WO2013051391A1 - 充電装置 - Google Patents

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WO2013051391A1
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core frame
circuit
power conversion
power
outer housing
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光治 濱田
立春 太麻
英幸 柳瀬
善昭 矢野
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日産自動車株式会社
近江産業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a charging device that is preferably applied when charging a battery mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • a charging device includes an electric circuit including a power supply system that supplies power to a power supply battery inside the display window of the housing and / or behind the operation panel (paragraph of Patent Document 1). 0017 and FIGS.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a charging device excellent in cooling performance of power conversion equipment.
  • a casing of a charging device has a horizontal cross section formed in a C-shape, and a core frame for mounting a device that generates heat among power conversion devices on one surface surrounded by the C-shaped cross section, and a core
  • An outer housing mounted on the core frame is included so as to cover the frame, and the above problem is solved by providing a fan for supplying cooling air to a region surrounded by a C-shaped cross section.
  • a device with heat generation is mounted on one surface of a C-shaped cross section with good air permeability, and cooling air is supplied thereto, so that a charging device having excellent cooling performance of a power conversion device is provided. Can do.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the outer housing of FIG. 5 viewed from the back side. It is a perspective view which expands and shows the VIII part of FIG.
  • FIG. 5 It is a perspective view which expands and shows the IX part of FIG. It is a perspective view which shows the state which attached the heat sink to the core frame of FIG. It is a perspective view which shows the state which mounted the power converter device in the core frame of FIG. 5 from the front side. It is a perspective view which shows the state which mounted the power converter device in the core frame of FIG. 5 from the back side. It is sectional drawing which follows the XII-XII line
  • the charging system 1 of this example is applied when charging a secondary battery 6 mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle, and converts power of three-phase AC power supplied from a three-phase AC power source 2.
  • This is a system in which the circuit 3 directly converts it to single-phase AC power, boosts or lowers it to an appropriate voltage by the transformer 4, converts it to DC power by the rectifier 5, and charges the secondary battery 6.
  • 7 is a smoothing circuit
  • 11 is a power supply breaker for turning on and off the three-phase AC power supply 2
  • 12 is a charging gun.
  • harmonics are attenuated as noise countermeasures in each phase of the output lines (indicated by R phase, S phase, and T phase) supplied with three-phase AC power from the three-phase AC power source 2.
  • a filter circuit 8 is provided.
  • the filter circuit 8 of this example includes three filter reactors 81 connected to the phases R, S, and T, and six filter capacitors 82L and 82R connected between the phases R, S, and T.
  • the filter capacitors 82L and 82R are composed of, for example, six filter capacitors.
  • the power conversion circuit 3 of this example includes six bidirectional switching elements 31 (311 to 316) arranged in a matrix corresponding to the R phase, S phase, and T phase, and is also referred to as a matrix converter.
  • a single bidirectional switching element will be collectively described using reference numeral 31, while a specific element of the six bidirectional switching elements as shown in FIG. 1 will be described using 311 to 316. explain.
  • Each of the bidirectional switching elements 31 of this example is composed of an IGBT module in which an IGBT, which is a semiconductor switching element, is combined with a free-wheeling diode and connected in reverse parallel. Note that the configuration of one bidirectional switching element 31 is not limited to that shown in the figure, but may be a configuration in which, for example, two reverse blocking IGBT elements are connected in antiparallel.
  • Each of the bidirectional switching elements 31 includes an input side and an output of the bidirectional switching element 31 in order to protect the bidirectional switching element 31 from a surge voltage generated by the ON / OFF operation of the bidirectional switching element 31.
  • a snubber circuit 32 (321 to 326) in which one snubber capacitor 327 (refer to the circuit diagram at the lower right in the figure) and three diodes are combined is provided on the side.
  • reference numeral 32 is used to collectively refer to one snubber circuit
  • reference numerals 321 to 326 are used to indicate a specific snubber circuit among the six snubber circuits as shown in FIG.
  • the charging system 1 of this example includes a matrix converter control circuit 9 for ON / OFF control of each of the bidirectional switching elements 31 of the power conversion circuit 3.
  • the matrix converter control circuit 9 inputs the voltage value supplied from the three-phase AC power source 2, the DC current value currently being output, and the target current command value, and based on these, the respective gate signals of the bidirectional switching element 31 are supplied. By controlling and adjusting the single-phase AC power output to the transformer 4, DC power that matches the target is obtained.
  • the transformer 4 increases or decreases the voltage of the single-phase AC power converted by the power conversion circuit 3 to a predetermined value.
  • the rectifier 5 includes, for example, four rectifier diodes 51 to 54, and converts the regulated single-phase AC power into DC power.
  • the smoothing circuit 7 includes a coil 71 and a capacitor 72, and smoothes the pulsating flow included in the rectified direct current to a state closer to direct current.
  • the charging gun 12 is connected to the charging inlet (not shown) of the automobile to be charged with the DC power smoothed by the smoothing circuit 7, and supplies power from here.
  • the charging system 1 of this example configured as described above converts the three-phase AC power supplied from the three-phase AC power source 2 through the power breaker 11 and the filter reactor 81. 3, the matrix converter control circuit 9 controls the power conversion circuit 3 to directly convert it into single-phase AC power, and after adjusting the voltage to an appropriate voltage by the transformer 4, it is converted to DC power by the rectifier 5. The Then, the DC power smoothed by the smoothing circuit 7 is supplied to the secondary battery 6 through the charging gun 12, whereby the secondary battery 6 is charged.
  • the charging system 1 described above is an example, and the charging device 1A according to the present invention is not limited to the charging system 1 having the configuration shown in the drawing.
  • the charging device 1A of this example has the power supply breaker 11, the filter reactor 81, the power conversion circuit 3, the matrix converter control circuit 9, the transformer 4, the rectifier 5 and the smoothing circuit 7 shown in FIG.
  • a cable 12 a having a charging gun 12 attached to the tip is pulled out from the housing 13.
  • Devices mounted in the housing 13 are also referred to as power conversion devices.
  • the casing 13 is attached to the core frame 14 so that the bottom portion 141 is fixed to the installation location of the charging device 1A and the above-described power conversion device is mounted, and the core frame 14 is sandwiched from both sides.
  • the both surfaces of the core frame 14 refer to the front and back in the illustrated example.
  • the surface accessed by the user when the charging device 1A is installed is the front, and the opposite side (back) is the back.
  • Mounting the outer housing 15 so as to sandwich the frame 14 is an essential matter of the present invention, and is not limited to the front surface and the back surface, and may be the left and right side surfaces.
  • the core frame 14 includes a base plate 141 that constitutes a bottom portion that is fixed to a place where the charging device 1A is installed by a fixing means such as an anchor bolt, and a core frame main body 142 that is bent in a C shape in a horizontal section. As shown, the core frame main body 142 is fixed to the base plate 141.
  • FIG. 6 shows the state of the horizontal cross section of the core frame main body 142
  • FIG. 8 shows the base plate 141
  • FIG. 9 shows the top of the core frame main body 142.
  • the base plate 141 includes a base plate main body 141a that is fixed to an installation location by an anchor bolt or the like, and a bracket 141b that is fixed to the base plate main body 141a by welding or the like, and the core frame main body 142 is attached to the bracket 141b. Is fixed with bolts. As a result, the core frame main body 142 stands upright at the installation location and is firmly fixed. In addition, as shown in FIG. 9, the pipe 143 penetrates and is provided in the top part of the core frame main body 142, and the lifting instrument 144 is provided in both ends. As will be described later, since power conversion devices are attached to the core frame 14 and become heavy, when the charging device 1A is transported to the installation location and installed, the crane device is hooked on the lifting device 144 and installed. You can work.
  • the outer housing 15 includes a first outer housing 15 a attached to the core frame 14 from the front side, and a second outer housing 15 b attached to the core frame 14 from the back side.
  • the first outer housing 15a of this example includes a side plate bent so as to have a C-shape including a gentle curve in a horizontal section, and a top plate, and the side plate and the top plate are welded. It is fixed with etc.
  • the front side plate has an operation panel 151 for the user to access when performing a charging operation, such as inputting an operation command or displaying a control state.
  • a gun pocket 152 for storing the charging gun 12 in use is provided.
  • the second outer housing 15b of this example is formed in a flat plate as shown in FIG. 5, and a through hole 153 in which a fan 16 described later is mounted, and a heat sink mounted in the power conversion circuit 3 and the rectifier 5 are out of the casing.
  • a through hole 154 is provided for exposure. Then, as shown in FIG. 6, the first outer housing 15a and the second outer housing 15b are attached to the core frame 14 by fixing their joint portions using bolts, screws or the like.
  • the first outer housing 15a is formed in a C-shaped cross section and the second outer housing 15b is formed in a flat plate.
  • the outer housing 15 according to the present invention is not limited to such a shape, and both 15a 15b may be formed in a C-shaped cross section.
  • the first outer housing 15a is slidably attached to the core frame main body 142 by a rail mechanism. That is, as shown in FIG. 5, the L-shaped angle 145 is fixed to the both side surfaces of the core frame main body 142 at three positions apart in the vertical direction, while the inner side surface of the first outer housing 15a is also fixed in the vertical direction. The L-shaped angle 155 is fixed at three locations apart. Then, the L-shaped angle 145 on the core frame side and the L-shaped angle 155 on the first outer housing side are engaged as shown in FIG. Accordingly, the first outer housing 15a can slide in the front-rear direction with respect to the core frame main body 142, and workability when the first outer housing 15a is mounted or removed is improved.
  • the pipe 143 to which the lifting device 144 described above is attached is provided through the first outer housing 15a and the core frame main body 142, the outer housing 15 and the core frame main body 142 are thereby moved in the vertical direction and the front-rear direction. Fixed.
  • the first outer housing 15a or the second outer housing 15b can be easily removed from the core frame main body 142 by removing the pipe 143 and removing a bolt or the like for fixing the first outer housing 15a and the second outer housing 15b. Can do.
  • FIG. 3 shows the mounting structure of the power conversion device on the core frame main body 142 in a vertical cross section
  • FIG. 6 shows the mounting structure of the power conversion device on the core frame main body 142 in a horizontal cross section
  • FIGS. 11A and 11B all show the mounting structure. Indicates the mounting status of the equipment.
  • two spaces A and B partitioned by the core frame main body 142 exist inside the housing 13. That is, there are two spaces, a space A surrounded by a C-shaped cross section of the core frame main body 142 and a space B on the back surface thereof.
  • a power conversion device is mounted on the core frame main body 142
  • a device that generates heat is mounted in a space A surrounded by a C-shaped cross section. That is, since the devices that generate heat among the power conversion devices shown in FIG. 2 are the power conversion circuit 3, the rectifier 5, and the transformer 4, these are mounted on the space A side.
  • the fan 16 is provided in the through hole 153 provided in the second outer housing 15b shown in FIG. 5, and the cooling air is sucked and introduced into the space A as shown in FIG.
  • the remaining devices in FIG. 2 can be mounted in the remaining spaces A and B, but in this example, the power flow shown in FIG. 2 is as much as possible when mounting the power conversion device in the core frame main body 142.
  • the layout is as shown in FIG. 3 and FIGS. 11A and 11B. That is, as shown in FIG. 3, the three-phase AC power source 2 such as a commercial power source is drawn from the base plate 141 of the core frame 14 and connected to the power source breaker 11 mounted on the top of the space A. Then, the wiring from the power supply breaker 11 is inserted through the through hole 146 (see FIG. 5) opened in the core frame main body 142 and connected to the filter reactor 81 mounted on the uppermost portion of the space B.
  • the three-phase AC power source 2 such as a commercial power source is drawn from the base plate 141 of the core frame 14 and connected to the power source breaker 11 mounted on the top of the space A. Then, the wiring from the power supply breaker 11 is inserted through the through hole 146 (see FIG. 5) opened in the core frame main body 142 and connected to the filter reactor 81 mounted on the uppermost portion of the space B.
  • the wiring from the filter reactor 81 is connected to the power conversion circuit 3 mounted in the next stage of the space A through the through hole 146 similarly opened in the core frame main body 142.
  • the matrix converter control circuit 9 is mounted in the space B on the back surface of the power conversion circuit 3, and the control wiring from the matrix converter control circuit 9 is inserted through the through-hole 146 opened in the core frame main body 142. Connect to.
  • FIG. 11A shows the state of mounting on the core frame main body 142 from the front side
  • FIG. 11B shows the same from the back side.
  • FIG. 10 shows a state in which the heat sink 10 attached to the power conversion circuit 3 and the rectifier 5 is attached to the flange of the core frame main body 142.
  • the power conversion circuit 3 and the rectifier 5 are mounted on the back side of the heat sink 10.
  • the casing 13 of the charging device 1A is sandwiched between the core frame main body 142 on which the base plate 141 on the bottom is fixed and the power conversion device is mounted, and the core frame main body 142 from both sides. Since the outer housings 15a and 15b are detachably attached to the first and second outer housings 15a and 15b, the first outer housing 15a is removed from the core frame main body 142, so that as shown in FIG. The converter control circuit 9 or the smoothing circuit 7 can be serviced.
  • the charging device 1A of this example is excellent in maintenance workability, and at the same time, the degree of freedom in design of the outer housing 15 is improved, and the charging device 1A itself can be made compact.
  • the first outer housing 15a and the core frame main body 142 are configured to be slidable by engaging the L-shaped angles 145 and 155, the first outer housing 15a is attached to and detached from the core frame main body 142. Workability including positioning at the time is greatly improved.
  • the core frame main body 142 is formed so that the horizontal cross section is C-shaped, and power conversion devices are mounted on both sides thereof, so that the integration rate is improved and the wiring length connecting the devices is shortened. can do.
  • the core frame main body 142 is formed so that the horizontal section is C-shaped, and the power conversion circuit 3, the transformer 4 and the rectifier 5 with heat generation are placed in the space A surrounded by the C-shaped section.
  • the cooling air is introduced into the space A by the fan 16. Since the space A is surrounded by a C-shaped cross section, it is excellent in air permeability even if it is as it is, and it is possible to suppress the accumulation of hot air, but in this example, since the fan 16 is further provided, the space A as shown in FIG.
  • the air introduced from the uppermost part of the gas flows downward toward the lower portion of the space A surrounded by the C-shaped cross section of the core frame main body 142 without diffusing.
  • fever can be cooled.
  • the heat conversion circuit 3 and the rectifier 5 that particularly generate heat are provided with a heat sink 10, and the heat sink 10 is exposed to the outside through the through hole 154 of the second outer housing 15b, so that the cooling performance can be further improved. .
  • the power supply breaker 11, the power conversion circuit 3, the rectifier 5 and the transformer 4 are arranged in this order, so that the wiring lengths between the power conversion devices are as uniform as possible.
  • the electric power flows in the theoretical circuit of the charging device 1A shown in FIG. 3 and the actual circuit shown in FIG. As a result, power conversion efficiency can be increased.
  • the power breaker, the filter reactor 81, the power conversion circuit 3, the matrix converter control circuit 9, the transformer 4, the rectifier 5 and the smoothing circuit 7 correspond to the power conversion device according to the present invention, and the L-shaped angles 145 and 155 are the present invention.
  • the transformer 4 corresponds to a voltage conversion circuit according to the present invention
  • the rectifier 5 corresponds to a rectifier circuit according to the present invention.

Abstract

　商用電力を直流電力に変換する電力変換機器１１，８１，３，４，５，７，９を実装した充電装置１Ａであって、水平断面がＣ字状に形成され、その両面のうちＣ字状断面で囲まれた一面に、前記電力変換機器のうち発熱を伴う機器３，４，５を少なくとも実装するコアフレーム１４と、前記コアフレームを覆うように当該コアフレームに装着されるアウタハウジング１５ａ，１５ｂと、前記コアフレームの前記Ｃ字状断面で囲まれた領域Ａに冷却空気を供給するファン１６と、を備える。

Description

充電装置
　本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されたバッテリを充電する場合に適用して好ましい充電装置に関するものである。
　筐体の表示窓の背後の内側及び／又は操作盤の背後に、電源バッテリに対して電力を供給する電力供給系を含む電気回路を備えた充電装置が知られている（特許文献１の段落００１７及び図３，４参照）。
特開平１１－２６６５０９号公報
　しかしながら、上記従来の充電装置の電気回路が実装された筐体内部は、何ら通気性が考慮されていないので発熱する電子機器の冷却性能が悪いという問題がある。
　本発明が解決しようとする課題は、電力変換機器の冷却性能に優れた充電装置を提供することである。
　本発明は、充電装置の筐体を、水平断面がＣ字状に形成され、当該Ｃ字状断面で囲まれた一面に、電力変換機器のうち発熱を伴う機器を実装するコアフレームと、コアフレームを覆うように当該コアフレームに装着されるアウタハウジングとを含むように構成し、Ｃ字状断面で囲まれた領域に冷却空気を供給するファンを設けることによって上記課題を解決する。
　本発明によれば、発熱を伴う機器を通気性が良好なＣ字状断面の一面に実装し、ここに冷却空気を供給するので、電力変換機器の冷却性能に優れた充電装置を提供することができる。
本発明の一実施の形態を適用した充電システムを示す電気回路図である。 図１の充電システムを構成する機器とその電力の流れを示すブロック図である。 図２の充電装置を構成する電力変換機器のコアフレームへの装着構造を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る充電装置の筐体を示す全体斜視図である。 図４の筐体を分解して示す斜視図である。 図４のVI-VI線に沿う断面図である。 図５のアウタハウジングを背面側から見た分解斜視図である。 図５のVIII部を拡大して示す斜視図である。 図５のIX部を拡大して示す斜視図である。 図５のコアフレームにヒートシンクを取り付けた状態を示す斜視図である。 図５のコアフレームに電力変換機器を実装した状態を正面側から示す斜視図である。 図５のコアフレームに電力変換機器を実装した状態を背面側から示す斜視図である。 図６のXII-XII線に沿う断面図である。
《充電システム１の概要》
　最初に本発明の一実施の形態を適用した充電システムの概要について図１を参照して説明する。本例の充電システム１は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載された二次電池６を充電する場合に適用されるものであって、三相交流電源２から供給される三相交流電力を電力変換回路３により単相交流電力に直接変換し、これをトランス４により適宜の電圧に昇圧又は降圧させたのち、整流器５により直流電力に変換して二次電池６を充電するシステムである。なお、７は平滑回路、１１は三相交流電源２を入切する電源ブレーカ、１２は充電ガンである。
　本例の充電システム１において、三相交流電源２から三相交流電力が供給される出力線（Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相で示す）の各相には、ノイズ対策として高調波を減衰させるフィルタ回路８が設けられている。本例のフィルタ回路８は、各相Ｒ，Ｓ，Ｔに接続された３つのフィルタリアクトル８１と、各相Ｒ，Ｓ，Ｔの間に接続された６つのフィルタコンデンサ８２Ｌ，８２Ｒとを備える。フィルタコンデンサ８２Ｌ，８２Ｒは、たとえば６つのフィルタコンデンサで構成される。
　本例の充電システム１において、フィルタ回路８を経由して三相交流電力が電力変換回路３に供給され、単相交流電力に変換される。本例の電力変換回路３は、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相に対応してマトリックス状に配列された６つの双方向スイッチング素子３１（３１１～３１６）を備え、マトリックスコンバータとも称される。以下、一つの双方向スイッチング素子を総称する場合は符号３１を用いて説明する一方、図１に示すように６つの双方向スイッチング素子のうちの特定の素子を示す場合は３１１～３１６を用いて説明する。
　本例の双方向スイッチング素子３１のそれぞれは、半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴを還流ダイオードと組み合わせて逆並列に接続したＩＧＢＴモジュールで構成されている。なお、一つの双方向スイッチング素子３１の構成は、図示するものに限定されず、これ以外にもたとえば逆阻止型ＩＧＢＴの２素子を逆並列に接続した構成であってもよい。
　双方向スイッチング素子３１のそれぞれには、当該双方向スイッチング素子３１のＯＮ／ＯＦＦ動作にともない発生するサージ電圧から当該双方向スイッチング素子３１を保護するために、双方向スイッチング素子３１の入力側及び出力側に１つのスナバコンデンサ３２７（同図の右下の回路図参照）と３つのダイオードを組み合わせたスナバ回路３２（３２１～３２６）が設けられている。以下、一つのスナバ回路を総称する場合は符号３２を用い、図１に示すように６つのスナバ回路のうち特定のスナバ回路を示す場合は３２１～３２６を用いる。
　本例の充電システム１は、電力変換回路３の双方向スイッチング素子３１のそれぞれをＯＮ／ＯＦＦ制御するためにマトリックスコンバータ制御回路９を備える。マトリックスコンバータ制御回路９は、三相交流電源２から供給される電圧値、現在出力中の直流電流値及び目標電流指令値を入力し、これらに基づいて双方向スイッチング素子３１のそれぞれのゲート信号を制御し、トランス４へ出力する単相交流電力を調整することで、目標と一致する直流電力を得る。
　トランス４は、電力変換回路３で変換された単相交流電力の電圧を所定値に昇圧又は降圧する。整流器５はたとえば４つの整流ダイオード５１～５４を備え、調圧された単相交流電力を直流電力に変換する。また、平滑回路７はコイル７１とコンデンサ７２とを備え、整流された直流電流に含まれる脈流をより直流に近い状態に平滑化する。充電ガン１２は、平滑回路７で平滑化された直流電力を充電すべき自動車の充電インレット（不図示）に接続し、ここから電力を供給する。
　以上のように構成された本例の充電システム１により、図２に示すように、三相交流電源２から供給される三相交流電力は、電源ブレーカ１１及びフィルタリアクトル８１を介して電力変換回路３に供給され、マトリックスコンバータ制御回路９が電力変換回路３を制御することにより単相交流電力に直接変換され、さらにトランス４によって適宜の電圧に調圧されたのち整流器５によって直流電力に変換される。そして、平滑回路７によって平滑化された直流電力は充電ガン１２を介して二次電池６に供給され、これにより二次電池６が充電される。なお、上述した充電システム１は一例であり、本発明に係る充電装置１Ａは図示する構成の充電システム１にのみ限定されることはない。
《充電装置の部品配置》
　次に、図２の電源ブレーカ１１から充電ガン１２までの機器を含む充電装置１Ａの配置構成について、図３～図１２を参照して説明する。なお、図１，２と同じ部品には同一の符号を付すことで互いの対応関係を示すものとする。
　本例の充電装置１Ａは筐体１３の内部に、図２に示す電源ブレーカ１１、フィルタリアクトル８１、電力変換回路３、マトリックスコンバータ制御回路９、トランス４、整流器５及び平滑回路７を実装し、筐体１３から先端に充電ガン１２が装着されたケーブル１２ａを引き出して構成されている。これら筐体１３内に実装される機器類を電力変換機器とも称する。
　筐体１３は、底部１４１が当該充電装置１Ａの設置箇所に固定され、上述した電力変換機器を実装するコアフレーム１４と、このコアフレーム１４をその両面から挟み込むように当該コアフレーム１４に装着されるアウタハウジング１５と、を備える。なお、コアフレーム１４の両面とは、図示する例では正面及び背面をいい、充電装置１Ａを設置した際に使用者がアクセスする面を正面、その反対側（裏側）を背面とするが、コアフレーム１４を挟み込むようにアウタハウジング１５を装着するのが本発明の本質的事項であって、正面及び背面に限定されず左右側面であってもよい。
　コアフレーム１４は、充電装置１Ａの設置個所にアンカーボルトなどの固定手段によって固定される底部を構成するベースプレート１４１と、水平断面がＣ字状に折り曲げられたコアフレーム本体１４２とを含み、図５に示すようにコアフレーム本体１４２はベースプレート１４１に固定されている。図６にコアフレーム本体１４２の水平断面の状態を示し、図８にベースプレート１４１を示し、図９にコアフレーム本体１４２の頂部を示す。
　図８に示すように、ベースプレート１４１は、アンカーボルトなどで設置個所に固定されるベースプレート本体１４１ａと、当該ベースプレート本体１４１ａに溶接等で固定されたブラケット１４１ｂとを含み、ブラケット１４１ｂにコアフレーム本体１４２がボルトなどによって固定される。これによりコアフレーム本体１４２が設置個所に直立して強固に固定されることになる。なお、図９に示すように、コアフレーム本体１４２の頂部にはパイプ１４３が貫通して設けられ、両端に吊上げ器具１４４が設けられている。後述するように、コアフレーム１４には電力変換機器が装着されて重量物となるので、充電装置１Ａを設置個所まで搬送して設置する際には、この吊上げ器具１４４にクレーン装置を引っ掛けて設置作業を行えるようになっている。
　図５に戻り、アウタハウジング１５は、コアフレーム１４に対して正面側から装着される第１アウタハウジング１５ａと、コアフレーム１４に対して背面側から装着される第２アウタハウジング１５ｂとを含む。同図に示すように、本例の第１アウタハウジング１５ａは、水平断面が緩やかな曲線を含むＣ字状となるように折り曲げられた側板と、天板とを含み、側板と天板は溶接等で固定されている。そして、図４に示すように正面の側板には、充電操作を行う際に使用者がアクセスするための、たとえば操作指令を入力したり制御状態を表示したりするなどの操作パネル１５１と、不使用時の充電ガン１２を収納するためのガンポケット１５２が設けられている。
　本例の第２アウタハウジング１５ｂは、図５に示すように平板に形成され、後述するファン１６が装着される通孔１５３と、電力変換回路３及び整流器５に装着されるヒートシンクを筐体外へ露出させるための通孔１５４とが開設されている。そして、第１アウタハウジング１５ａと第２アウタハウジング１５ｂは、図６に示すように、互いの接合部をボルトやビス等を用いて固定することでコアフレーム１４に装着される。
　なお、本例では第１アウタハウジング１５ａを断面Ｃ字状に形成し、第２アウタハウジング１５ｂを平板に形成したが、本発明に係るアウタハウジング１５はこうした形状に限定されることなく、両方１５ａ，１５ｂともに断面Ｃ字状などに形成してもよい。
　第１アウタハウジング１５ａは、コアフレーム本体１４２に対してレール機構によりスライド可能に装着される。すなわち、図５に示すようにコアフレーム本体１４２の両側面には上下方向に離れて３箇所、Ｌ型アングル１４５が固定される一方で、第１アウタハウジング１５ａの内側の側面には同じく上下方向に離れて３箇所、Ｌ型アングル１５５が固定されている。そして、これらコアフレーム側のＬ型アングル１４５と第１アウタハウジング側のＬ型アングル１５５とが、図１２に示すように係合する。これにより、第１アウタハウジング１５ａはコアフレーム本体１４２に対して前後方向にスライド可能となり、第１アウタハウジング１５ａを装着又は取り外す際の作業性が向上する。
　なお、上述した吊上げ器具１４４が装着されるパイプ１４３は第１アウタハウジング１５ａとコアフレーム本体１４２とを貫通して設けられるので、アウタハウジング１５とコアフレーム本体１４２はこれによって上下方向及び前後方向に固定される。一方において、パイプ１４３を取り外し、第１アウタハウジング１５ａと第２アウタハウジング１５ｂとを固定するボルト等を外せば、第１アウタハウジング１５ａ又は第２アウタハウジング１５ｂをコアフレーム本体１４２から容易に取り外すことができる。
　次に、コアフレーム本体１４２に実装される電力変換機器について説明する。図３は電力変換機器のコアフレーム本体１４２への実装構造を鉛直断面で示し、図６は同じく電力変換機器のコアフレーム本体１４２への実装構造を水平断面で示し、図１１Ａ及び図１１Ｂは全ての機器の実装状態を示す。
　図６の水平断面図に示すように、筐体１３内部には、コアフレーム本体１４２で仕切られた２つの空間Ａ，Ｂが存在する。すなわち、コアフレーム本体１４２のＣ字状断面で囲まれた空間Ａと、その背面の空間Ｂの２つの空間である。本例では、電力変換機器をコアフレーム本体１４２に実装するにあたりＣ字状断面で囲まれた空間Ａに発熱を伴う機器を実装する。すなわち、図２に示す電力変換機器のうち発熱を伴う機器は電力変換回路３、整流器５及びトランス４であるので、これらを空間Ａ側に実装する。同時に、図５に示す第２アウタハウジング１５ｂに開設された通孔１５３にファン１６を設け、図３に示すように冷却空気を吸い込んで空間Ａに導入する。
　一方、図２の残りの機器は空間Ａ，Ｂの残りのスペースに実装することができるが、本例では、電力変換機器をコアフレーム本体１４２に実装するにあたりできる限り図２に示す電力の流れに沿って機器をレイアウトする。すなわち、電源ブレーカ１１、フィルタリアクトル８１、電力変換回路３、マトリックスコンバータ制御回路９、トランス４、整流器５及び平滑回路７をこの順序で配置できれば、配線間のインダクタンスやノイズによる各相の不均衡が抑制され、電力変換効率が向上する。
　このため、本例では図３及び図１１Ａ，１１Ｂに示すようにレイアウトしている。つまり、図３に示すように商用電源などの三相交流電源２はコアフレーム１４のベースプレート１４１から引き込み、空間Ａの最上部に実装した電源ブレーカ１１に接続する。そして、電源ブレーカ１１からの配線をコアフレーム本体１４２に開設した通孔１４６（図５参照）を挿通して空間Ｂの最上部に実装したフィルタリアクトル８１に接続する。
　フィルタリアクトル８１からの配線は、同じくコアフレーム本体１４２に開設した通孔１４６を挿通して空間Ａの次段に実装した電力変換回路３に接続する。電力変換回路３の裏面の空間Ｂにはマトリックスコンバータ制御回路９が実装され、当該マトリックスコンバータ制御回路９からの制御配線は、コアフレーム本体１４２に開設した通孔１４６を挿通して電力変換回路３に接続する。
　本来であれば、空間Ａの電力変換回路の次段にはトランス４を実装するのが好ましいが、トランス４は重量物であるため、本例では充電装置１Ａの安定性を考慮して空間Ａの最下部に実装している。したがって、電力変換回路３からの配線は、空間Ａの最下部に実装したトランス４に接続され、当該トランス４からの配線は、空間Ａの電力変換回路３の次段に実装された整流器５に接続する。そして、整流器５からの配線は、コアフレーム本体１４２に開設した通孔１４６を挿通して空間Ｂの最下部に実装した平滑回路７に接続する。なお、充電ガン１２が装着されたケーブル１２ａは、第１アウタハウジング１５ａの適宜箇所から外部へ引き出される。図１１Ａはコアフレーム本体１４２への実装状態を正面側から示し、図１１Ｂは同じく背面側から示す。
　図１０は、電力変換回路３と整流器５に装着されるヒートシンク１０をコアフレーム本体１４２のフランジに取り付けた状態を示す。このヒートシンク１０の裏面側に電力変換回路３と整流器５が実装される。ヒートシンク１０をコアフレーム本体１４２のフランジに固定することで、剛性の高いヒートシンク１０がコアフレーム本体１４２を構成する構造体になるので、コアフレーム本体１４２自体の剛性が向上する。
　以上の実施の形態によれば、以下の効果を有する。
　１）本例では、充電装置１Ａの筐体１３を、底部のベースプレート１４１が設置箇所に固定されるとともに電力変換機器が実装されるコアフレーム本体１４２と、当該コアフレーム本体１４２を両面から挟み込むように着脱可能に装着されるアウタハウジング１５ａ，１５ｂとから構成したので、第１アウタハウジング１５ａをコアフレーム本体１４２から取り外すことで、図１１Ａに示すように、空間Ｂに実装したフィルタリアクトル８１、マトリックスコンバータ制御回路９又は平滑回路７を保守点検することができる。また、第２アウタハウジング１５ｂをコアフレーム本体１４２から取り外せば、図１１Ｂに示すように、空間Ａに実装した電源ブレーカ１１、電力変換回路３、整流器５又はトランス４を保守点検することができる。このように、本例の充電装置１Ａは保守作業性に優れていると同時に、アウタハウジング１５のデザイン性の自由度が向上し、さらに充電装置１Ａ自体をコンパクトにできる。
　２）本例では、第１アウタハウジング１５ａとコアフレーム本体１４２とをＬ型アングル１４５，１５５の係合によってスライド可能に構成したので、第１アウタハウジング１５ａをコアフレーム本体１４２に対して着脱する際の位置決めを含む作業性が格段に向上する。
　３）本例では、コアフレーム本体１４２を水平断面がＣ字状となるように形成し、その両面に電力変換機器を実装したので、集積率が向上するとともに機器間を接続する配線長を短くすることができる。
　４）本例では、コアフレーム本体１４２に通孔１４６を開設し、電力変換機器間を接続する配線を挿通させるようにしたので、配線長をさらに短くすることができる。
　５）本例では、コアフレーム本体１４２を水平断面がＣ字状となるように形成し、Ｃ字状断面で囲まれた空間Ａに、発熱を伴う電力変換回路３、トランス４及び整流器５を実装し、ファン１６によって空間Ａに冷却空気を導入するように構成した。空間Ａは、Ｃ字状断面で囲まれているので、そのままでも通気性に優れ熱気がこもるのを抑制できるが、本例ではさらにファン１６を設けているので、図３に示すように空間Ａの最上部から導入された空気は、拡散することなくコアフレーム本体１４２のＣ字状断面で囲まれた空間Ａを下部に向かって流下する。これにより、発熱を伴う機器を冷却することができる。また特に発熱する電力変換回路３及び整流器５にはヒートシンク１０を設け、このヒートシンク１０を第２アウタハウジング１５ｂの通孔１５４を介して外部へ露出させているので、さらに冷却性を高めることができる。
　６）本例では、図３に示すように電源ブレーカ１１、電力変換回路３、整流器５及びトランス４をこの順序で配置したので、電力変換機器間の配線長が極力均等になり、図２に示す充電装置１Ａの理論回路と図３に示す実回路との各電力の流れがほぼ等しくなる。その結果、電力変換効率を高めることができる。
　上記電源ブレーカ、フィルタリアクトル８１、電力変換回路３、マトリックスコンバータ制御回路９、トランス４、整流器５及び平滑回路７は本発明に係る電力変換機器に相当し、上記Ｌ型アングル１４５，１５５は本発明に係るレール機構に相当し、上記トランス４は本発明に係る電圧変換回路に相当し、上記整流器５は本発明に係る整流回路に相当する。
１…充電システム
１Ａ…充電装置
２…三相交流電源
３…電力変換回路
　３１，３１１～３１６…双方向スイッチング素子
　３２，３２１～３２６…スナバ回路
　３２７…スナバコンデンサ
４…トランス
５…整流器
６…二次電池
７…平滑回路
８…フィルタ回路
　８１…フィルタリアクトル
　８２Ｌ，８２Ｒ…フィルタコンデンサ
９…マトリックスコンバータ制御回路
１０…ヒートシンク
１１…電源ブレーカ
１２…充電ガン
１３…筐体
１４…コアフレーム
１４１…ベースプレート
１４２…コアフレーム本体
１４３…パイプ
１４４…吊上げ器具
１４５…Ｌ型アングル
１４６…通孔
１５…アウタハウジング
１５ａ…第１アウタハウジング
１５ｂ…第２アウタハウジング
１５１…操作パネル
１５２…ガンポケット
１５３，１５４…通孔
１５５…Ｌ型アングル
１６…ファン

Claims (6)

  1. 　商用電力を直流電力に変換する電力変換機器が実装された充電装置であって、
    　水平断面がＣ字状に形成され、その両面のうちＣ字状断面で囲まれた一面に、前記電力変換機器のうち少なくとも発熱を伴う機器が実装されるコアフレームと、
    　前記コアフレームを覆うように当該コアフレームに装着されるアウタハウジングと、
    　前記コアフレームの前記Ｃ字状断面で囲まれた領域に冷却空気を供給するファンと、を備える充電装置。
  2. 　前記電力変換機器は、電源ブレーカ、フィルタ回路、電力変換回路、電圧変換回路、整流回路、平滑回路および電力変換回路制御回路を含み
    　前記発熱を伴う機器は、電力変換回路、電圧変換回路および整流回路を含む請求項１に記載の充電装置。
  3. 　前記電源ブレーカ、フィルタ回路、平滑回路および電力変換回路制御回路は、前記コアフレームの、前記Ｃ字状断面で囲まれた一面の背面側に実装される請求項１又は２に記載の充電装置。
  4. 　前記ファンは、前記アウタハウジングの上部に形成された通孔に装着され、前記コアフレームの前記Ｃ字状断面で囲まれた領域に、前記通孔を介して外部の冷却空気を供給する請求項１～３のいずれか一項に記載の充電装置。
  5. 　前記電力変換回路および前記整流回路にヒートシンクが設けられ、
    　前記ヒートシンクは、前記アウタハウジングに形成された通孔を介して外部へ露出して設けられている請求項２～４のいずれか一項に記載の充電装置。
  6. 　前記ヒートシンクは、前記コアフレームの前記Ｃ字状断面のフランジに固定されている請求項５に記載の充電装置。
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