JP2013051848A - Electric power conversion apparatus for electric vehicle and electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ電力を走行用モータに適した電力に変換する電力変換装置と、その電力変換装置を搭載した電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」には、ハイブリッド車と燃料電池車も含まれる。 The present invention relates to a power conversion device that converts battery power into power suitable for a traveling motor, and an electric vehicle equipped with the power conversion device. The “electric vehicle” in this specification includes a hybrid vehicle and a fuel cell vehicle.
電気自動車の車両駆動用モータは大きなトルクを出力するため、必要とする電流も大きい。そのため、メインバッテリの電力をモータ駆動に適した電力に変換する電力変換装置も大電流を扱うことになり、発熱量が大きい。他方、車両用のデバイスにはコンパクト性も求められる。電気自動車用の電力変換装置には、熱対策とコンパクト性の両立が求められる。なお、電力変換装置は、典型的には、直流を交流に変換するインバータ、あるいは、インバータと、直流電力の電圧を異なる電圧に変換する電圧コンバータの組み合わせである。 Since a vehicle drive motor for an electric vehicle outputs a large torque, a large amount of current is required. For this reason, the power conversion device that converts the power of the main battery into power suitable for driving the motor also handles a large current and generates a large amount of heat. On the other hand, vehicle devices are also required to be compact. Electric power converters for electric vehicles are required to be both heat-resistant and compact. Note that the power conversion device is typically an inverter that converts direct current to alternating current, or a combination of an inverter and a voltage converter that converts the voltage of direct current power to a different voltage.
電力変換装置の中でも特に発熱源となるのは、スイッチング素子(IGBTなどのいわゆるパワートランジスタや、それに並列接続されるフリーホイールダイオードなどのパワー素子)と、リアクトルである。リアクトルは、よく知られているように、電力変換装置にあって、スイッチング素子とともに電圧変換回路を構成する。特許文献1には、スイッチング素子とリアクトルとそれらを冷却する冷却器をコンパクトに収めた電力変換装置が提案されている。その電力変換装置の冷却器は、平型の複数の冷媒通路を有しており、スイッチング素子を収めた複数の平型のパワーモジュールと冷媒通路が交互に積層した構造を有している。リアクトルは、最外側の隣接する2枚の冷媒通路に挟まれている。即ち、その電力変換装置では、リアクトルと複数のパワーモジュールがそれぞれ平型の冷媒通路にサンドイッチされている。なお、スイッチング素子をパワーモジュールとして他の回路(スイッチング素子を制御する回路など)と別体にするのは、スイッチング素子を集中的に冷却するためである。 Among the power conversion devices, the heat source is particularly a switching element (a so-called power transistor such as an IGBT or a power element such as a free wheel diode connected in parallel thereto) and a reactor. As is well known, the reactor is in a power conversion device and forms a voltage conversion circuit together with a switching element. Patent Document 1 proposes a power conversion device in which a switching element, a reactor, and a cooler for cooling them are housed in a compact manner. The cooler of the power converter has a plurality of flat refrigerant passages, and has a structure in which a plurality of flat power modules containing switching elements and refrigerant passages are alternately stacked. The reactor is sandwiched between two outermost adjacent refrigerant passages. That is, in the power converter, a reactor and a plurality of power modules are sandwiched between flat refrigerant passages. The reason why the switching element is separated from other circuits (such as a circuit for controlling the switching element) as a power module is to cool the switching element intensively.
近年、電気自動車、特に、ハイブリッド車の高性能化が進み、電力変換装置にも一層のコンパクト化と高い冷却能力が求められている。冷却能力を向上させる一つの手法は、2個の冷却器を備えて、パワーモジュールとリアクトルを個別に冷却することである。しかしながら、単純にパワーモジュール用とリアクトル用に2個の冷却器を備えるだけでは装置が大型化する。本明細書は、冷却器を2個備えるが、電力変換装置内の部品のレイアウトを工夫して冷却を効率化し、全体をコンパクトにすることのできる電力変換装置を提供する。 In recent years, the performance of electric vehicles, particularly hybrid vehicles, has been improved, and power converters are required to be more compact and have higher cooling capacity. One way to improve the cooling capacity is to provide two coolers and cool the power module and the reactor separately. However, simply providing two coolers for the power module and the reactor increases the size of the apparatus. Although this specification is provided with two coolers, the power converter which can improve cooling efficiency by devising the layout of the components in the power converter and making the whole compact is provided.
本明細書が開示する電力変換装置は、スイッチング素子を収めたパワーモジュールとそれを冷却する第1冷却器が一体化したユニットと、リアクトルを所定の幾何学的関係で支持するブラケットを備える。ここでの「パワーモジュール」とは、電圧コンバータやインバータの回路の中から集中的に冷却したい素子(IGBTや還流ダイオード)を他の制御回路から独立させた基板を意味する。以下、スイッチング素子を収めたパワーモジュールとそれを冷却する第1冷却器が一体化したユニットを、パワー素子ユニット、略してPEユニットと称する。ブラケットは、PEユニットとリアクトルが空隙を有して横方向に並ぶようにそれらを支持する。また、ブラケットは、PEユニットとリアクトルを、それらの側方又は上方から支持する。ブラケットは、電力変換措置のケースに固定される。本明細書における「ブラケット」とは、PEユニットとリアクトル(及び後述する回路基板)をケース内部で所定の位置に固定するための部材である。なお、「ブラケット」とは、部品(この場合はPEユニットとリアクトル)を固定する部材を示す語であり、従って、その形状に特段の制約はないことに留意されたい。電力変換装置はさらに、リアクトルの下面に接してリアクトルを冷却する第2冷却器を備える。 The power converter disclosed in the present specification includes a unit in which a power module containing a switching element and a first cooler that cools the power module are integrated, and a bracket that supports the reactor in a predetermined geometric relationship. Here, the “power module” means a substrate in which elements (IGBTs and freewheeling diodes) to be intensively cooled from among the circuits of the voltage converter and the inverter are made independent of other control circuits. Hereinafter, a unit in which a power module containing a switching element and a first cooler that cools the power module are integrated is referred to as a power element unit, abbreviated as a PE unit. The bracket supports the PE unit and the reactor so that the reactor and the reactor are arranged side by side with a gap. Moreover, a bracket supports PE unit and a reactor from those sides or upper direction. The bracket is fixed to the case of the power conversion measure. The “bracket” in the present specification is a member for fixing the PE unit and the reactor (and a circuit board described later) at a predetermined position inside the case. It should be noted that the “bracket” is a word indicating a member that fixes a component (in this case, a PE unit and a reactor), and therefore, there is no particular restriction on the shape thereof. The power conversion device further includes a second cooler that contacts the lower surface of the reactor and cools the reactor.
上記の電力変換装置では、パワーモジュールを冷却する第1冷却器とは別に、リアクトルを冷却する第2冷却器を備える。第2冷却器はリアクトルの下面に接しており、リアクトルをその下側から冷却する。ブラケットは、パワーモジュールの放熱経路とリアクトルの放熱経路ができるだけ分離されるように、リアクトルとPEユニットとの間に空隙を確保する。さらに、ブラケットは、リアクトルの側方又は上方からリアクトルを支持する。これは、ブラケットは第1冷却器を含むPEユニットとリアクトルの双方に接するが、第2冷却器を通じたリアクトルの放熱経路にブラケットが与える影響を最小限に抑えるためである。 The power conversion device includes a second cooler that cools the reactor separately from the first cooler that cools the power module. The second cooler is in contact with the lower surface of the reactor and cools the reactor from below. The bracket secures a gap between the reactor and the PE unit so that the heat dissipation path of the power module and the heat dissipation path of the reactor are separated as much as possible. Furthermore, a bracket supports a reactor from the side or upper direction of a reactor. This is because the bracket is in contact with both the PE unit including the first cooler and the reactor, but the effect of the bracket on the heat radiation path of the reactor through the second cooler is minimized.
以上のとおり本明細書が開示する新たな電力変換装置は、パワーモジュールを冷却する第1冷却器とは別に、リアクトルを冷却する第2冷却器をリアクトルの下面に接するように配置し、しかもその放熱経路が第1冷却器によるパワーモジュールの冷却経路とはできるだけ独立するように各部品を配置する。そのような配置により、それぞれの冷却器が独立に機能し、高い冷却効率を実現する。高い冷却効率は、装置全体のコンパクト化に繋がる。 As described above, the new power conversion device disclosed in the present specification is arranged such that the second cooler for cooling the reactor is in contact with the lower surface of the reactor separately from the first cooler for cooling the power module. The components are arranged so that the heat dissipation path is as independent as possible from the cooling path of the power module by the first cooler. With such an arrangement, each cooler functions independently and achieves high cooling efficiency. High cooling efficiency leads to downsizing of the entire apparatus.
本明細書が開示する電力変換装置ではさらに、電力変換装置のケースの底部を第2冷却器に利用するのがよい。即ち、電力変換装置のケースの底部に冷媒通路を形成するのがよい。ケース底部を第2冷却器の筐体としても用いることで、装置全体を一層コンパクトにすることができる。このとき、ブラケットはケースの上部に固定されるのがよい。より詳しくは、ブラケットはケース上部に固定されて、ケース内部のPEユニットとリアクトルを支持するのがよい。ブラケットとケースの接点をケース上部とすることで、ケース底部の第2冷却器との熱的干渉を低く抑えることができる。 In the power converter disclosed in this specification, the bottom of the case of the power converter may be used as the second cooler. That is, it is preferable to form a refrigerant passage at the bottom of the case of the power conversion device. By using the case bottom as the housing of the second cooler, the entire apparatus can be made more compact. At this time, the bracket is preferably fixed to the upper part of the case. More specifically, the bracket is preferably fixed to the upper part of the case and supports the PE unit and the reactor inside the case. By making the contact point between the bracket and the case the upper part of the case, thermal interference with the second cooler at the bottom of the case can be kept low.
電力変換装置は、スイッチング素子を制御する回路を実装した回路基板も有することがある。その回路基板は、ブラケットによって、リアクトルの上方に空隙を有して支持されるのがよい。さらにこのとき、ブラケットの一部がリアクトルの上部を覆っているとよい。リアクトルの上部を覆っているブラケットの部分を、「覆い部」と称する。ブラケットは、覆い部の上方に空隙を有して回路基板を支持するのがよい。この構成は次の利点を有する。回路基板がリアクトルに近いと、リアクトルが発生する熱によって回路基板が熱せられる。そこで、ブラケットが、リアクトルの上部を覆うとともに、覆い部の上方に空隙を有して回路基板を支持することによって、リアクトルの熱が回路基板へ達することを防止する。なお、回路基板は、ブラケットを介して第1冷却器によって冷却され得る。 The power conversion device may also have a circuit board on which a circuit for controlling the switching element is mounted. The circuit board is preferably supported by the bracket with a gap above the reactor. Further, at this time, it is preferable that a part of the bracket covers the upper part of the reactor. The portion of the bracket that covers the top of the reactor is referred to as a “cover”. The bracket preferably supports the circuit board with a gap above the cover. This configuration has the following advantages. When the circuit board is close to the reactor, the circuit board is heated by the heat generated by the reactor. Therefore, the bracket covers the top of the reactor and supports the circuit board with a gap above the cover, thereby preventing the heat of the reactor from reaching the circuit board. The circuit board can be cooled by the first cooler via the bracket.
電力変換装置は、第2冷却器の下面に接する他の電子ユニットをさらに備えることも好適である。すなわち、第2冷却器は、その上面でリアクトルを冷却し、その下面で他の電子ユニットを冷却する。そのような配置は、第2冷却器を有効に使うことができる。他の電子ユニットは、例えば、スイッチング素子を備えた別の電圧コンバータであってよい。 It is also preferable that the power conversion device further includes another electronic unit in contact with the lower surface of the second cooler. That is, the second cooler cools the reactor on its upper surface and cools the other electronic units on its lower surface. Such an arrangement can effectively use the second cooler. The other electronic unit may be, for example, another voltage converter with a switching element.
本明細書は、第2冷却器の上記の配置を利用したさらなる改良も提示する。即ち、リアクトルを流れる電流を平滑化するコンデンサを、リアクトル又はPEユニットの側方に位置するようにブラケットによって支持する。そして、リアクトルの半分より下側から出てコンデンサに電気的に接続しているバスバーを、その一部が第2冷却器に接するようにレイアウトする。リアクトルとコンデンサを繋ぐバスバーには、大電流に耐えられるように太い金属線(細長金属板)が用いられる。そのため、バスバーはリアクトルの伝熱経路となり得るが、途中で第2冷却器と接することで、電熱経路を遮断することができ、コンデンサをリアクトルの熱から守ることができる。 The present specification also presents further improvements utilizing the above arrangement of the second cooler. That is, the capacitor that smoothes the current flowing through the reactor is supported by the bracket so as to be located on the side of the reactor or the PE unit. Then, the bus bar that comes out from below the half of the reactor and is electrically connected to the capacitor is laid out so that a part thereof is in contact with the second cooler. A thick metal wire (elongated metal plate) is used for the bus bar connecting the reactor and the capacitor so as to withstand a large current. Therefore, the bus bar can serve as a heat transfer path for the reactor, but by contacting the second cooler in the middle, the electric heat path can be cut off and the condenser can be protected from the heat of the reactor.
PEユニットは、典型的には、平型の複数のパワーモジュールと第1冷却器の複数の平型冷媒通路が交互に積層されたものであってよい。また、「リアクトルの下面が第2冷却器と接している」とは、リアクトルが伝熱材を介して第2冷却器に接している態様を含むことに留意されたい。リアクトルとコンデンサを接続するバスバーも、伝熱材を介して第2冷却器と接触していればよい。伝熱材は、例えばシリコングリースなどのゲル状の物質であってよい。 Typically, the PE unit may be formed by alternately laminating a plurality of flat power modules and a plurality of flat refrigerant passages of the first cooler. In addition, it should be noted that “the lower surface of the reactor is in contact with the second cooler” includes an aspect in which the reactor is in contact with the second cooler through the heat transfer material. The bus bar connecting the reactor and the capacitor may be in contact with the second cooler via the heat transfer material. The heat transfer material may be a gel-like substance such as silicon grease.
上記の電力変換装置は、傾斜した上面を有するドライブトレインと組み合わせて電気自動車に搭載されることにも利点がある。即ち、電力変換装置は、PEユニットが低い側に位置しリアクトルが高い側に位置するように傾斜上面に固定されるとよい。リアクトルが高い側に位置すると、電力変換装置のケース内部の温かい空気はリアクトルの上方に集まる。しかし、上記の電力変換装置では、リアクトルの熱はリアクトルの下側から効率よく放熱されるので、ケース内部に残留する熱が少なくなり、リアクトル上方に熱がこもり難くなる。しかも、第2冷却器が電力変換装置の底部に位置するので、リアクトルやPEユニットとドライブトレインとの熱的干渉を遮断できる。 The above power conversion device is also advantageous in being mounted on an electric vehicle in combination with a drive train having an inclined upper surface. That is, the power converter is preferably fixed to the inclined upper surface so that the PE unit is located on the lower side and the reactor is located on the higher side. When the reactor is positioned on the higher side, the warm air inside the case of the power conversion device collects above the reactor. However, in the above power converter, the heat of the reactor is efficiently radiated from the lower side of the reactor, so that the heat remaining inside the case is reduced, and it is difficult for the heat to be accumulated above the reactor. And since a 2nd cooler is located in the bottom part of a power converter device, the thermal interference with a reactor or PE unit, and a drive train can be interrupted | blocked.
図面を参照して実施例の電力変換装置10を説明する。図1は側面図であるが、理解を助けるために、図1は、ケース4とそのカバー2を断面で描き(ハッチングを付してある)、ケース内部の部品は側面図として描いてある。図2は平面図であるが、電力変換装置10の上方に位置するカバー2と回路基板3を取り外したところを描いてある。
A
電力変換装置10は、電気回路的には、バッテリの電圧を変換する電圧コンバータと、直流を交流に変換するインバータからなる。電圧コンバータとインバータの電気回路は、具体的には、リアクトル6と、平滑コンデンサ9と、複数のパワーモジュール22の内部のスイッチング素子SWと、パワーモジュール22内のスイッチング素子SWを制御する回路基板3で構成される。よく知られているように、リアクトルは、電力変換装置にあって、スイッチング素子とともに電圧変換回路を構成する。電圧コンバータもインバータも、パワートランジスタと還流ダイオードが並列接続したスイッチング回路を複数有する。スイッチング回路を構成するパワートランジスタや還流ダイオードがスイッチング素子SWに相当する。一つ又は2つのスイッチング回路が一つの独立した基板に搭載され、それを一つのパワーモジュール22と称する。なお、図1〜図3では、図面を理解し易くするための6個のパワーモジュールのみを描いてあるが、電力変換装置10はさらに多くのパワーモジュールを備えていてもよい。電力変換装置10を構成する他の部材としては、パワーモジュール22を冷却する第1冷却器25と、リアクトル6を冷却する第2冷却器8と、ブラケット5、及び、別のコンバータ14がある。ブラケット5は、回路基板3、リアクトル6、パワーモジュール22(第1冷却器25)をケース4に対して支持する部材である。
The
第1冷却器25とパワーモジュール22は一体化しており、それをPEユニット20と称する。PEユニット20について説明する。図3に、PEユニット20の模式的斜視図を示す。第1冷却器25では、2本のパイプ29a、29bが、複数の平型の冷媒通路21を貫いており、複数の冷媒通路21を、それらが平行に並ぶように支持している。2本のパイプ29a、29bと、夫々の冷媒通路21は、内部で通じており、一方のパイプ29aから供給される冷媒(水)は、各冷媒通路21を通り、他方のパイプ29bから排出される。スイッチング素子SWを収めたパワーモジュール22は、隣接する2枚の冷媒通路の間に挟まれている。すなわち、PEユニット20は、平型の複数のパワーモジュール22と第1冷却器25の複数の平型冷媒通路21が交互に積層されて構成されたものである。PEユニット20では、平型のパワーモジュール22の両面を冷媒が通るので、スイッチング素子SWを効率よく冷却することができる。なお、各パワーモジュールSWからはリード線22aが伸びている。このリード線22aは、図1に示すように回路基板3に繋がっている。
The
図1、図2に戻り電力変換装置10の内部構造の説明を続ける。リアクトル6、平滑コンデンサ9、PEユニット20、及び、回路基板3は、ブラケット5に支持され、ケース4に収容される。ブラケット5は、ケース4の上方に固定される。図2によく示されているように、平面視すると、ブラケット5は、PEユニット20とリアクトル6を囲んでいる。
Returning to FIG. 1 and FIG.
図1に示すように、PEユニット20は、ブラケット5から下方に伸びる2本のステー5bに挟まれて固定される。すなわちPEユニット20は、その上方からブラケット5に支持される。図1において右側のステーとPEユニット20の端部との間にはバネ13が嵌挿されており、このバネ13が、2本のステー5bの間でPEユニット20を付勢し、固定している。なお、バネ13は、冷媒通路21とパワーモジュール22を積層方向に押圧し、これによって冷媒通路21とパワーモジュール22はしっかりと密着することになり、パワーモジュール22の熱がよく冷媒通路21に伝達される。
As shown in FIG. 1, the
回路基板3には、パワーモジュール22内の素子を制御する回路が実装されている。回路基板3は、ブラケット5から上方に伸びるステー5aによって、PEユニット20とリアクトル6の上方に支持される。図1に示されているように、パワーモジュール22から伸びているリード線22aが回路基板3に繋がっている。
A circuit for controlling elements in the
ブラケット5は、PEユニット20に隣り合うように、リアクトル6を支持している。なお、リアクトル6は、平行に並んだ2個のコイル(巻き線は1本)とそれらを貫通するコアで構成されている。
The
ブラケット5から下方へ向けてステー5cが伸びており、そのステー5cにリアクトルカバー5dが取り付けられている。リアクトルカバー5dは、リアクトル6の上部を覆う箱型のカバーである。リアクトルカバー5dは、ブラケット5の一部である。ブラケット5とステー5a、5b、5c、及び、リアクトルカバー5dは、一つの金属板からプレス加工で製造されたものである。リアクトル6は、リアクトルカバー5dの内側に固定されている。即ち、ブラケット5は、リアクトル6の上部を覆っているとともに、リアクトル6をその上方で支持している。ブラケット5は、PEユニット20とリアクトル6の間に空隙Sp1が確保されるように、また、回路基板3とリアクトルカバー5dの間にも空隙Sp2が確保されるように、PEユニット20、回路基板3、及び、リアクトル6を支持する。なお、リアクトルカバーに替えて、ブラケット5の対応部分を逆凹形状としてもよい。
A
図2によく示されているように、PEユニット20とリアクトル6の側方に、4個のコンデンサ9a、9bが並んでいる。コンデンサ9a(平滑コンデンサ)は、3相インバータ電圧を平滑化するためのものである。コンデンサ9b(フィルタコンデンサ)は、リアクトル6を流れる電流の脈動を平滑化するためのものである。電圧の変換(昇圧、あるいは、降圧)は、リアクトル6に流れる電流をチョッピングすることによって達成される。チョッピングする毎にリアクトル6を流れる電流が脈動するが、コンデンサ9bがその脈動を抑える。コンデンサ9a、9bもブラケット5に支持されている。リアクトル6とコンデンサ9bはバスバー7で電気的に接続されている。バスバー7は、リアクトル6の下方から出ており、リアクトル6の側方を通り、コンデンサ9bに達している。
As well shown in FIG. 2, four
電力変換装置10は2重底8aになっており、それらの間を冷媒が通るようになっている。すなわち、2重底8aの間の空間は冷却器(第2冷却器8)を構成する。ケース4の側面に、この第2冷却器8へ冷媒(水)を供給する冷媒供給管28aと、内部の冷媒を排出する冷媒排出管28bが取り付けられている。ケース4の底、すなわち、第2冷却器8の上面には伝熱材Wが盛られている。伝熱材Wはまた、リアクトル6の底部とバスバー7の一部に接している。即ち、リアクトル6の下面、及び、バスバー7の一部が、伝熱材Wを介して第2冷却器8と接している。図1の符号Pが示す位置が、バスバー7と伝熱材Wが接している箇所を示している。なお、図2では、伝熱材Wの図示を省略している。伝熱材Wは、ゲル状のシリコングリースである。
The
第2冷却器8の下面(即ち、ケース4の下面)には、別の電圧コンバータ14がボルトで固定されている。すなわち、第2冷却器8は、上面にてリアクトル6を冷却し、下面にて別の電圧コンバータ14を冷却する。
Another
電力変換装置10の構造の利点を説明する。電力変換装置10では、パワーモジュール22はそれを挟み込んでいる第1冷却器25が冷却し、リアクトル6は第2冷却器8が冷却する。第2冷却器8は、リアクトル6の下面に接触しており、リアクトル6の下面から熱を奪う。リアクトル6はPEユニット20と隣接しているが、それらの間には空隙Sp1が確保され、熱が伝達し難いようになっている。すなわち、第1冷却器25によるパワーモジュール22の伝熱経路と、第2冷却器8によるリアクトル6の伝熱経路は分離されており、それぞれが独立に別々の部品を冷却する。また、リアクトル6はその上方で回路基板3とも隣接するが、リアクトル6の上部はリアクトルカバー5dで覆われており、さらにリアクトルカバー5dの上方に空隙Sp2を有して回路基板3が位置している。リアクトルカバー5dとその上の空隙Sp2が、回路基板3をリアクトル6の熱から保護する。
The advantages of the structure of the
第2冷却器8はまた、リアクトル6とコンデンサ9を電気的につなぐバスバー7の一部にも接しており、バスバー7を介したコンデンサ9への伝熱経路を遮断する。
The
図4、図5を参照して電力変換装置10を搭載した自動車90を説明する。自動車90は、エンジンEGとモータを搭載したハイブリッド車である。自動車90は、モータを駆動するため、電力変換装置10(インバータ)を搭載する。電力変換装置10は、エンジンEG、ドライブトレイン50とともに、エンジンコンパートメントEC内に搭載される。エンジンEGとドライブトレイン50は、ラジエータRTの後方に配置される。エンジンEGとドライブトレイン50は、横方向に並んで配置される。ドライブトレイン50の側方には、バッテリBTが配置される。ドライブトレイン50は、2個のモータMG1とMG2、及び、動力源(エンジンとモータ)の出力を車軸に伝達するトランスミッションTMを内蔵している。トランスミッションTMには、エンジンEGの出力軸も係合している。図5に示すように、ドライブトレイン50では、2個のモータMG1、MG2の出力シャフト51、52、及び、トランスミッションTMのメインシャフト53(エンジン出力軸に相当する)の合計3本の主たるシャフトが平行となっている。図5に示すように、モータMG1はやや上方に位置する。2個のモータMG1、MG2とトランスミッションTMは、3本のシャフトが車両の横方向(図中のY軸方向)に伸びる向きに配置される。2個のモータMG1、MG2とトランスミッションTMのそのような配置により、ドライブトレイン50は、車両前側(図中、X軸の正方向)が低く、車両後側(図中、X軸の負方向)が高くなっている傾斜上面50aを有している。その傾斜上面50aに電力変換装置10が固定されている。電力変換装置10は、PEユニット20が低い側(車両前側)に位置しリアクトル6が高い側(車両後側)に位置するように傾斜上面50aに固定される。そのため、第1冷却器25へ冷媒を通すパイプ29、第2冷却器8へ冷媒を通すパイプ28が、電力変換装置10の車両前側の側面から飛び出している。それらのパイプには冷媒管55が連結されている。冷媒管55を通じて冷媒が第1冷却器25と第2冷却器8へ供給される。
An
電力変換装置10は、リアクトル6が高い側に位置し、その上に回路基板3が位置する。電力変換装置10内で熱い空気は、上方へ移動する。ここで、リアクトル6はリアクトルカバー5dに覆われているので、リアクトル6が発する熱はリアクトルカバー5dの内側に留まり、その上方に位置する回路基板3の周りには達しない。従って、回路基板3が熱的に保護される。
The
実施例の電力変換装置10に関する留意点を述べる。リアクトル6とPEユニット20はいずれもブラケット5によって上方から支持されている。リアクトル6とPEユニット20は、ブラケット5によってそれらの側方から支持されていてもよい。リアクトル6とPEユニット20は、ブラケット5を介してケース4に支持されており、ケース4から熱的に分離されている。
Points to be noted regarding the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:カバー
3:回路基板
4:ケース
5:ブラケット
6:リアクトル
6a:リアクトルカバー(覆い部)
7:バスバー
8:第2冷却器
9a、9b:コンデンサ
10:電力変換装置
13:バネ
14:別の電圧コンバータ
20:パワー素子ユニット(PEユニット)
21:冷媒通路
22:パワーモジュール
25:第1冷却器
50:ドライブトレイン
50a:傾斜上面
90:自動車
EC:エンジンコンパートメント
EG:エンジン
MG1、MG2:モータ
TM:トランスミッション
W:伝熱材
2: Cover 3: Circuit board 4: Case 5: Bracket 6: Reactor 6a: Reactor cover (cover)
7: Bus bar 8: Second cooler 9a, 9b: Capacitor 10: Power converter 13: Spring 14: Another voltage converter 20: Power element unit (PE unit)
21: Refrigerant passage 22: Power module 25: First cooler 50: Drive
Claims (8)
リアクトルと、
スイッチング素子を収めたパワーモジュールと、
パワーモジュールと一体化している第1冷却器と、
パワーモジュールと第1冷却器のユニットとリアクトルが空隙を有して並ぶように前記ユニットとリアクトルをそれらの側方又は上方から支持しているブラケットと、
リアクトルの下面に接してリアクトルを冷却する第2冷却器と、
を備えていることを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device for an electric vehicle,
Reactor,
A power module containing a switching element;
A first cooler integrated with the power module;
A bracket that supports the unit and the reactor from the side or above so that the unit and the reactor of the power module and the first cooler are arranged with a gap;
A second cooler that contacts the lower surface of the reactor and cools the reactor;
A power conversion device comprising:
ブラケットはさらに、スイッチング素子を制御する回路を実装した回路基板を、ブラケットのリアクトル覆い部の上方に空隙を有して支持していることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。 Part of the bracket covers the top of the reactor,
The power converter according to claim 1 or 2, wherein the bracket further supports a circuit board on which a circuit for controlling the switching element is mounted with a gap above the reactor cover portion of the bracket. .
リアクトルの半分より下側から出てコンデンサに電気的に接続しているバスバーの一部が第2冷却器に接していることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電力変換装置。 A capacitor for smoothing the current flowing through the reactor is supported by the bracket so as to be located on the side of the reactor or the unit,
5. The electric power according to claim 1, wherein a part of the bus bar that comes out from below the half of the reactor and is electrically connected to the capacitor is in contact with the second cooler. Conversion device.
傾斜した上面を有するドライブトレインと、
を備えており、
電力変換装置が、前記ユニットが低い側に位置しリアクトルが高い側に位置するように前記傾斜上面に固定されていることを特徴とする電気自動車。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 7, wherein the power conversion device converts the battery power into power suitable for a traveling motor;
A drive train having an inclined top surface;
With
An electric vehicle characterized in that a power converter is fixed to the inclined upper surface so that the unit is located on a low side and a reactor is located on a high side.
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