DE112017005862T5

DE112017005862T5 - Leistungsumsetzungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017005862T5
Application number: DE112017005862.7T
Authority: DE
Inventors: Youhei Nishizawa; Ayumu Hatanaka; Takeshi Seki
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-08-08
Also published as: CN110168902A; US20200100377A1; JP6678770B2; US10673349B2; WO2018116667A1; JPWO2018116667A1; CN110168902B

Abstract

Eine Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Leistungshalbleitermodul, das konfiguriert ist, Leistung umzusetzen, einen ersten Kondensator, der konfiguriert ist, die Leistung zu glätten, einen Leiterabschnitt, der einen ersten Leistungsweg zwischen einem Leistungsanschluss und dem ersten Kondensator und einen zweiten Leistungsweg zwischen dem ersten Kondensator und dem Leistungshalbleitermodul bildet, einen Störfilterabschnitt, der einen zweiten Kondensator enthält, der eine Leistung glättet, die eine höhere Frequenz als eine Frequenz der Leistung, die durch den ersten Kondensator geglättet wird, aufweist, und einen Kühlabschnitt, der eine Kühlfläche bildet, und der Störfilterabschnitt ist mit dem Leiterabschnitt verbunden, der den ersten Leistungsweg bildet, und der Leiterabschnitt, der den ersten Leistungsweg bildet, ist in einem Raum zwischen der Kühlfläche und dem Störfilterabschnitt angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsumsetzungsvorrichtung und genauer auf eine Leistungsumsetzungsvorrichtung, die eine elektrische Fahrzeugantriebsdrehmaschine ansteuert.
Hintergrundgebiet
In einer Hauptschaltung und einem Kondensatormodul einer Leistungsumsetzungsvorrichtung, die auf Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen angebracht ist, sind ein Leistungsanschluss, der zum Zuführen von Gleichstromleistung mit einer Stromversorgung verbunden ist, und ein Leistungshalbleitermodul zum Durchführen eines Vorgangs, um Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umzusetzen, durch einen Leiterabschnitt verbunden. Eine Kondensatorzelle zum Glätten der Gleichstromleistung ist mit dem Leiterabschnitt verbunden.
Mit der Größenverringerung der letzten Zeit und einem höheren Strom und einer höheren Spannung der Leistungsumsetzung empfängt die Kondensatorzelle aufgrund eines Leistungsverlustes zum Zeitpunkt der Leistungsumsetzung aufgrund einer Hochtemperaturumgebung einen Wärmezufluss, und Nebenwirkungen wie etwa Zerstörung und Verschlechterung werden sichtbar, und eine Struktur, die wirksam eine Kühlung durchführt, ist erforderlich.
Von der Leistungsumsetzungsvorrichtung, die auf Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen angebracht ist, wird gefordert, dass sie Maßnahmen gegen eine elektromagnetische Störung (im Folgenden Störung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMC-Störung)) ergreift, die mit dem Fortschreiten der höheren Spannung und des größeren Stroms und einer höheren Funkfrequenz der Schaltelemente erzeugt wird und groß wird.
Um die EMC-Störung zu unterdrücken, ist das Hinzufügen einer Störfilterschaltung wirksam. Jedoch muss als ein Thema die Impedanz eines Leistungswegs erhöht werden. Daher wird eine Verdrahtung lang, und eine Querschnittsfläche wird klein, und ein Leistungsverlust (Wärmeerzeugung) nimmt zu. Nebenwirkungen wie etwa eine Verschlechterung von Komponenten, die ein Störfilter bilden, werden aufgrund des Einflusses der Wärme sichtbar, und eine Struktur, die wirksam eine Kühlung durchführt, ist erforderlich.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2014-128084 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Problemstellung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Zuverlässigkeit einer Leistungsumsetzungsvorrichtung mit einer wirksamen Kühlstruktur zu verbessern.
Lösung der Problemstellung
Eine Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Leistungshalbleitermodul, das konfiguriert ist, Leistung umzusetzen, einen ersten Kondensator, der konfiguriert ist, die Leistung zu glätten, einen Leiterabschnitt, der einen ersten Leistungsweg zwischen einem Leistungsanschluss und dem ersten Kondensator und einen zweiten Leistungsweg zwischen dem ersten Kondensator und dem Leistungshalbleitermodul bildet, einen Störfilterabschnitt, der einen zweiten Kondensator enthält, der eine Leistung glättet, die eine höhere Frequenz als eine Frequenz der Leistung, die durch den ersten Kondensator geglättet wird, aufweist, und einen Kühlabschnitt, der eine Kühlfläche bildet, und der Störfilterabschnitt ist mit dem Leiterabschnitt verbunden, der den ersten Leistungsweg bildet, und der Leiterabschnitt, der den ersten Leistungsweg bildet, ist in einem Raum zwischen der Kühlfläche und dem Störfilterabschnitt angeordnet.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zuverlässigkeit einer Leistungsumsetzungsvorrichtung verbessert werden.
Figurenliste

1 ist ein Schaltungsdiagramm bezüglich eines Schaltschaltungsabschnitts und eines Störfilterabschnitts in einer Leistungsumsetzungsvorrichtung.
2(a) ist eine perspektivische Teilansicht einer Leistungsumsetzungsvorrichtung 2 zum Beschreiben einer Kühlstruktur eines Störfilterabschnitts 20.
2(b) ist ein Querschnitt einer Fläche S in 2(a) in einer Richtung eines Pfeils A betrachtet.
2(c) ist eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Anordnung eines ersten Kondensators 6 und des Störfilterabschnitts 20.
3(a) ist ein Schaltungsdiagramm, das veranschaulicht ist, um eine Impedanzkomponente zu erkennen, die in dem Störfilterabschnitt 20 vorhanden ist, der in 1 veranschaulicht ist.
3(b) ist ein Entwurfsdiagramm, in dem ein zweiter Kondensator 25 konfiguriert ist, zwischen einem ersten Leistungsweg 11a eines Leiterabschnitts 10a und einem ersten Leistungsweg 11b eines Leiterabschnitts 10b und einem Kühlabschnitt 25 eingebettet zu sein, als ein Vergleichsbeispiel.
3(c) veranschaulicht die vorliegende Ausführungsform und ist ein Entwurfsdiagramm, in dem ein erster Leistungsweg 11a eines Leiterabschnitts 10a und ein erster Leistungsweg 11b eines Leiterabschnitts 10b konfiguriert sind, zwischen einem zweiten Kondensator 25 und einem Kühlabschnitt 25 eingebettet zu sein.

Beschreibung der Ausführungsformen
Das Hintergrundgebiet gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Problemstellungen gemäß der Ausführungsform werden unten im Einzelnen beschrieben.
In den letzten Jahren lag Aufmerksamkeit auf Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen zum Zweck des Verringerns von Umweltbelastung und Ressourcenverbrauch, um auf eine Verbesserung des Brennstoffverbrauchs und eine Abgasregulierung zu antworten, und Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge werden international beliebt.
Als Antwort auf derartige Trends nehmen Probleme einer Störung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMC-Störung) wie etwa einer elektromagnetischen Interferenz zur Umgebung einer elektronischen Ausrüstung für Kraftfahrzeuge und einem Widerstand gegen eine elektromagnetische Interferenz von der Umgebung zu, und Maßnahmen gegen die Probleme sind ein Thema für die elektronische Ausrüstung für Kraftfahrzeuge.
Insbesondere in Europa wird die Einhaltung der Europäischen Richtlinie 2004/104/EC (EMC-Richtlinie für Kraftfahrzeuge) für eine elektronische Ausrüstung für Kraftfahrzeuge streng gefordert, und eine EMC-Zertifizierung für die Elektrofahrzeuge selbst und für elektrische und elektronische Komponenten und zusammengebaute Komponenten, die auf den Fahrzeugen angebracht sind, wird durchgeführt.
Ferner wurde die Harmonisierung der internationalen Normen durch die Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UN/ECE) gefördert, und die ECE Reg.10.03 (Funkinterferenzunterdrückung) wurde als eine internationale Norm eingerichtet. Ferner wurde im März 2011 die Ergänzung der EMC-Anforderungen für Elektrofahrzeuge und Steckdosen-Hybridfahrzeuge zur ECE Reg.10.04 herausgegeben. Das EMC-Gesetz für inländische Kraftfahrzeuge (ECE Reg.10.05) wurde im August 2011 veröffentlicht. Außerdem müssen nicht lediglich die Gesetze und Vorschriften jedes Landes, sondern ebenfalls die Anforderungen der eigenen Norm jedes Herstellers beherrscht werden.
Indes ist eine Leistungsumsetzungsvorrichtung, die eine der elektrischen Komponenten ist, die auf einem Fahrzeug angebracht sind, eine Vorrichtung, die mit einer hohen Spannung und einem hohen Strom umgeht und eine Leistungsumsetzung durch einen Hochgeschwindigkeitsschaltvorgang durchführt, und wird somit zu einer Erzeugungsquelle der EMC-Störung. Außerdem geht die Tendenz dahin, dass die Betriebszeit und der Betriebszustand (Zustand mit hohem Ausgangsdrehmoment) eines Motors, der durch die Leistungsumsetzungsvorrichtung angesteuert wird, in der Zukunft zunehmen und die EMC-Störung mit einer nochmals höheren Spannung und einem nochmals größeren Strom der Leistungsumsetzung und der höheren Funkfrequenz des Schaltelements durch eine Verbesserung des Verlustes größer wird, und Maßnahmen werden als wesentlich angesehen.
Um die EMC-Störung zu unterdrücken, die von der Leistungsumsetzungsvorrichtung erzeugt wird, ist eine Maßnahme wirksam, auf einer Ausgangsseite eines Leistungsanschlusses, von dem die Störung ausströmt, die durch den Schaltvorgang bewirkt wird, ein Störfiltermodul anzuordnen. Indes wird als ein Thema die Verdrahtung vom Schaltelement zum Eingang des Leistungsanschlusses lang, und die Querschnittsfläche wird klein, und der Leistungsverlust (Wärmeerzeugung) nimmt zu, unter dem Gesichtspunkt, dass ein Raum zum Anordnen von Komponenten wie etwa einem Kondensator und einem Kern, die eine Störfilterschaltung bilden, erforderlich ist, und unter dem Gesichtspunkt, dass die Impedanz eines Leistungswegs erhöht werden muss, um die Störung vom Schaltelement zum Eingang des Leistungsanschlusses zu unterdrücken.
Daher werden Nebenwirkungen wie etwa eine Zerstörung oder Verschlechterung von Komponenten, die ein Störfilter bilden, aufgrund des Einflusses der erzeugten Wärme sichtbar, und eine Struktur, die die Wärmeerzeugung wirksam kühlt, ist erforderlich. Um die Problemstellung zu lösen, ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Leistungsweg, der zu einer Wärmeerzeugungsquelle wird, nahe an einer Wasserkanalfläche eines Wechselrichtergehäuses angeordnet, und ein Störfiltermodul ist in einem Raum über dem Wechselrichtergehäuse angeordnet, wodurch die Wärmeableitungsleistung verbessert wird und ein hoher Ausgang des Wechselrichters ermöglicht wird. Da außerdem die Wärmemenge, die über einen Verbindungsanschluss vom Leistungsweg in das Störfiltermodul strömt, verringert wird, wird die Wirkung des thermischen Widerstands/der thermischen Impedanz des Verbindungsanschlusses auf die Temperatur im Inneren des Störfilters verringert. Dadurch kann der Freiheitsgrad beim Entwerfen einer Verdrahtungsimpedanz zum Verbessern einer Störfilterfunktion wie etwa das Bilden des Verbindungsanschlusses mit einer niedrigem Impedanz und einer gleichen PN-Länge erhalten werden.
1 ist ein Schaltungsdiagramm bezüglich eines Schaltschaltungsabschnitts 3 und eines Störfilterabschnitts in einer Leistungsumsetzungsvorrichtung 2.
Der Schaltschaltungsabschnitt 3 setzt eine Gleichstromleistung einer Hochspannungsbatterie 1 in eine Wechselstromleistung zum Antreiben eines Motorgenerators MG um.
Ein Leistungshalbleitermodul 3a bildet eine Komponente des Schaltschaltungsabschnitts 3 und ist mit einer U-Phase des Motorgenerators MG verbunden. Ein Leistungshalbleitermodul 3b bildet eine Komponente des Schaltschaltungsabschnitts 3 und ist mit einer V-Phase des Motorgenerators MG verbunden. Ein Leistungshalbleitermodul 3c bildet eine Komponente des Schaltschaltungsabschnitts 3 und ist mit einer W-Phase des Motorgenerators MG verbunden. Der erste Kondensator 6 glättet die Gleichstromleistung, die dem Schaltschaltungsabschnitt 3 zugeführt werden soll.
Ein Leiterabschnitt 10a und ein Leiterabschnitt 10b sind mit der Hochspannungsbatterie 1 und den Leistungshalbleitermodulen 3a bis 3c verbunden. Es sei erwähnt, dass der Leiterabschnitt 10a einen Leiterabschnitt der Seite der positiven Elektrode bildet und der Leiterabschnitt 10b einen Leiterabschnitt der Seite der negativen Elektrode bildet.
Ein Leistungsanschluss 4 verbindet den Leiterabschnitt 10a und den Leiterabschnitt 10b mit der Hochspannungsbatterie 1. Ein leistungsseitiger Anschluss 5 verbindet den Leiterabschnitt 10a und den Leiterabschnitt 10b mit dem Schaltschaltungsabschnitt 3.
Ein erster Leistungsweg 11a ist ein Leistungsweg der Seite der positiven Elektrode zwischen dem Leistungsanschluss 4 und dem ersten Kondensator 6 im Leiterabschnitt 10a. Ein erster Leistungsweg 11b ist ein Leistungsweg der Seite der negativen Elektrode zwischen dem Leistungsanschluss 4 und dem ersten Kondensator 6 im Leiterabschnitt 10b.
Ein zweiter Leistungsweg 12a ist ein Leistungsweg der Seite der positiven Elektrode zwischen dem ersten Kondensator 6 und den Leistungshalbleitermodulen 3a bis 3c im Leiterabschnitt 10a. Ein zweiter Leistungsweg 12b ist ein Leistungsweg der Seite der negativen Elektrode zwischen dem ersten Kondensator 6 und den Leistungshalbleitermodulen 3a bis 3c im Leiterabschnitt 10b.
Ein Störfilterabschnitt 20 ist durch eine Masse 21 in der Schaltung der Leistungsumsetzungsvorrichtung 2 und einen zweiten Kondensator 22, der eine Leistung glättet, die eine Frequenz aufweist, die höher ist als eine Frequenz der Leistung, die durch den ersten Kondensator 6 geglättet wird, gebildet.
Ein X-Kondensator 22x ist ein Kondensator, der zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode des Leiterabschnitts 10 verbunden ist und der eine Leistung glättet. Ein Y-Kondensator 22y ist ein Kondensator, der zwischen dem Leiterabschnitt 10a und der Masse 21 und zwischen dem Leiterabschnitt 10b und der Masse 21 verbunden ist und der eine Leistung glättet.
2(a) ist eine perspektivische Teilansicht der Leistungsumsetzungsvorrichtung 2 zum Beschreiben einer Kühlstruktur des Störfilterabschnitts 20. 2(b) ist ein Querschnitt einer Fläche S in 2(a) in einer Richtung eines Pfeils A betrachtet.
Ein Gehäuse 7 bildet einen Raum, in dem der erste Kondensator 6 untergebracht ist, und bildet einen Raum, in dem der Störfilterabschnitt 20 angeordnet ist. Das Gehäuse 7 ist hauptsächlich aus Metall, insbesondere aus Aluminium, gebildet.
Ein Strömungsweg 8 ist an einer Position gebildet, die einem Bodenabschnitt des ersten Kondensators 6 zugewandt ist. Der Strömungsweg 8 kann derart bereitgestellt sein, dass er im Inneren des Gehäuses 7 gebildet ist, oder kann durch ein vom Gehäuse 7 verschiedenes Element konfiguriert und derart bereitgestellt sein, dass er mit dem Gehäuse 7 verbunden ist.
Eine Kühlfläche 24 ist mit dem ersten Leistungsweg 11a des Leiterabschnitts 10a und dem ersten Leistungsweg 11b des Leiterabschnitts 10b im Gehäuse 7 verbunden. Ein Kühlabschnitt 25 ist an einer Position gebildet, die der Kühlfläche 24 zugewandt ist. Es sei erwähnt, dass der Kühlabschnitt 25 ein Strömungsweg sein kann, der mit dem Strömungsweg 8 verbunden ist.
3(a) ist ein Schaltungsdiagramm, das veranschaulicht ist, um eine Impedanzkomponente zu erkennen, die in dem Störfilterabschnitt 20 vorhanden ist, der in 1 veranschaulicht ist. 3(b) ist ein Entwurfsdiagramm, in dem ein zweiter Kondensator 25 konfiguriert ist, zwischen einem ersten Leistungsweg 11a eines Leiterabschnitts 10a und einem ersten Leistungsweg 11b eines Leiterabschnitts 10b und einem Kühlabschnitt 25 eingebettet zu sein, als ein Vergleichsbeispiel. 3(c) veranschaulicht die vorliegende Ausführungsform und ist ein Entwurfsdiagramm, in dem der erste Leistungsweg 11a des Leiterabschnitts 10a und der erste Leistungsweg 11b des Leiterabschnitts 10b konfiguriert sind, zwischen dem zweiten Kondensator 25 und dem Kühlabschnitt 25 eingebettet zu sein.
In dem Vergleichsbeispiel wird die Wärmeerzeugung des ersten Leistungswegs 11a und des ersten Leistungswegs 11b über den zweiten Kondensator 22, der eine bildende Komponente des Störfilterabschnitts 20 ist, zum Kühlabschnitt 25 abgeleitet. Das heißt, die Wärmeerzeugung des ersten Leistungswegs 11a und des ersten Leistungswegs 11b verläuft durch einen thermischen Widerstand Rth1 des zweiten Kondensators 22 und einen thermischen Widerstand Rth2 vom zweiten Kondensator 22 zum Kühlabschnitt 25.
Es sei erwähnt, dass ein Kondensatoranschluss 22a den Leiterabschnitt 10a, der mit dem ersten Leistungsweg 11a versehen ist, und den zweiten Kondensator 22 verbindet und ein Kondensatoranschluss 22b den Leiterabschnitt 10b, der mit dem ersten Leistungsweg 11b versehen ist, und den zweiten Kondensator 22 verbindet.
Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform, die in 3(c) veranschaulicht ist, die Wärmeerzeugung Qbus des ersten Leistungswegs 11a und des ersten Leistungswegs 11b über den zweiten Kondensator 22, der gleichartig wie jener in 3(b) ist, und einen Wärmeableitungsweg (thermischen Widerstand Rth3), der vom ersten Leistungsweg 11a und vom ersten Leistungsweg 11b parallel direkt mit dem Kühlabschnitt 25 verbunden ist, zu einem Wärmeableitungsweg (thermischer Widerstand Rth1 + Rth2) abgeleitet.
Hier wird der thermische Widerstand Rth1 + Rth2 mit dem thermischen Widerstand Rth3 verglichen, und Rth3 << Rth1 + Rth2 ist mit der Struktur in 3(c) eingerichtet, in der der Wärmeableitungsweg eine breitere Fläche aufweist und mit einem kurzen Abstand verbunden ist Wenn z. B. Rth3 = (Rth1 + Rth2)/10, sind die folgenden simultanen Gleichungen 1 bis 4 gelöst, wobei ein Temperaturanstieg des ersten Leistungswegs 11a und des ersten Leistungswegs 11b zum Kühlabschnitt 25 in 3(b) ΔTth12 ist, ein Temperaturanstieg des thermischen Widerstands Rth1 + Rth2 in 3(c) ΔTth12' ist und ein Temperaturanstieg des thermischen Widerstands Rth3 ΔTth3 ist $Qbus = Δ Tth12/ (Rth1 + Rth2)$
$Qbus = (Δ Tth12'/ (Rth1 + Rth2)) + (Δ Tth 3 /Rth3)$
$Δ Tth12' = Δ Tth3$
$Rth3 = (Rth1 + Rth2) / 10$
Als ein Ergebnis wird ΔTth12' = ΔTth12/11 erhalten, und somit wird festgestellt, dass der Temperaturanstieg vom ersten Leistungsweg 11a und vom ersten Leistungsweg 11b zum Kühlabschnitt 25 in 3(c) z. B. auf 1/11 im Vergleich zu 3(b) abgesenkt wird und die Wärmeableitungsleistung verbessert wird.
Da ferner der Temperaturanstieg ΔTth2 des zweiten Kondensators 22 ΔTth12 im Verhältnis des thermischen Widerstands Rth1 und des thermischen Widerstands Rth2 nutzt, wurde ΔTth2 herkömmlicherweise derart entworfen, dass er kleiner oder gleich der Wärmebeständigkeitstemperatur 105° C eines Kondensatorelements des zweiten Kondensators 22 ist, indem Rth1 >> Rth2 eingestellt wurde.
Hier wurde als eine Technik zum Bewirken, dass der thermische Widerstand Rth1 groß ist, eine elektrische Verbindungsstruktur zwischen den ersten Leistungswegen 11a und 11b zum zweiten Kondensator, z. B. die Querschnittsflächen des Kondensatoranschlusses 22a und des Kondensatoranschlusses 22b, klein hergestellt und wurde eine Länge der Verdrahtung lang hergestellt. Jedoch wird mit einer Erhöhung des thermischen Widerstands gleichzeitig auch die Impedanz Ztm erhöht, was das Einfließen eines Störstroms in den zweiten Kondensator 22 behindert und die Störfilterfunktion verschlechtern kann.
Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform der Temperaturanstieg ΔTth12' selbst vom ersten Leistungsweg 11a und vom ersten Leistungsweg 11b zum Kühlabschnitt 25 durch das Hinzufügen des thermischen Widerstands Rth3 vermindert. Daher wird die Wirkung auf ΔTth2 aufgrund des Bewirkens, dass der thermische Widerstand Rth1 groß ist, dementsprechend vermindert.
Daher können der thermische Widerstand und die Impedanz des Kondensatoranschlusses 22a und des Kondensatoranschlusses 22b kleiner als im herkömmlichen Fall hergestellt sein, und es kann bewirkt werden, dass ΔTth2 kleiner oder gleich der Wärmebeständigkeitstemperatur 105° C des Kondensators ist, ohne die Störfilterfunktion zu verschlechtern.
Ferner wird mit anderen Worten die Wirkung auf die Impedanz Ztm des Kondensatoranschlusses 22a und des Kondensatoranschlusses 22b in Bezug auf den Temperaturanstieg im Störfilterabschnitt 20 vermindert. Der Freiheitsgrad beim Entwerfen einer Verdrahtungsstruktur zum Verbessern der Störfilterfunktion wie etwa das Bilden einer elektrischen Verbindung vom ersten Leistungsweg 11a und vom zweiten Leistungsweg 11b zum zweiten Kondensator 22 mit einer niedrigen Impedanz und einer gleichen PN-Länge wird erhalten.
Außerdem ist der Leiterabschnitt 10a, der in 2(a) veranschaulicht ist, derart gebildet, dass die Querschnittsfläche des ersten Leistungswegs 11a kleiner als die Querschnittsfläche des zweiten Leistungswegs 12a wird. Ebenso ist der Leiterabschnitt 10b derart gebildet, dass die Querschnittsfläche des ersten Leistungswegs 11b kleiner als die Querschnittsfläche des zweiten Leistungswegs 12b wird. Als ein Ergebnis sind der erste Leistungsweg 11a und der erste Leistungsweg 11b derart hergestellt, dass sie eine hohe Impedanz aufweisen, und eine Übertragung einer Funkfrequenzspannungsschwankung zum Zeitpunkt des Gleichstrom/Wechselstrom-Umsetzungsvorgangs des Schaltschaltungsabschnitts 3 zum Leistungsanschluss 4 kann unterdrückt werden. Daher kann die Störfilterfunktion des Störfilterabschnitts 20 verbessert werden.
2(c) ist eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Anordnung des ersten Kondensators 6 und des Störfilterabschnitts 20.
Ein Leitungssegment 30 ist ein Leitungssegment, das einen im Wesentlichen mittigen Abschnitt des ersten Kondensators 6 und einen im Wesentlichen mittigen Abschnitt des Störfilterabschnitts 20 verbindet. Es sei erwähnt, dass der im Wesentlichen mittige Abschnitt des ersten Kondensators 6 und der im Wesentlichen mittige Abschnitt des Störfilterabschnitts 20 die jeweiligen Schwerpunktpositionen sind.
Ein Raum 31 ist ein Raum auf einer Seite in Bezug auf das erste Leitungssegment 30 als eine Begrenzung, und ein Raum 32 ist ein Raum auf der anderen Seite, die dem ersten Raum 31 gegenüberliegt, in Bezug auf das erste Leitungssegment 30 als eine Begrenzung.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein erster Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Kondensator 6 und dem Leiterabschnitt 10a und dem Leiterabschnitt 10a auf der Seite des Raums 31 bereitgestellt, und ein zweiter Verbindungsabschnitt zwischen dem Störfilterabschnitt 20 und dem Leiterabschnitt 10a und dem Leiterabschnitt 10a ist auf der Seite des Raums 31 bereitgestellt. Als ein Ergebnis ist der Abstand zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt größer als in einem Fall, bei dem der erste Verbindungsabschnitt und der zweite Verbindungsabschnitt im Raum 31 bereitgestellt sind.
Hier werden eine kapazitive Kopplung C und eine magnetische Kopplung M, die zwischen den ersten Leistungswegen 11a und 11b und den zweiten Leistungswegen 12a und 12b gebildet sind, durch die folgenden Gleichungen 5 und 6 ausgedrückt. Hier sind ε₀ : Vakuumpermittivität, µ₀ : Vakuumpermeabilität, S: eine Auflagefläche zwischen den ersten und den zweiten Leistungswegen, und d: ein Abstand zwischen den ersten und den zweiten Leistungswegen. $Die kapazitive Kopplung C = ε_{0} * (S/d)$
$Die magnetische Kopplung M = μ_{0} * (S/d)$
Sowohl die kapazitive Kopplung C als auch die magnetische Kopplung M sind zum Abstand d zwischen den ersten Leistungswegen 11a und 11b und den zweiten Leistungswegen 12a und 12b. umgekehrt proportional. Ferner breitet sich eine Störkomponente, die durch eine Funkfrequenzspannungsschwankung zum Zeitpunkt des Gleichstrom/Wechselstrom-Umsetzungsvorgangs des Schaltschaltungsabschnitts 3 bewirkt wird, aufgrund der kapazitiven Kopplung C und der magnetischen Kopplung M durch den Raum aus. Daher kann dann, wenn gemäß der vorliegenden Ausführungsform bewirkt wird, dass der Abstand zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt groß ist, die Störung, die sich von den zweiten Leistungswegen 12a und 12b zu den ersten Leistungswegen 11a und 11b über den Raum ausbreitet, unterdrückt werden, und die Störfilterfunktion kann verbessert werden.
Wie in 2(c) veranschaulicht ist, sind die ersten Leistungswege 11a und 11b derart gebildet, dass die Flächen 11d und 11d der ersten Leistungswege 11a und 11b, wo der Verbindungsabschnitt mit dem Störfilterabschnitt 20 bereitgestellt ist, im Wesentlichen zum Leitungssegment 30 parallel werden, und die zweiten Leistungswege 12a und 12b sind derart gebildet, dass die Flächen 12c und 12d der zweiten Leistungswege 12a und 12b, wo der Verbindungsabschnitt mit dem ersten Kondensator 6 bereitgestellt ist, im Wesentlichen zum Leitungssegment 30 parallel werden. Mit der Struktur können die ersten Leistungswege 11a und 11b, wo der Verbindungsabschnitt mit dem Störfilterabschnitt 20 bereitgestellt ist, einen kleinen Einfluss auf die Störung aufweisen, die vom Schaltschaltungsabschnitt 3 ausgestrahlt wird.
Wie ferner in 2(c) veranschaulicht ist, ist ein Endabschnitt der ersten Leistungswege 11a und 11b, wobei der Endabschnitt am nächsten an den zweiten Leistungswegen 12a und 12b liegt, als ein erster Endabschnitt 40 definiert. Der Störfilterabschnitt 20 ist an einer Position in einer Richtung 41 von den zweiten Leistungswegen 12a und 12b weg und vom ersten Endabschnitt 40 getrennt angeordnet.
Wenn der zweite Kondensator 22, der den Störfilterabschnitt 20 bildet, in einer Richtung angeordnet ist, die sich den zweiten Leistungswegen 12a und 12b nähert (eine Position 22c des Vergleichsbeispiels in 2(c)), ist der Abstand zwischen dem zweiten Kondensator 22 und den zweiten Leistungswegen 12a und 12b als d1 definiert.
Die kapazitive Kopplung ist als C1 definiert, und die magnetische Kopplung ist als M1 definiert, wenn sich der zweite Kondensator 22 an der Position 22c des Vergleichsbeispiels befindet.
d2 > d1, C2 < C1 und M2 < M1 sind eingerichtet, wobei der Abstand zwischen dem zweiten Kondensator 22 und den zweiten Leistungswegen 12a und 12b d2 ist, die kapazitive Kopplung C2 ist und die magnetische Kopplung M2 ist, wenn sich der zweite Kondensator 22 an der Position befindet, die in 2(c) veranschaulicht ist. Daher kann die Störung, die sich von den zweiten Leistungswegen 12a und 12b zum zweiten Kondensator 22 über den Raum ausbreitet, unterdrückt werden, und die Störfilterfunktion kann verbessert werden.
Außerdem befinden sich die ersten Leistungswege 11a und 11b der Leiterabschnitte 10a und 10b in Kontakt mit einem Wärmeableitungselement 13 in Kontakt mit dem Kühlabschnitt 25. Als ein Ergebnis kann die Kühlleistung der ersten Leistungswege 11a und 11b verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: Hochspannungsbatterie
2: Leistungsumsetzungsvorrichtung
3: Schaltschaltungsabschnitt
3a: Leistungshalbleitermodul
3b: Leistungshalbleitermodul
4: Leistungsanschluss
6: erster Kondensator
7: Gehäuse
8: Strömungsweg
10a: Leiterabschnitt
10b: Leiterabschnitt
11a: erster Leistungsweg
11b: erster Leistungsweg
11d: Fläche
11d: Fläche
12a: zweiter Leistungsweg
12b: zweiter Leistungsweg
20: Störfilterabschnitt
21: Masse
22: zweiter Kondensator
22a: Kondensatoranschluss
22b: Kondensatoranschluss
22c: Position des Vergleichsbeispiels
24: Kühlfläche
25: Kühlabschnitt
30: Leitungssegment
31: Raum
32: Raum
40: erster Endabschnitt
41: Richtung von den zweiten Leistungswegen 12a und 12b weg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014128084 A [0006]

Claims

Leistungsumsetzungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Leistungshalbleitermodul, das konfiguriert ist, Leistung umzusetzen; einen ersten Kondensator, der konfiguriert ist, die Leistung zu glätten; einen Leiterabschnitt, der einen ersten Leistungsweg zwischen einem Leistungsanschluss und dem ersten Kondensator und einen zweiten Leistungsweg zwischen dem ersten Kondensator und dem Leistungshalbleitermodul bildet; einen Störfilterabschnitt, der einen zweiten Kondensator enthält, der eine Leistung glättet, die eine höhere Frequenz als eine Frequenz der Leistung, die durch den ersten Kondensator geglättet wird, aufweist; und einen Kühlabschnitt, der eine Kühlfläche bildet, wobei der Störfilterabschnitt mit dem Leiterabschnitt verbunden ist, der den ersten Leistungsweg bildet, und der Leiterabschnitt, der den ersten Leistungsweg bildet, in einem Raum zwischen der Kühlfläche und dem Störfilterabschnitt angeordnet ist.
Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Querschnittsfläche des ersten Leistungswegs des Leiterabschnitts kleiner als eine Querschnittsfläche des zweiten Leistungswegs ist.
Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Leitungsabschnitt, der einen im Wesentlichen mittigen Abschnitt des ersten Kondensators und einen im Wesentlichen mittigen Abschnitt des Störfilterabschnitts verbindet, als ein erstes Leitungssegment definiert ist, ein Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Leistungsweg und dem Störfilterabschnitt auf einer Seite in Bezug auf das erste Leitungssegment als eine Begrenzung angeordnet ist, und der zweite Leistungsweg und der erste Kondensator auf der anderen Seite in Bezug auf das erste Leitungssegment als eine Begrenzung angeordnet sind.
Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste Leistungsweg derart gebildet ist, dass eine Fläche des ersten Leistungswegs, wo der Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Leistungsweg und dem Störfilterabschnitt bereitgestellt ist, im Wesentlichen zum ersten Leitungssegment parallel wird, und der zweite Leistungsweg derart gebildet ist, dass eine Fläche des zweiten Leistungswegs, wo ein Verbindungsabschnitt zwischen dem zweiten Leistungsweg und dem ersten Kondensator bereitgestellt ist, im Wesentlichen zum ersten Leitungssegment parallel wird.
Leistungsumsetzungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei ein Endabschnitt des ersten Leistungswegs, wobei sich der Endabschnitt am nächsten am zweiten Leistungsweg befindet, als ein erster Endabschnitt definiert ist, und der Störfilterabschnitt an einer Position in einer Richtung vom zweiten Leistungsweg weg und vom ersten Endabschnitt getrennt angeordnet ist.
Leistungsumsetzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner Folgendes umfasst: ein Wärmeableitungselement, das zwischen dem Leiterabschnitt, der den ersten Leistungsweg bildet, und der Kühlfläche angeordnet ist und sich mit dem Leiterabschnitt und der Kühlfläche in Kontakt befindet.