DE112013006238T5

DE112013006238T5 - Gleichtrom/Gleichstrom-Wandler

Info

Publication number: DE112013006238T5
Application number: DE112013006238.0T
Authority: DE
Inventors: Yuuji Sobu; Mikito Komatsu; Keisuke Fukumasu; Tatsuya Nakazawa
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-10-08
Also published as: JP2014131371A; JP6101484B2; US20150306960A1; US9776514B2; WO2014103518A1

Abstract

Als eine Aufgabe zum Verringern eines Rauschens, das sich aus den gegenseitigen Einflüssen zwischen Schaltungskonfigurationskomponenten ergibt, enthält ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler einen Hochspannungs-Schaltungsabschnitt, der mit einem Transformator elektrisch verbunden ist, einen Niederspannungs-Schaltungsabschnitt, der mit dem Transformator elektrisch verbunden ist; ein Gehäuse, in dem der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt und der Niederspannungs-Schaltungsabschnitt aufgenommen sind, eine Steuerleiterplatte, die das Ansteuern des Niederspannungs-Schaltungsabschnitts steuert, und einen Rahmen, der die Steuerleiterplatte stützt. Der Rahmen ist an einer Position angeordnet, an der er einer Unterseite des Gehäuses zugewandt ist, während er den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt durchquert. Das Gehäuse enthält eine erste Wand, die einen ersten Raum, in dem der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt aufgenommen ist, und einen zweiten Raum, in dem die Schaltungskomponenten, die den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt konfigurieren, aufgenommen sind, trennt. Der Rahmen bildet eine zweite Wand, die in einer Richtung, die sich einem vorderen Ende der ersten Wand annähert, vorsteht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der an einem Fahrzeug montiert ist, das eine Antriebsleistung von einem Elektromotor erhält (wobei sowohl ein Fahrzeug, das nur einen Motor als eine Antriebsleistungsquelle aufweist, als auch ein Fahrzeug, das einen Motor als Zusatzantriebsleistungsquelle verwendet, enthalten sind), wobei durch eine Innenstruktur des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers eine Rauschminderung verwirklicht wird.
Stand der Technik
Ein Fahrzeug (ein sogenanntes Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug), das Antriebsleistung von einem Elektromotor erhält, enthält eine Hochspannungsbatterie zum Ansteuern des Elektromotors, der als eine Leistung verwendet wird, und eine Niederspannungsbatterie zum Betreiben von Zusatzvorrichtungen wie etwa Fahrzeugbeleuchtungen oder einem Radio. An dem oben beschriebenen Fahrzeug ist eine Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlervorrichtung montiert, die eine Leistungsumwandlung von der Hochspannungsbatterie zu der Niederspannungsbatterie oder von der Niederspannungsbatterie zu der Hochspannungsbatterie ausführt. Im folgenden wird die Beschreibung unter der Annahme vorgenommen, dass die Leistungsumwandlung von der Hochspannungsbatterie zu der Niederspannungsbatterie erfolgt. Allerdings ist die Richtung der Leistungsumwandlung darauf nicht beschränkt.
Allgemein weist eine Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlervorrichtung eine Schaltungskonfiguration auf, die eine hochspannungsseitige Schaltschaltung, die eine Gleichstrom-Hochspannung in eine Wechselstrom-Hochspannung umwandelt, einen Transformator, der die Wechselstrom-Hochspannung in eine Wechselstrom-Niederspannung umwandelt, eine Niederspannungs-Gleichrichterschaltung, die die Wechselstrom-Niederspannung in eine Gleichstrom-Niederspannung umwandelt, und eine Steuerschaltung, die diese Schaltungen integriert steuert, enthält. In vielen Fällen sind diese Schaltungen in einem einzelnen Gehäuse untergebracht, um leicht in dem Fahrzeug montiert zu werden (siehe z. B. PTL 1).
Da die Schaltung, die die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom ausführt, in dieser Konfiguration notwendig in dem Schritt der Umwandlung vorhanden ist und die Verarbeitungsleistung in einem hohen Prozentsatz verringert werden muss, tritt allerdings ein Problem auf, dass ein Rauschen (ein sogenanntes Emissionsrauschen), das von dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler erzeugt wird, die anderen Vorrichtungen beeinflusst. Außerdem besteht ebenfalls ein Problem, dass der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler wegen des Einflusses eines Rauschens (eines sogenannten Immunitätsrauschens), das von Seiten des Fahrzeugs oder von einer Außenumgebung empfangen wird, fehlerhaft arbeitet.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

PTL 1: JP-A-2012-178937

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Rauschabschirmstruktur eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers, die das Rauschen, das sich aus den gegenseitigen Einflüssen zwischen Schaltungskonfigurationskomponenten ergibt, verringert.
Lösung des Problems
Eine Rauschabschirmstruktur eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers in der vorliegenden Erfindung enthält: einen Hochspannungs-Schaltungsabschnitt, der mit einem Transformator elektrisch verbunden ist; einen Niederspannungs-Schaltungsabschnitt, der mit dem Transformator elektrisch verbunden ist; ein Gehäuse, in dem der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt und der Niederspannungs-Schaltungsabschnitt aufgenommen sind; eine Steuerleiterplatte, die das Ansteuern des Niederspannungs-Schaltungsabschnitts steuert; und einen Rahmen, der die Steuerleiterplatte stützt. Der Rahmen ist an einer Position angeordnet, an der er einer Unterseite des Gehäuses zugewandt ist, während er den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt durchquert. Das Gehäuse enthält eine erste Wand, die einen ersten Raum, in dem der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt aufgenommen ist, und einen zweiten Raum, in dem die Schaltungskomponenten, die den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt konfigurieren, aufgenommen sind, trennt. Der Rahmen bildet eine zweite Wand, die in einer Richtung, die sich einem vorderen Ende der ersten Wand annähert, vorsteht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch eine Rauschabschirmwirkung, die durch einen geschlossenen Raum erhalten wird, der aus einem Halbleiter mit einem GND-Potential gebildet ist, ein Rauschen, das sich aus gegenseitigen Einflüssen zwischen jeder Schaltung, jedem Schaltungsblock oder jeder Schaltungskonfigurationskomponente ergibt, verringert, wobei eine zusätzliche Strukturkomponente als eine Sachmaßnahme zum Verringern des Rauschens nicht notwendig ist, oder ist es möglich, eine Einheit, die einen Rauschvorschriftswert erfüllt, mit einer minimalen Anzahl von Komponenten zu konfigurieren.
Da eine Rauschstörung zwischen jeder Schaltung, jedem Schaltungsblock oder jeder Schaltungskonfigurationskomponente unterdrückt werden kann, ist es außerdem möglich, die Anordnungsentfernung jeder Schaltung, jedes Schaltungsblocks oder jeder Schaltungskonfigurationskomponente zu verringern. Somit gibt es eine vorteilhafte Wirkung, dass die Größe und das Gewicht der Einheit verringert werden.
Im Ergebnis der integrierten Bildung ist es außerdem möglich, die Anzahl der Komponenten zu verringern, sodass zu erwarten ist, dass der Zusammenbauprozess einfach wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Beispiel eines Konfigurationsschemas einer Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung.
2 ist ein Beispiel eines Konfigurationsschemas einer Leistungsumwandlungseinheit der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung.
3 ist ein Konfigurationsbeispiel eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers.
4(a) ist ein Beispiel einer perspektivischen Ansicht eines Gehäuses.
4(b) ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Gehäuses.
5 ist ein Beispiel einer Draufsicht von Schaltungen, die in dem Gehäuse aufgenommen sind.
6(a) ist ein Beispiel einer perspektivischen Ansicht eines Rahmens.
6(b) ist ein Beispiel einer perspektivischen Querschnittsansicht des Rahmens.
7 ist ein Beispiel einer Draufsicht eines Zustands, in dem der Rahmen montiert ist.
8 ist ein Beispiel einer seitlichen Querschnittsansicht des Zustands, in dem der Rahmen montiert ist.
9 ist ein Beispiel einer Draufsicht des Zustands, in dem der Rahmen montiert ist.
10(a) ist ein Beispiel eines Komponentenanordnungsschemas (perspektivische Ansicht) auf einer Rahmenseite einer Steuerplatine.
10(b) ist ein Beispiel eines Komponentenanordnungsschemas auf der Seite der Oberseitenabdeckung der Steuerplatine.
11 ist ein Beispiel einer Draufsicht eines Zustands, in dem die Oberseitenabdeckung montiert ist.
12 ist ein Beispiel einer seitlichen Querschnittsansicht des Zustands, in dem die Steuerplatine montiert ist.
13 ist ein Beispiel einer Draufsicht der in dem Gehäuse aufgenommenen Schaltungen.
14(a) ist ein Beispiel einer Draufsicht eines Zustands, in dem der Rahmen montiert ist.
14(b) ist ein Beispiel einer seitlichen Querschnittsansicht des Zustands, in dem der Rahmen montiert ist.
Beschreibung von Ausführungsformen
Ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der an einem Fahrzeug montiert ist, das eine Antriebsleistung von einem Elektromotor erhält (wobei sowohl ein Fahrzeug, das nur einen Motor als eine Antriebsleistungsquelle aufweist, als auch ein Fahrzeug, das einen Motor als Zusatzantriebsleistungsquelle verwendet, enthalten sind), enthält als eine minimale Grundkonfiguration eine allgemein hochspannungsseitige Schaltschaltung, einen Transformator, eine Niederspannungs-Gleichrichterschaltung und eine Steuerschaltung, wobei jedes von ihnen die im Folgenden beschriebenen Funktionen verwirklicht.
Diese sind eine Funktion zum Empfangen einer Zufuhr von Gleichstrom-Hochspannungsquellleistung von mehreren hundert Volt zum Ansteuern des Elektromotors und eine Funktion zum Umwandeln der Gleichstrom-Hochspannung in eine Wechselstrom-Hochspannung durch Empfangen eines Schaltsignals, das von der Steuerschaltung zugeführt wird, und zum Ausführen einer Schaltoperation an der hochspannungsseitigen Schaltschaltung, eine Funktion zum Ausführen einer Spannungsumwandlung zum Umwandeln der Wechselstrom-Hochspannung in eine Wechselstrom-Niederspannung durch den Transformator und daraufhin eine Funktion zum Zuführen einer Gleichstrom-Niederspannungs-Leistungsquelle von mehreren zehn Volt, die zu Zusatzvorrichtungen in dem Fahrzeug zugeführt wird, als eine Funktion zum Gleichrichten des Wechselstroms, um ihn in einen Gleichstrom umzuwandeln.
Die Steuerschaltung ist eine Schaltung zum Berechnen und Steuern der Schaltoperationen beim Umwandeln des Gleichstroms in Wechselstrom und eine Schaltung zum Berechnen und Steuern einer optimalen Schaltperiode gemäß dem Leistungszustand der beiden obigen Leistungsquellen und durch eine Anweisung über Kommunikation von außen.
Die Leistungsumwandlung ist nicht auf eine Richtung beschränkt, sondern enthält das Ausführen einer bidirektionalen Umwandlung (d. h. der Umwandlung von der Gleichstrom-Hochspannungs-Leistungsquelle zu der Gleichstrom-Niederspannungs-Leistungsquelle und umgekehrt eine Umwandlung von der Gleichstrom-Niederspannungs-Leistungsquelle zu der Gleichstrom-Hochspannungs-Leistungsquelle).
In der Vorrichtung, die die Leistungsumwandlung ausführt und die an dem Fahrzeug montiert ist, ist es aus Sicherheitsgründen notwendig, eine Hochspannungsschaltung und eine Niederspannungsschaltung elektrisch zu isolieren. Falls das Gehäuse aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist, ist das elektrische Potential des Gehäuses in vielen Fällen dasselbe wie das der Fahrzeugkarosserie, wobei es bei den Niederspannungsschaltungen als das elektrische Referenzpotential (eine sogenannte Gehäusemasse = ein GND-Potential) verwendet wird. Dies ist so, da es im Fall der Verwendung der Gehäusespannung in den Hochspannungsschaltungen ein Risiko eines Leckverlusts oder eines Stromschlags gibt.
Allerdings ist aus einer Bedingung der Fahrzeugmontage dringend eine kompakte und integrierte Einheit erforderlich, sodass die Hochspannungsschaltung und die Niederspannungsschaltung in fast jedem Fall in dem Gehäuse aufgenommen sind, das dasselbe elektrische Potential wie die Fahrzeugkarosserie aufweist, und die integrierte Einheit konfigurieren und daraufhin die Leistungsumwandlungsfunktion erzielen. Als allgemeine Leistungsumwandlungseigenschaften des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers ist in der Hochspannungsschaltung die Spannung hoch, der Strom aber verhältnismäßig niedrig (näherungsweise kleiner als 30 A), und ist in der Niederspannungsschaltung die Spannung niedrig, während der Strom verhältnismäßig hoch ist (näherungsweise weniger als 200 A).
Falls die Hochspannungsschaltung und die Niederspannungsschaltung in demselben Gehäuse aufgenommen sind, treten wegen der oben beschriebenen Leistungsumwandlungseigenschaften, einer Wechselbeziehung einer Position und einer Anordnungsentfernung und einer Situation des Gehäuses und eines Rahmens jeder Schaltung in der Anordnung in dem Gehäuse eine Erscheinung, in der ein spannungsabhängiges Rauschen der Hochspannungsschaltung emittiert wird und in die andere Schaltung gemischt wird, und eine Erscheinung, in der ein stromabhängiges Rauschen der Niederspannungsschaltung emittiert wird und in die andere Schaltung gemischt wird, auf. Außerdem tritt ein Unterschied eines Grads des von Seiten des Fahrzeugs oder von einer Außenumgebung empfangenen Rauscheinflusses auf.
Im Ergebnis tritt ein Problem auf, dass die Leistungsumwandlungsfunktion als eine Grundfunktion des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers fehlerhaft arbeitet oder dass Rauschvorschriftswerte (eine gesetzliche Anforderung jeder Nation und eine von Kunden geforderte Spezifikation) nicht erfüllt sind.
Um diese Probleme zu lösen, muss die Schaltung natürlich überarbeitet werden. Allerdings ist es notwendig, ein Abschirmgehäuse für Leitungsverbesserungskomponenten als neue Strukturkomponenten für Gegenmaßnahmen gegen das Rauschen hinzuzufügen, was zu einer Erhöhung der Kosten und zu einer Erhöhung des Volumens und des Gewichts der Produkte führt.
Die vorliegende Erfindung enthält mehrere Mittel zur Lösung der obenerwähnten Probleme. Allerdings werden im Folgenden Ausführungsformen einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen als ein Beispiel der Mittel beschrieben. In den Zeichnungen tragen dieselben Elemente dieselben Bezugszeichen und ist ihre Beschreibung nicht wiederholt.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Beispiel eines Konfigurationsschemas einer Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung in einer ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird die Beschreibung unter der Annahme der Leistungsumwandlung von der Hochspannungsbatterie zu der Niederspannungsbatterie vorgenommen. Allerdings ist die Richtung der Leistungsumwandlung darauf nicht beschränkt.
Wie in 1 dargestellt ist, ist eine von Seiten des Fahrzeugs zugeführte Gleichstrom-Hochspannungs-Leistungsquelle mit mehreren hundert Volt mit einem Hochspannungs-Schaltungsabschnitt verbunden. Der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt überträgt eine Leistung, deren Spannung umgewandelt wird, über einen Transformator zu einem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt. Der Niederspannungs-Schaltungsabschnitt ist mit einer Gleichstrom-Niederspannungs-Leistungsquellenschaltung in dem Fahrzeug verbunden. Außerdem ist die Steuerschaltungseinheit mit dem Hochspannungs-Schaltungsabschnitt und mit dem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt verbunden.
Der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt ist so konfiguriert, dass er eine Gleichstrom-Hochspannungs-Leistungsquellen-Filterschaltung und eine Hochspannungs-Schaltschaltung enthält. Eine in den Hochspannungs-Schaltungsabschnitt eingegebene Gleichstrom-Hochspannungsleistung wird durch die Hochspannungs-Schaltschaltung in einen Wechselstrom umgewandelt, wobei sie als die Hochspannung bleibt. Die in den Wechselstrom umgewandelte Hochspannungsleistung wird einer Primärseite des Transformators zugeführt und daraufhin auf eine Sekundärseite des Transformators übertragen.
Der Niederspannungs-Schaltungsabschnitt ist so konfiguriert, dass er eine Niederspannungs-Gleichrichterschaltung und eine Gleichstrom-Niederspannungs-Leistungsquellen-Filterschaltung enthält. Es wird veranlasst, dass die an die Sekundärseite des Transformators übertragene Leistung durch die Niederspannungs-Gleichrichterschaltung geht, um zum Gleichstrom zurückzukehren. Um ein während der Umwandlung in Wechselstrom erzeugtes Schaltrauschen zu beseitigen, wird darüber hinaus veranlasst, dass die Gleichstromleistung zu der Niederspannungs-Leistungsquellen-Filterschaltung geht und schließlich als eine Gleichstrom-Niederspannungs-Leistungsquelle mit mehreren zehn Volt der Fahrzeugseite zugeführt wird.
Die Steuerschaltungseinheit erzeugt Schaltsignale, die der Hochspannungs-Schaltschaltung und der Niederspannungs-Gleichrichterschaltung zugeführt werden, und führt die Gesamtbetriebssteuerung des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers aus. Die Steuerschaltungseinheit ist annähernd in eine Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit und in eine Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit unterteilt. Die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit und die Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit sind so konfiguriert, dass sie elektrisch isoliert sind.
Die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit ist so konfiguriert, dass sie eine Schaltelement-Ansteuerschaltung, die der Hochspannungs-Schaltschaltung das Schaltsignal zuführt, und Sensorschaltungen, die Informationen erfassen, die zum stabilen Steuern der Spannung, des Stroms und der Temperatur des Hochspannungs-Schaltungsabschnitts notwendig sind, enthält.
Die Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit ist so konfiguriert, dass sie eine Schaltelement-Ansteuerschaltung, die der Niederspannungs-Gleichrichterschaltung das Schaltsignal zuführt, Sensorschaltungen, die Informationen erfassen, die zum stabilen Steuern der Spannung, des Stroms und der Temperatur des Niederspannungsabschnitts notwendig sind, eine Steuerabschnitts-Leistungsquellenschaltung, eine Kommunikationsschaltung, die eine Kommunikation mit einer fahrzeugseitigen Steuereinheit ausführt, eine Fahrzeugsignal-Verarbeitungsschaltung, die das von Seiten des Fahrzeugs zugeführte Signal verarbeitet, und eine Rechenverarbeitungs- und Steuerverarbeitungsschaltung (DSP und CPU), die auf der Grundlage der durch die oben beschriebenen Konfigurationselemente erhobenen Informationen die Berechnung und die integrale Betriebssteuerung der Schaltsignale ausführt, enthält. Die Konfiguration der Steuerschaltungseinheit ist nicht auf die oben Beschriebene beschränkt.
2 ist ein Beispiel eines Konfigurationsschemas einer Leistungsumwandlungseinheit der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung. Die Leistungsumwandlungseinheit der in 2 dargestellten Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung ist so konfiguriert, dass sie den Hochspannungs-Schaltungsabschnitt und den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt in 1 enthält.
Grundsätzlich ist die Gleichstrom-Hochspannungs-Leistungsquellen-Filterschaltung so konfiguriert, dass sie eine Spule und Kondensatoren enthält. Wie in 2 dargestellt ist, enthalten die Kondensatoren irgendeinen eines Cx (eines sogenannten X-Kondensators), der zwischen beide Anschlüsse der Hochspannungs-Leistungsquelle geschaltet ist, und von Cy (sogenannten Y-Kondensatoren), die zwischen die Anschlüsse der Hochspannungs-Leistungsquelle und das Referenzpotential (GND-Potential) geschaltet sind. Wie in 2 dargestellt ist, kann die Gleichstrom-Hochspannungs-Leistungsquellen-Filterschaltung so konfiguriert sein, dass sie nur die Kondensatoren enthält. Der Cx und die Cy geben hier nicht die Anzahl der Elemente an, sondern sind nur Beispiele der Schaltungssymbole. Natürlich kann die Schaltung unter Verwendung mehrerer Elemente verwirklicht werden. Dies trifft ebenfalls auf H1, S1 und dergleichen, die im Folgenden beschrieben sind, zu.
Die Hochspannungs-Schaltschaltung ist aus vier MOSFETs gebildet, die in dem Brückentyp (ein sogenannter Vollbrückentyp, der aus H1, H2, H3 und H4 gebildet ist) verbunden sind. Außerdem ist ein Snubberkondensator zu dem MOSFET parallelgeschaltet. Die vier MOSFETs (H1, H2, H3 und H4) in der hochspannungsseitigen Schaltschaltung werden durch eine Phasenverschiebungs-PWM-Steuerung optimal gesteuert, indem von der Steuerschaltungseinheit notwendige Elemente wie etwa ein Betrag der Ausgangslast und die Eingangsspannung erfasst werden. Dadurch, dass die Phasenverschiebungs-PWM-Steuerung ausgeführt wird, kann auf der Primärseite des Transformators eine Hochspannung erzeugt werden, die in einen Wechselstrom umgewandelt wird. Die Verbindung der MOSFETs ist ein Beispiel und kann durch ein anderes Verbindungsverfahren verwirklicht werden, ohne auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt zu sein.
Der Transformator weist zwischen der Primärseite und der Sekundärseite eine isolierte Struktur auf. Ein Windungsverhältnis der Primärseite und der Sekundärseite des Transformators ist gemäß der Beziehung zwischen der Eingangsleistungsquelle und der Ausgangsleistungsquelle auf ein optimales Windungsverhältnis eingestellt. In der Eingangsstufe des Transformators ist eine Resonanz-Chalk-Spule Lr vorgesehen, um eine Soft-Schaltoperation auszuführen. Unter Verwendung einer kombinierten Induktivität der Induktivität der Resonanz-Chalk-Spule und einer Leckinduktivität des Transformators kann ein spannungsloses Schalten des MOSFET, der die hochspannungsseitige Schaltschaltung konfiguriert, ausgeführt werden. Allerdings ist die Resonanz-Chalk-Spule nicht notwendig erforderlich und kann die Schaltungskonfiguration des Transformators die Resonanz-Chalk-Spule nicht enthalten.
Die Niederspannungs-Gleichrichterschaltung ist aus vier MOSFETs (S1, S2, S3 und S4), einer Spule L0 und Kondensatoren C0 und Cc gebildet. Die Niederspannungs-Gleichrichterschaltung führt durch ein synchrones Gleichrichtungsverfahren eine Gleichrichtung aus und verwirklicht durch ein aktives Klemmverfahren eine Spannungssicherung. Die Schaltzeitpunkte der S1, S2, S3 und S4 werden zusammenwirkend mit einem Phasenverschiebungs-PWM-Steuerimpuls gesteuert, der die notwendigen Elemente wie etwa einen Betrag der Ausgangslast und der Eingangsspannung durch die Steuerschaltungseinheit erfasst und die Elemente der Hochspannungs-Schaltschaltung zuführt. Die Konfiguration des Niederspannungs-Gleichrichter-Schaltungsabschnitts ist nicht notwendig dieselbe wie die des oben beschriebenen synchronen Gleichrichtungsverfahren und kann eine Konfiguration unter Verwendung eines Diodengleichrichtungsverfahrens oder eines aktiven Klemmverfahrens sein.
Die Gleichstrom-Niederspannungs-Leistungsquellen-Filterschaltung ist so konfiguriert, dass sie eine Spule L1 und einen Kondensator C1 enthält. Allerdings ist die Gleichstrom-Niederspannungs-Leistungsquellen-Filterschaltung nicht notwendig erforderlich und kann eine Annahme der Schaltung gemäß der Produktspezifikation bestimmt werden.
Nachfolgend wird die Gesamtstruktur einer Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlervorrichtung 100 beschrieben. 3 bis 12 sind Beispiele des Konfigurationsschemas der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlervorrichtung 100 in der vorliegenden Ausführungsform.
3 ist ein Konfigurationsschema der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlervorrichtung 100 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlervorrichtung 100 sind Komponenten, die die oben beschriebene Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung konfigurieren, in einem kastenförmigen Gehäuse aufgenommen, das aus einem elektrisch leitfähigen Metall wie etwa Aluminium-Druckguss gebildet ist.
An einem oberen Abschnitt eines Gehäuses 109, das aus demselben elektrisch leitfähigen Metall gebildet ist, ist durch eine Schraube eine Oberseitenabdeckung 101 montiert, die aus einem elektrisch leitfähigen Metall gebildet ist, wobei das Gehäuse 109 und die Oberseitenabdeckung 101 einen Metallkasten bilden, in dem die elektrische Verbindung auf demselben elektrischen Potential erzielt wird. In dem aus dem Gehäuse 109 und der Oberseitenabdeckung 101 gebildeten Raum sind die Komponenten, die die Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung konfigurieren, aufgenommen, befestigt, gehalten und verdrahtet.
Zwischen dem Gehäuse 109 und der Oberseitenabdeckung 101 ist ein luftdichter O-Ring 102 in der Weise vorgesehen, dass Wasser oder dergleichen nicht in das Gehäuse eindringen. In dem unteren Abschnitt des Gehäuses 109 ist ein Kühlungsströmungsweg zum Kühlen der in dem Gehäuse aufgenommenen Komponenten gebildet. Der Kühlungsströmungsweg ist dadurch, dass eine Unterseitenabdeckung 111 durch Schrauben montiert ist, während ein wasserdichter O-Ring 110 dazwischenliegt, abgedichtet.
An irgendeiner Oberfläche der Seitenflächen des Gehäuses 109 ist ein Rohr 114 montiert. Von einem Ende des Rohrs 114 wird dem Kühlungsströmungsweg ein Kühlmedium zugeführt, das an dem anderen Ende gesammelt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Wasserkühlverfahren angenommen, wobei aber ein anderes Kühlverfahren angenommen werden kann.
An irgendeiner Oberfläche der Seitenflächen des Gehäuses 109 ist ein Eingangsverbinder 115 vorgesehen. Der Eingangsverbinder 115 ist mit einer Verdrahtung verbunden, über die die Gleichstrom-Hochspannungsleistung von der Hochspannungsbatterie zu der in dem Gehäuse aufgenommenen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung zugeführt wird. Außerdem ist zum Verbinden der Verdrahtung ein Ausgangsverbinder 112 vorgesehen, durch den die Gleichstrom-Niederspannung von der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung in dem Gehäuse ausgegeben wird. Darüber hinaus ist ein Signalverbinder 113 zum Austauschen eines Fahrzeugsystemsignals mit der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlerschaltung in dem Gehäuse als ein Draht vorgesehen. In der Zeichnung sind der oben beschriebene Eingangsverbinder 115, der oben beschriebene Ausgangsverbinder 112 und der oben beschriebene Signalverbinder 113 an irgendeiner Seitenfläche der Seitenflächen des Gehäuses auf konzentrierte Weise montiert. Allerdings können die Verbinder an den voneinander verschiedenen Seitenflächen montiert sein.
Hinsichtlich des Hochspannungs-Schaltungsabschnitts sind die Hochspannungs-Schaltschaltung und die Gleichstrom-Hochspannungs-Leistungsquellen-Filterschaltung auf voneinander verschiedenen Leiterplatten montiert. Die Hochspannungs-Schaltschaltung ist an einer Hochspannungs-Schaltleiterplatte 118 angebracht. Um die vier MOSFETs, deren Wärmeerzeugung groß ist, ist die Hochspannungs-Schaltleiterplatte 118 auf der Unterseite des Gehäuses 109 montiert. Die Gleichstrom-Hochspannungs-Leistungsquellen-Filterschaltung ist auf einer Hochspannungs-Leistungsversorgungs-Filterplatine 119 montiert. Die Hochspannungs-Leistungsversorgungs-Filterplatine 119 ist auf der oberen Schicht der Hochspannungs-Schaltleiterplatte 118 in dem Gehäuse 109 auf gestapelte Weise angeordnet. Außerdem ist eine Resonanzspule 117, die der Resonanz-Chalk-Spule Lr entspricht, auf der Unterseite des Gehäuses 109 angeordnet, da die Resonanzspule 117 ähnlich dem Fall der MOSFETs ebenfalls eine Komponente ist, deren Wärmeerzeugung groß ist.
Hinsichtlich des Niederspannungs-Schaltungsabschnitts sind eine Gleichrichtungsspule 106, die der Gleichrichtungsspule L0 der Niederspannungs-Gleichrichterschaltung entspricht, und eine Filterspule 107, die der Filterspule L1 entspricht, nicht auf der Platine montiert, aber in dem Gehäuse aufgenommen. Die Gleichrichtungsspule 106 und die Filterspule 107 sind durch eine Stromschienenverdrahtung miteinander verbunden. Der Kondensator C1 ist auf einer unabhängigen Kondensatorplatine 116 montiert. Die Kondensatorplatine 116 ist dem Gleichstrom-Niederspannungs-Ausgangsverbinder 112 am nächsten angeordnet, sodass das Rauschen wirksam absorbiert werden kann. Spezifisch zeigt eine Anordnung am nächsten zu dem Ausgangsverbinder, dass ein Verbindungsanschluss der Kondensatorplatine 116 und ein Verbindungsanschluss des Gleichstrom-Niederspannungs-Ausgangsverbinders 112 so konfiguriert sind, dass sie nur mit dem Verdrahtungs-Stromschienenausgang von der Filterspule 107 verbunden sind und direkt miteinander, ohne über andere Komponenten zu gehen, verbunden sind. Die anderen Komponenten (S1, S2, S3, S4, C0 und Cc) sind auf einer Niederspannungs-Gleichrichterleiterplatte 108 montiert. Um die S1, S2, S3 und S4, deren Wärmeerzeugung groß ist, wirksam zu kühlen, ist die Niederspannungs-Gleichrichterleiterplatte 108 auf der Unterseite des Gehäuses aufgenommen. Es können ein anderes Verfahren zum Konfigurieren der Platine oder ein anderes Verfahren zum Anordnen jeder der Komponenten in dem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt angenommen werden.
Zwischen dem Hochspannungs-Schaltungsabschnitt und dem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt ist ein Transformator 105 angeordnet, wobei eine Primärwicklung mit der Hochspannungsschaltung verbunden ist und eine Sekundärwicklung mit der Niederspannungsschaltung verbunden ist. Außerdem ist der Transformator 105 ebenfalls eine Komponente, deren Wärmeerzeugung groß ist und die somit auf der Unterseite des Gehäuses 109 angeordnet ist.
In der Steuerschaltungseinheit sind die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit und die Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit auf einer Steuerplatine 103 montiert. Mit dem Ziel, die gegenseitige Rauschstörung zu vermeiden und die elektrische Isolation zu erzielen, sind die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit und die Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit in der Steuerplatine 103 auf deutlich getrennte Weise angeordnet und montiert. Mit demselben Ziel können die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit und die Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit, die die Steuerschaltungseinheit konfigurieren, auf getrennten Platinen konfiguriert sein.
Außer den Komponenten, die dem Hochspannungs-Schaltungsabschnitt, dem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt und der Steuerschaltungseinheit entsprechen, ist in dem Gehäuse 109 ein Rahmen 104 aufgenommen.
4(a) ist eine perspektivische Ansicht des Gehäuses 109, das aus einem elektrisch leitfähigen Metall gebildet ist. 4(b) ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Gehäuses 109 entlang eines Querschnitts A in 4(a). Wie in 4 dargestellt ist, ist auf der Innenseite des Gehäuses 109 eine erste Wand 120 gebildet, die in der Richtung von der Unterseite des Gehäuses zu der Oberseite des Gehäuses vorsteht. Durch die erste Wand 120 ist der Raum in dem Gehäuse 109 in einen ersten Raum 150 und einen zweiten Raum 151 geteilt.
In dem ersten Raum 150 sind die Konfigurationselemente des Hochspannungs-Schaltungsabschnitts aufgenommen. Unter den Konfigurationselementen sind die Komponenten, deren Wärmeerzeugung groß ist, d. h. die Resonanzspule 117, die Hochspannungs-Schaltleiterplatte 118 und der Transformator 105, auf der Bodenschicht aufgenommen. Die Hochspannungs-Leistungsversorgungs-Filterplatine 119 ist auf seiner oberen Schicht aufgenommen.
In dem zweiten Raum 151 sind die Konfigurationselemente des Niederspannungs-Schaltungsabschnitts, d. h. die Niederspannungs-Gleichrichterleiterplatte 108, die Gleichrichtungsspule 106, die Filterspule 107 und die Kondensatorplatine 116, aufgenommen.
Wie in 4(a) dargestellt ist, sind in das Gehäuse 109 außerdem mehrere Schraubenbefestigungsstützen 123 eingebaut. Die Schraubenbefestigungsstütze 123 ist so eingebaut, dass sie in der Richtung von der Gehäuseseite zu der Oberseite des Gehäuses steht. Die Schraubenbefestigungsstütze 123 soll das Gehäuse 109 und den Rahmen 104 zusammenhalten und befestigen und eine stabile elektrische Verbindung untereinander erzielen. Das Halten und Befestigen des Rahmens 104 wird in 8 beschrieben. Obgleich dies nicht dargestellt ist, kann die Schraubenbefestigungsstütze 123 an einen Teil der ersten Wand 120 integriert gebildet sein.
5 ist ein Beispiel einer Draufsicht des Komponentenanordnungsschemas, wenn die Konfigurationselemente des Hochspannungs-Schaltungsabschnitts und die Konfigurationselemente des Niederspannungs-Schaltungsabschnitts in dem Gehäuse 109 aufgenommen sind. In 5 ist die linke Seite auf dem Blatt der erste Raum 150 und die rechte Seite auf dem Blatt der zweite Raum 151 mit der ersten Wand 120 als eine Begrenzung. Wie oben beschrieben wurde, sind die Resonanzspule 117, die Hochspannungs-Schaltleiterplatte 118, der Transformator 105 und die Hochspannungs-Leistungsversorgungs-Filterplatine 119 in dem ersten Raum 150 aufgenommen. Der Transformator 105 ist in der Nähe der ersten Wand 120 angeordnet.
Der Transformator 105 enthält einen sekundärseitigen Verdrahtungsleitungsabschnitt 105-A, der mit der Niederspannungs-Gleichrichterleiterplatte 108 verbunden ist. Da der sekundärseitige Verdrahtungsleitungsabschnitt 105-A des Transformators 105 elektrisch in dem Niederspannungspotential der Sekundärseite ist, ist es bevorzugt, dass der sekundärseitige Verdrahtungsleitungsabschnitt 105-A soweit wie möglich in dem zweiten Raum angeordnet ist. Somit ist der sekundärseitige Verdrahtungsleitungsabschnitt 105-A des Transformators 105 in der Weise, dass er nicht zu der linken Seite der ersten Wand 120 vorsteht, d. h. soweit wie möglich in dem ersten Raum 150, angeordnet. Dies ist so, da der sekundärseitige Verdrahtungsleitungsabschnitt 105-A eine Komponente ist, die einen Teil des Transformators 105 konfiguriert, wobei sie bezüglich des Raums nicht vollständig getrennt werden kann und es somit keine andere Möglichkeit gibt, als dass sie teilweise in dem ersten Raum 150 vorhanden ist.
6(a) ist eine perspektivische Ansicht eines Rahmens 104. Der aus einem elektrisch leitfähigen Metall gebildete Rahmen 104 ist auf dem oberen Abschnitt der Schaltungskomponenten angeordnet, die den oben beschriebenen wie in 3 dargestellten Niederspannungs-Schaltungsabschnitt konfigurieren. An dem Rahmen 104 sind Schraubenbefestigungsstützen 124 gebildet. Die Schraubenbefestigungsstützen 124 sind vorgesehen, um die Schrauben nach Montage der Steuerplatine 103, auf der die Steuerschaltungseinheit montiert ist, zu befestigen. Die Schraubenbefestigungsstützen 124 sind auf der Oberseite des Rahmens 104, d. h. auf der Seite, auf der die Steuerplatine 103 angeordnet ist, gebildet.
6(b) ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Rahmens 104 entlang eines Querschnitts B in 6(a). Wie in 6(b) dargestellt ist, bildet der Rahmen 104 auf der Unterseite, die der Oberseite, auf der die Schraubenbefestigungsträger 124 gebildet sind, gegenüberliegt, eine zweite Wand 121. Die zweite Wand 121 steht in einer Richtung der Unterseitenabdeckung 111 des Gehäuses 109 vor. Außerdem ist auf der Oberseite, auf der die Schraubenbefestigungsstützen 124 gebildet sind, eine dritte Wand 122 gebildet. Die dritte Wand 122 steht in Richtung der Oberseitenabdeckung 101 des Gehäuses 109 vor.
In 7 ist eine Draufsicht des Komponentenanordnungsschemas in einem Zustand dargestellt, in dem der Rahmen 104 in dem Zustand aus 5 montiert ist. Wie in 7 dargestellt ist, ist die zweite Wand 121 so gebildet, dass sie sich, falls der Rahmen 104 von der Oberseite betrachtet wird, mit der Wandoberflächenposition der ersten Wand 120 überschneidet.
8 ist eine Querschnittsansicht entlang eines Querschnitts C-C aus 7. Wie in 8 dargestellt ist, steht die an dem Rahmen 104 gebildete zweite Wand 121 in einer Richtung, die sich dem vorderen Ende der an dem Gehäuse 109 gebildeten ersten Wand 120 annähert, vor. Außerdem steht die dritte Wand 122 in einer Richtung, die der Richtung, in der die zweite Wand 121 vorsteht, entgegengesetzt ist, vor.
Der Rahmen 104 ist so verschraubt, dass er an dem an dem Gehäuse 109 gebildeten Schraubenbefestigungsträger 123 (siehe 4) befestigt ist. Auf diese Weise sind das Gehäuse 109 und der Rahmen 104 elektrisch miteinander verbunden und weisen sie dasselbe elektrische Potential auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Schraubenbefestigungsstütze 123 in der Richtung von der Unterseite des Gehäuses zu der Oberseite gebildet. Allerdings kann die Schraubenbefestigungsstütze 123 in der Richtung von der Unterseite des Rahmens 104 zu der Unterseite des Gehäuses gebildet sein.
Der zweite Raum 151, in dem der Niederspannungs-Schaltungsabschnitt aufgenommen ist, ist aus dem Gehäuse 109, aus dem Rahmen 104, aus der ersten Wand 120 und aus der zweiten Wand 121 gebildet. Da der zweite Raum 151 zu einem Raum wird, der durch metallische Leiter eingeschlossen ist, die elektrisch dasselbe Potential, d. h. das GND-Potential, aufweisen, ist es somit möglich, eine Rauschabschirmwirkung zu erhalten. Durch diese Rauschabschirmwirkung ist es möglich zu unterdrücken, dass das Hochspannungs-Schaltrauschen, das von dem Hochspannungs-Schaltungsabschnitt erzeugt wird, oder das externe Rauschen, das in die von Seiten des Fahrzeugs zugeführte Hochspannungs-Leistungsquelle gemischt ist, in den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt gemischt wird. Außerdem ist es möglich zu unterdrücken, dass das in dem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt erzeugte Rauschen in den Hochspannungs-Schaltungsabschnitt oder in die Steuerschaltung gemischt wird.
In 9 ist eine Draufsicht des Komponentenanordnungsschemas in dem Zustand dargestellt, in dem der Rahmen 104 montiert ist. In 7 ist die zweite Wand 121 in der Darstellung hervorgehoben, um die Anordnung der zweiten Wand 121 zu erläutern. Dagegen ist in 9 die dritte Wand 122 in der Darstellung hervorgehoben, um die Anordnung der dritten Wand zu erläutern. Wie in 8 dargestellt ist, ist die dritte Wand 122 auf der Oberseite des Rahmens 104 in eine Richtung zu einem Oberseiten-Abdeckungsabschnitt des Gehäuses 109 gebildet.
Wie in der Querschnittsansicht in 8 und in der Draufsicht in 9 dargestellt ist, ist die Wandoberflächeneinbauposition der dritten Wand 121 in der Nähe der zweiten Wand 122 gebildet. Außerdem sind in derselben Richtung ebenfalls mehrere Schraubenbefestigungsstützen 124 gebildet, um das Halten und Befestigen der Steuerplatine 103 und die stabile elektrische Verbindung zu erzielen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wandoberflächen-Bildungsposition der dritten Wand 122 von der Oberseite des Rahmens 104 aus gesehen eine Position in der Nähe der zweiten Wand 121, wobei die Position aber nicht notwendig die nahe Anordnung zu sein braucht.
Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform die dritte Wand 122 mit der Schraubenbefestigungsstütze 124 integriert gebildet, wobei die dritte Wand 122 aber nicht notwendig mit der Schraubenbefestigungsstütze 124 integriert gebildet zu sein braucht.
Außerdem können eine größere Anzahl von Schraubenbefestigungsstützen 124 als in der vorliegenden Ausführungsform integriert gebildet sein.
10(a) und 10(b) sind Schemata, die die Komponentenanordnung auf der Steuerplatine 103 darstellen. 10(a) ist ein perspektivisches Komponentenanordnungsschema auf der Seite des Rahmens 104 einer Steuerplatine 103. 10(b) ist ein Komponentenanordnungsschema auf der Oberseite der Steuerplatine 103. Die Steuerschaltungseinheit ist auf der Steuerplatine 103 montiert. Wie in 1 dargestellt ist, ist die Steuerschaltungseinheit in die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit und in die Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit geteilt.
Wie in 10(a) dargestellt ist, ist ein Steuerplatinenmuster der Steuerleiterplatte 103 auf der Seite des Rahmens 104 montiert, während es in einen ersten Bereich 160, auf dem die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit montiert ist, und einen zweiten Bereich 161, auf dem die Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit montiert ist, geteilt ist. Zwischen dem ersten Bereich 160 und dem zweiten Bereich 161 ist eine Anordnungsbegrenzung vorgesehen. Wie in 10(a) dargestellt ist, ist die Anordnungsbegrenzung entlang der dritten Wand 122 vorgesehen.
Das Steuerplatinenmuster des Anordnungsbegrenzungsabschnitts entlang der dritten Wand 122 auf der Rahmenseite stellt ein Muster des elektrischen Referenzpotentials in der Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit in der Steuerplatine 103 bereit. Unter der Annahme, dass das Gehäuse 109 und der Rahmen 104 miteinander verbunden sind, ist das elektrische Referenzpotential hier ein elektrisches Referenzpotential des Niederspannungs-Schaltungsabschnitts, ein sogenanntes Gehäusemassepotential (GND-Potential). Außerdem ist die Steuerplatine 103 als eine Mehrschichtplatine konfiguriert, wobei eine Schicht unter den Innenschichten so konfiguriert ist, dass sie ein Muster des elektrischen Referenzpotentials in der Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit, d. h. ein GND-Muster, ist. Das GND-Muster ist nur in dem zweiten Bereich 161 verlegt, der die Anordnungsbegrenzung enthält, und ist eine Oberfläche, die so fest wie möglich ist.
Das GND-Muster ist an die Schraubenbefestigungsstütze 124, die integriert mit der an dem Rahmen 104 vorgesehenen dritten Wand 122 gebildet ist, geschraubt und daran befestigt und mit der Schraubenbefestigungsstütze 124 elektrisch verbunden. Das heißt, das elektrische Referenzpotential in dem Gehäuse 109, in dem Rahmen 104 und in der Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit in der Steuerplatine 103 ist dasselbe elektrische Potential.
Wie in 10(b) dargestellt ist, ist das Steuerplatinenmuster der Steuerleiterplatte 103 auf der Oberseite montiert, während es in einen dritten Bereich 162, an dem die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit montiert ist, und in einen vierten Bereich 163, an dem die Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit montiert ist, geteilt ist. Ähnlich dem Fall in 10(a) ist zwischen dem dritten Bereich 162 und dem vierten Bereich 163 eine Anordnungsbegrenzung vorgesehen. Die Anordnungsbegrenzung ist entlang einer vierten Wand 125 (siehe 11 und 12) vorgesehen.
11 ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem die aus einem elektrisch leitfähigen Metall gebildete Oberseitenabdeckung 101 montiert ist. Die Oberseitenabdeckung 101 ist auf dem oberen Abschnitt der Steuerplatine 103 angeordnet. Außerdem ist die Oberseitenabdeckung 101 verschraubt, damit sie an dem Gehäuse 109 befestigt und mit dem Gehäuse 109 elektrisch verbunden ist. Somit weisen das Gehäuse 109 und die Oberseitenabdeckung 101 dasselbe elektrische Potential auf.
Auf der Oberseitenabdeckung 101 ist auf der der Steuerplatine 103 zugewandten Seite die vierte Wand 125 gebildet. Wie in 11 dargestellt ist, ist die vierte Wand 125, von der Oberseite aus gesehen, an der Position, die sich mit der dritten Wand 122 überschneidet, gebildet. Die Anordnungsbegrenzung zwischen dem dritten Bereich 162 und dem vierten Bereich 163 ist so vorgesehen, dass sie entlang der vierten Wand verläuft (siehe 10(b)).
12 ist eine seitliche Querschnittsansicht entlang des Querschnitts C-C in 11. Wie oben beschrieben wurde, sind der erste Raum 150 und der zweite Raum 151 durch die erste Wand 120, die an dem Gehäuse 109 gebildet ist, getrennt. Der zweite Raum 151 ist aus dem Gehäuse 109, aus dem Rahmen 104, aus der ersten Wand 120 und aus der zweiten Wand 121 gebildet.
Auf der oberen Schicht des zweiten Raums 151 ist ein dritter Raum 152 gebildet, der durch das Gehäuse 109, durch den Rahmen 104, durch die dritte Wand 122 und durch die Steuerplatine 103 eingeschlossen ist. Der dritte Raum 152 ist durch die dritte Wand 122 von dem ersten Raum 150 getrennt.
Wie oben beschrieben wurde, ist in der Innenschicht der Steuerplatine 103 das GND-Muster vorgesehen. Durch diese Konfiguration ist durch das Gehäuse 109, den Rahmen 104, die dritte Wand 122 und das GND-Muster in der Innenschicht der Steuerplatine auf der oberen Schicht des zweiten Raums 151 der dritte Raum 152 gebildet, der durch den metallischen Leiter eingeschlossen ist, der elektrisch dasselbe Potential aufweist, das das GND-Potential ist. In dem dritten Raum 152 ist nur die in dem zweiten Bereich 161 der Steuerplatine 103 vorhandene Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit angeordnet. Andererseits ist auf der oberen Schicht des ersten Raums 150, in dem der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt aufgenommen ist, die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit angeordnet, die in dem ersten Bereich 160 der Steuerplatine 103 vorhanden ist.
Dementsprechend sind die montierten Komponenten und das Muster auf der Rahmenseite, das in dem zweiten Bereich 161 der Steuerplatine 103 vorhanden ist, in dem Zustand, in dem sie durch den metallischen Leiter mit demselben elektrischen Potential, das das GND-Potential ist, eingeschlossen sind, in dem dritten Raum 152 eingeschlossen, und ist es somit möglich, die Rauschabschirmwirkung zu erzielen. Da die Rauschabschirmwirkung des dritten Raums 152 für den ersten Raum 150 wirksam ist, ist es möglich zu unterdrücken, dass das Hochspannungs-Schaltrauschen, das von der Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit und von dem Hochspannungs-Schaltungsabschnitt erzeugt wird, oder das externe Rauschen, das in die von Seiten des Fahrzeugs zugeführte Hochspannungs-Leistungsquelle gemischt ist, in den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt gemischt wird. Außerdem ist es ebenfalls möglich zu unterdrücken, dass das in dem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt erzeugte Rauschen in die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit oder in den Hochspannungs-Schaltungsabschnitt gemischt wird.
Da die Rauschabschirmwirkung des dritten Raums 152 ebenfalls für den zweiten Raum 151 wirksam ist, ist es gleichzeitig möglich zu unterdrücken, dass das in dem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt erzeugte Schaltrauschen in die Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit gemischt wird. Außerdem ist es ebenfalls möglich zu unterdrücken, dass das von der Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit erzeugte Rauschen in den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt gemischt wird.
Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform auf der Oberseitenabdeckung 101 ebenfalls die vierte Wand 125 vorgesehen. Durch diese Konfiguration ist auf der oberen Schicht des dritten Raums 152 durch das Gehäuse 109, die Oberseitenabdeckung 101, die vierte Wand 125 und das GND-Muster in der Innenschicht der Steuerplatine ein vierter Raum 153 gebildet, der durch den metallischen Leiter, der elektrisch dasselbe Potential aufweist, das das GND-Potential ist, eingeschlossen ist. In diesem vierten Raum 153 ist nur die Niederspannungs-Steuerschaltungseinheit angeordnet, die in dem vierten Bereich 163 der Steuerplatine 103 vorhanden ist. Andererseits ist auf der oberen Schicht des ersten Raums 150, in dem der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt aufgenommen ist, die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit angeordnet, die in dem dritten Bereich 162 der Steuerplatine 103 vorhanden ist.
Dementsprechend sind die montierten Komponenten und das Muster auf der Seite der Oberseitenabdeckung 101, das auf dem vierten Bereich 163 der Steuerplatine 103 vorhanden ist, in dem Zustand, in dem sie durch den metallischen Leiter, der elektrisch dasselbe Potential aufweist, das das GND-Potential ist, eingeschlossen sind, in dem vierten Raum 153 eingeschlossen, sodass es möglich ist, die Rauschabschirmwirkung zu erhalten. Die Rauschabschirmwirkung des vierten Raums 153 wird mit der Rauschabschirmwirkung des dritten Raums 152 kombiniert, sodass es möglich ist, in Bezug auf den ersten Raum 150 eine verbesserte Rauschabschirmwirkung zu erhalten. Es ist möglich zu unterdrücken, dass das Hochspannungs-Schaltrauschen, das von der Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit und von dem Hochspannungs-Schaltungsabschnitt erzeugt wird, oder das externe Rauschen, das in die von Seiten des Fahrzeugs zugeführte Hochspannungs-Leistungsquelle gemischt wird, in den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt gemischt wird. Außerdem ist es ebenfalls möglich zu unterdrücken, dass das in dem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt erzeugte Rauschen in die Hochspannungs-Steuerschaltungseinheit oder in den Hochspannungs-Schaltungsabschnitt gemischt wird.
In der obigen Beschreibung ist die Rauschabschirmstruktur des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Allerdings kann der eingeschlossene Raum, der mit dem Gehäuse, dem Rahmen und dem GND-Muster auf der Platine konfiguriert ist, einen Spalt, ein Loch oder einen teilweisen Vorsprung in dem Umfang aufweisen, dass die Rauschabschirmwirkung gemäß dem zusammengesetzten Zustand nicht beeinträchtigt wird.
Außerdem kann ein wandförmiger Abschnitt des Gehäuses und des Rahmens, der eine einen geschlossenen Raum konfigurierende Oberfläche ist, für einen anderen Zweck als die Strukturkomponente verwendet werden: zum Beispiel, um eine Schraubenbohrung oder eine Schraubenbefestigungsstütze bereitzustellen, um das Gehäuse und den Rahmen elektrisch und mechanisch zu befestigen; um eine Schraubenbohrung oder eine Schraubenbefestigungsstütze bereitzustellen, um eine Strukturkomponente oder eine Platine elektrisch und mechanisch aneinander zu befestigen; oder um die Wärme der elektrischen Komponenten abzuleiten.
(Zweite Ausführungsform)
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform, in der ein Raum für jede Schaltungskomponente gebildet ist, als ein Anwendungsbeispiel der ersten Ausführungsform beschrieben.
13 ist ein Beispiel der Anordnung der Schaltungen in dem Gehäuse des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers in der zweiten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform sind als ein Beispiel unter den Schaltungskomponenten in dem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt die Gleichrichtungsspule 106, die Filterspule 107 und die Kondensatorplatine 116 abgeschirmt.
Falls jede der oben beschriebenen Komponenten wie in der Draufsicht des Komponentenanordnungsschemas in 13 wegen einer Beschränkung der Anordnung unvermeidlich in nächster Nähe angeordnet ist, wird das Rauschen von der Gleichrichterspule 106 durch den Raum zu der Filterspule 107 oder zu der Kondensatorplatine 116 fortgepflanzt. In diesem Fall ist es ähnlich dem Fall in der ersten Ausführungsform möglich, die ähnliche Rauschabschirmwirkung dadurch zu erhalten, dass eine Wand an dem Gehäuse 109 und an dem Rahmen 104 vorgesehen ist. Wie in 13 sind um die Gleichrichterspule 106 in der Richtung von der Unterseite zu der Oberseite des Gehäuses 109 eine fünfte Wand 126, eine sechste Wand 127 und eine siebente Wand 128 gebildet.
14(a) ist eine Draufsicht des Zustands, in dem der Rahmen 104 in dem in 13 dargestellten Zustand montiert ist. An dem Rahmen 104 in der vorliegenden Ausführungsform sind an der Position, die der fünften Wand 126, der sechsten Wand 127 und der siebenten Wand 128 entspricht, Wände gebildet, die in Richtung der Unterseite vorstehen. An der Position, die der fünften Wand 126 entspricht, ist eine achte Wand 129 gebildet. An der Position, die der siebenten Wand 127 entspricht, ist eine neunte Wand 130 gebildet. An der Position, die der siebenten Wand 128 entspricht, ist eine zehnte Wand 131 gebildet.
14(b) ist eine seitliche Querschnittsansicht entlang des Querschnitts E-E in 14(a). Wie in 14(b) dargestellt ist, ist ein vorderer Endabschnitt der fünften Wand 126 in der Weise gebildet, dass er der achten Wand 129 gegenüberliegt. Außerdem ist ein vorderer Endabschnitt der siebenten Wand 128 in der Weise gebildet, dass er der zehnten Wand 131 gegenüberliegt. Außerdem ist ein vorderer Endabschnitt der sechsten Wand 128 und der neunten Wand 130 ebenfalls so gebildet, dass sie einander gegenüberliegen, wobei sie in der Querschnittsansicht aus 14(b) aber nicht dargestellt sind. Die Gleichrichtungsspule 106 ist dann in der Weise angeordnet, dass sie in dieser fünften Wand 126 bis zehnten Wand 131 eingeschlossen ist.
Durch diese Konfiguration kann um die Gleichrichtungsspule 106 der Raum gebildet sein, der durch den metallischen Leiter eingeschlossen ist, der elektrisch dasselbe Potential, das das GND-Potential ist, aufweist. Somit ist es möglich, die Rauschabschirmwirkung zu erhalten. Das heißt, das Rauschen, das sich von der Gleichrichtungsspule 106 zu der Filterspule 107 und zu der Kondensatorplatine 116 durch den Raum fortpflanzt, kann unterdrückt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Rauschabschirmung zwischen den Schaltungskomponenten implementiert, die durch das Rauschen untereinander leicht beeinflusst werden. Allerdings kann durch Anwendung der Rauschabschirmung auf andere Komponenten eine Beschränkung der Anordnungsentfernung zwischen den Konfigurationskomponenten gemildert werden und der Freiheitsgrad der Komponentenanordnung erhöht werden. Somit ist es möglich, die Vorrichtung zu miniaturisieren.
Bezugszeichenliste

100: Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlervorrichtung
101: Oberseitenabdeckung
102: luftdichter O-Ring
103: Steuerplatine
104: Rahmen
105: Transformator
105-A: Sekundärseiten-Verdrahtungsleitungsabschnitt
106: Gleichrichtungsspule
107: Filterspule
108: Niederspannungs-Gleichrichterleiterplatte
109: Gehäuse
110: wasserdichter O-Ring
111: Unterseitenabdeckung
112: Außenverbinder
113: Signalverbinder
114: Rohr
115: Eingangsverbinder
116: Kondensatorplatine
117: Resonanzspule
118: Hochspannungs-Schaltleiterplatte
119: Hochspannungs-Leistungsversorgungs-Filterplatine
120: erste Wand
121: zweite Wand
122: dritte Wand
123: Schraubenbefestigungsstütze der Gehäuseseite
124: Schraubenbefestigungsstütze der Rahmenseite
125: vierte Wand
126: fünfte Wand
127: sechste Wand
128: siebente Wand
129: achte Wand
130: neunte Wand
131: zehnte Wand
150: erster Raum
151: zweiter Raum
152: dritter Raum
153: vierter Raum
160: erster Bereich
161: zweiter Bereich
162: dritter Bereich
163: vierter Bereich

Claims

Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der umfasst: einen Hochspannungs-Schaltungsabschnitt, der mit einem Transformator elektrisch verbunden ist; einen Niederspannungs-Schaltungsabschnitt, der mit dem Transformator elektrisch verbunden ist; ein Gehäuse, in dem der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt und der Niederspannungs-Schaltungsabschnitt aufgenommen sind; eine Steuerleiterplatte, die das Ansteuern des Niederspannungs-Schaltungsabschnitts steuert; und einen Rahmen, der die Steuerleiterplatte stützt, wobei der Rahmen an einer Position angeordnet ist, an der er einer Unterseite des Gehäuses zugewandt ist, während er den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt durchquert, wobei das Gehäuse eine erste Wand enthält, die einen ersten Raum, in dem der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt aufgenommen ist, und einen zweiten Raum, in dem die Schaltungskomponenten, die den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt konfigurieren, aufgenommen sind, trennt, und wobei der Rahmen eine zweite Wand bildet, die in einer Richtung, die sich einem vorderen Ende der ersten Wand annähert, vorsteht.
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach Anspruch 1, wobei die Steuerleiterplatte einen ersten Bereich, auf dem eine Schaltungseinheit, die ein Steuersignal ausgibt, das den Hochspannungs-Schaltungsabschnitt steuert, montiert ist, und einen zweiten Bereich, auf dem eine Schaltungseinheit, die ein Steuersignal ausgibt, das den Niederspannungs-Schaltungsabschnitt steuert, montiert ist, enthält, und wobei die Steuerleiterplatte in der Weise angeordnet ist, dass der erste Bereich dem Hochspannungs-Schaltungsabschnitt zugewandt ist und der zweite Bereich dem Niederspannungs-Schaltungsabschnitt zugewandt ist.
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rahmen eine dritte Wand bildet, die in einer Richtung, die zu der Richtung, in der die zweite Wand vorsteht, entgegengesetzt ist, vorsteht, und wobei die dritte Wand an einer Position angeordnet ist, die einen dritten Raum zwischen dem Rahmen und der Steuerleiterplatte und den ersten Raum trennt.
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach Anspruch 3, wobei der Hochspannungs-Schaltungsabschnitt so konfiguriert ist, dass er einen hochspannungsseitigen Schaltschaltungsabschnitt und einen Kondensator, der eine Filterungsfunktion aufweist, enthält, wobei der hochspannungsseitige Schaltschaltungsabschnitt auf der Unterseite des Gehäuses angeordnet ist, und wobei der Kondensator an einer weiter von der Unterseite des Gehäuses entfernten Position als der hochspannungsseitige Schaltschaltungsabschnitt angeordnet ist.