路壁２３４を除去加工した後の流路筐体１１０のうち流路が形成された部分の部分斜視図である。

第２流路形成部２１２は、第２流路壁２３２が第３開口形成部２０３まで除去加工されることにより、第３開口形成部２０３と繋がる。

同様に、第３流路形成部２１３は、第４流路壁２３４が第４開口形成部２０４まで除去加工されることにより、第４開口形成部２０４と繋がる。

一方、第１流路壁２３１と第２流路壁２３２に挟まれた部分を除去加工をしないことにより、第２流路形成部２１２は、第３流路形成部２１３と連通させない。

これにより、第１開口形成部２０１から第３開口形成部２０３まで繋がる一方の流路が形成され、第２開口形成部２０２から第４開口形成部２０４まで繋がる他方の流路が形成され、一方の流路と他方の流路が冷媒の流れにおいて並列になる。

図４（ａ）は、図２の流路筐体１１０において、第１流路壁２３１と第３流路壁２３３を除去加工した後の正面図である。図４（ｂ）は、第１流路壁２３１と第３流路壁２３３を除去加工した後の流路筐体１１０のうち流路が形成された部分の部分斜視図である。

第２流路形成部２１２は、第１流路壁２３１から第３流路壁２３３が除去加工されることにより、第３流路形成部２１３と繋がる。つまり、第１流路壁２３１と第３流路壁２３３の間の部分が除去されることにより、第２流路形成部２１２と第３流路形成部２１３を繋げる第５流路形成部２１５が形成される。つまり、第５流路形成部２１５は、第２流路形成部２１２と第３流路形成部２１３を繋ぐ中継流路として機能する。

一方、第２流路壁２３２を除去加工をしないことにより、第２流路形成部２１２は、第３開口形成部２０３と繋がらない。また第２流路壁２３２を除去加工をしないことにより、第３流路形成部２１３は、第４開口形成部２０４と繋がらない。

これにより、第１開口形成部２０１から第１流路形成部２１１、第２流路形成部２１２、第３流路形成部２１３、第４流路形成部２１４、第２開口形成部２０２まで順次繋がる直流流路が形成される。

図３（ａ）から図４（ｂ）に示されるように、加工部分以外は、同様の流路筐体であるため、強度計算や、レイアウト成立性確認等開発工数の低減が可能である。よって、組立工法、梱包方法や金型の統一化による製造コスト低減が可能である。

なお、第５流路形成部２１５がもともと形成された状態としたうえで、第５流路形成部２１５に充填物を配置することで図３（ａ）に示されるような並列流路を形成するようにしても良い。

なお、流路筐体１１０のうち流路が形成された一部を、筐体とは別体のカバーにより構成してもよい。この場合、カバーは流路筐体１１０よりも体積が小さくかつ軽量に形成する。つまり、第１流路形成部２１１ないし第４流路形成部２１４は、第１電力変換回路部１０１または第２電力変換回路部１０２を支持する流路筐体１１０と、流路筐体１１０よりも小さい体積で形成されるカバーと、により構成される。そして、前述した第１流路壁２３１から第４流路壁２３４により構成される加工部は、カバー側に設けられる。

これにより、小さい体積かつ軽量のカバーを加工することにより、加工の作業性を向上させ、加工コストを低減することができる。つまり、小さい体積の部品側を加工することにより、加工機のサイズの制約を緩和したり、部品ハンドリングを容易化したり、加工ミス時の材料費損失を低減したりすることができる。

第５流路形成部２１５は、図３（ａ）に示された並列流路と、図４（ａ）に示された直列流路を変化させる部分である。図１に示されるように、平滑コンデンサ１０３は、第５流路形成部２１５を対向させて配置される。並列流路と直列流路の変更により、平滑コンデンサ１０３の冷却性能に差が発生する。しかし、平滑コンデンサ１０３は、第１電力変換回路部１０１や第２電力変換回路部１０２より発熱量が小さい。そのため、第５流路形成部２１５が形成されない並列流路であっても、電力変換装置１００の全体の熱マネージメントは維持されることになる。

一方、平滑コンデンサ１０３が熱的に厳しい環境であり、高い冷却性を維持する必要がある場合には、図４（ａ）に示された直列流路とし、かつ第５流路形成部２１５の断面積は、第１流路形成部２１１ないし第４流路形成部２１４の断面積より小さく形成される。

これにより、第５流路形成部２１５に流れる流速が大きくなり、平滑コンデンサ１０３への放熱性が向上する。

１００…電力変換装置、１０１…第１電力変換回路部、１０２…第２電力変換回路部、１０３…平滑コンデンサ、１１０…流路筐体、１１１…第１カバー、１１２…第２カバー、２０１…第１開口形成部、２０２…第２開口形成部、２０３…第３開口形成部、２０４…第４開口形成部、２１１…第１流路形成部、２１２…第２流路形成部、２１３…第３流路形成部、２１４…第４流路形成部、２１５…第５流路形成部、２２１…第１貫通穴、２２２…第２貫通穴、２３１…第１流路壁、２３２…第２流路壁、２３３…第３流路壁、２３４…第４流路壁

Claims

直流電力を交流電力に変換する第１及び第２電力変換回路部と、
前記第１電力変換回路部を冷却する冷媒を流す第１流路形成部と、
前記冷媒を流して前記第２電力変換回路部を冷却する第２流路形成部と、
前記第１流路形成部により形成される第１流路と前記第２流路形成部により形成される第２流路を繋ぐ中継流路を形成する中継流路形成部と、
外部との間で冷媒を入出力するための流路開口及び他の流路開口と、
第３流路形成部であって、着脱可能な複数の流路壁、又は、除去することが可能な複数の壁からなる加工部を備え、前記中継流路形成部を介して前記第１流路と前記第２流路に前記冷媒を連通させず、かつ前記第１流路と前記流路開口を連通させるとともに前記第２流路と前記他の流路開口を連通させる第１の状態と、前記第１流路と前記流路開口を連通させず、前記第２流路と前記他の流路開口を連通させず、かつ前記中継流路形成部を介して前記第１流路と前記第２流路を連通させる第２の状態とを、前記複数の流路壁のそれぞれの着脱又は前記加工部の前記複数の壁の一部の除去により選択可能な、前記第３流路形成部と、
を備える電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記第１流路形成部、前記第２流路形成部及び前記中継流路形成部は、前記第１または第２電力変換回路部を支持する流路筐体と、当該流路筐体よりも小さい体積で形成されるカバーにより構成され、
前記流路壁又は前記加工部は、前記カバーに設けられる電力変換装置。
請求項１または２に記載の電力変換装置であって、
前記第１及び第２電力変換回路部に供給される直流電力を平滑化する平滑コンデンサを備え、
前記中継流路形成部の流路断面積は、他の前記第１ないし第２流路形成部の流路断面積より小さく形成され、
前記平滑コンデンサは、前記加工部の流路と対向する位置に配置される電力変換装置。