JP2019047608A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019047608A JP2019047608A JP2017167637A JP2017167637A JP2019047608A JP 2019047608 A JP2019047608 A JP 2019047608A JP 2017167637 A JP2017167637 A JP 2017167637A JP 2017167637 A JP2017167637 A JP 2017167637A JP 2019047608 A JP2019047608 A JP 2019047608A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactor
- switching circuit
- disposed
- power conversion
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
【課題】配線の簡素化及び低背化を図ることができる電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換装置1は、直流電力が入力される入力部2と、入力部2から入力された直流電力を昇圧する昇圧部の一部を構成するリアクトル3と、入力部2と昇圧部との間における電流のリプルを吸収するフィルタコンデンサ41と、昇圧部にて昇圧された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ42と、複数のスイッチング素子を備えたスイッチング回路部5と、を有する。フィルタコンデンサ41と隣り合う位置に、入力部2、平滑コンデンサ42、及びリアクトル3が配置されている。フィルタコンデンサ41と入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とは、一つの二次元的な広がり方向である二次元配列方向に配列されている。【選択図】図1
Description
本発明は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換装置に関する。
直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換装置は、直流電源と、交流負荷との間に接続される。そして、直流電源から入力された直流電力を、交流電力に変換して、交流負荷へ出力することができる。電力変換装置として、フィルタコンデンサと平滑コンデンサとリアクトルとを備えたものが、特許文献1に開示されている。
しかしながら、特許文献1には、電力変換装置において、直流電源から直流電力が入力される部位である入力部の配置については、何ら記載されていない。すなわち、入力コネクタ等の入力部については、特許文献1には開示されていない。入力部の配置によっては、配線の簡素化を妨げたり、電力変換装置の小型化を阻害したりすることもある。
例えば、車両用の電力変換装置は、エンジンコンパートメント内に搭載されることが多いが、この場合、搭載スペースに制約がある。それゆえ、電力変換装置の小型化、低背化の要請がある。特に、フィルタコンデンサ、平滑コンデンサ、リアクトル、及び入力部を備えた電力変換装置において、部品間の配線を簡素化しつつ、全体の低背化を図るためには、これらの部品の配置を工夫する必要がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、配線の簡素化及び低背化を図ることができる電力変換装置を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換装置(1)であって、
直流電力が入力される入力部(2)と、
上記入力部から入力された直流電力を昇圧する昇圧部(101)の一部を構成するリアクトル(3)と、
上記入力部と上記昇圧部との間における電流のリプルを吸収するフィルタコンデンサ(41)と、
上記昇圧部にて昇圧された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ(42)と、
複数のスイッチング素子を備えたスイッチング回路部(5)と、を有し、
上記フィルタコンデンサと隣り合う位置に、上記入力部、上記平滑コンデンサ、及び上記リアクトルが配置されており、
上記フィルタコンデンサと上記入力部と上記平滑コンデンサと上記リアクトルとは、一つの二次元的な広がり方向である二次元配列方向に配列されている、電力変換装置にある。
直流電力が入力される入力部(2)と、
上記入力部から入力された直流電力を昇圧する昇圧部(101)の一部を構成するリアクトル(3)と、
上記入力部と上記昇圧部との間における電流のリプルを吸収するフィルタコンデンサ(41)と、
上記昇圧部にて昇圧された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ(42)と、
複数のスイッチング素子を備えたスイッチング回路部(5)と、を有し、
上記フィルタコンデンサと隣り合う位置に、上記入力部、上記平滑コンデンサ、及び上記リアクトルが配置されており、
上記フィルタコンデンサと上記入力部と上記平滑コンデンサと上記リアクトルとは、一つの二次元的な広がり方向である二次元配列方向に配列されている、電力変換装置にある。
上記電力変換装置においては、上記フィルタコンデンサと隣り合う位置に、上記入力部、上記平滑コンデンサ、及び上記リアクトルが配置されている。そして、フィルタコンデンサと入力部と平滑コンデンサとリアクトルとは、上記二次元配列方向に配列されている。これにより、配線の簡素化及び低背化を図ることができる。すなわち、上記のような配置とすることで、フィルタコンデンサと、平滑コンデンサ、リアクトル、及び入力部との間の配線を短くすることができる。その結果、配線の簡素化が容易となる。また、フィルタコンデンサと入力部と平滑コンデンサとリアクトルとが二次元配列方向に配列されることで、この二次元配列方向に直交する方向における低背化が図られる。
以上のごとく、上記態様によれば、配線の簡素化及び低背化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
(実施形態1)
電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置1は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う。
電力変換装置1は、図1に示すごとく、入力部2と、リアクトル3と、フィルタコンデンサ41と、平滑コンデンサ42と、スイッチング回路部5と、を有する。
電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置1は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う。
電力変換装置1は、図1に示すごとく、入力部2と、リアクトル3と、フィルタコンデンサ41と、平滑コンデンサ42と、スイッチング回路部5と、を有する。
図2に示すごとく、入力部2は、直流電力が入力される部位である。リアクトル3は、入力部2から入力された直流電力を昇圧する昇圧部101の一部を構成する。フィルタコンデンサ41は、入力部2と昇圧部101との間における電流のリプルを吸収する。平滑コンデンサ42は、昇圧部101にて昇圧された直流電圧を平滑化する。スイッチング回路部5は、複数のスイッチング素子50u、50dを備えている。
図1に示すごとく、フィルタコンデンサ41と隣り合う位置に、入力部2、平滑コンデンサ41、及びリアクトル3とが配置されている。そして、図1、図3〜図5に示すごとく、フィルタコンデンサ41と入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とは、一つの二次元的な広がり方向である二次元配列方向に配列されている。
すなわち、フィルタコンデンサ41と入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とは、図1の紙面に平行な二次元平面に沿った方向に並んでいる。この二次元平面に平行な方向が、二次元配列方向である。また、上記二次元平面の法線方向、すなわち二次元配列方向に直交する方向を、適宜Z方向という。
図2に示すごとく、本実施形態の電力変換装置1は、昇圧部101と、インバータ部102とを有する。そして、直流電源Bと三相交流の回転電機MGとの間において、直流電力と交流電力との電力変換を行う。
電力変換装置1は、入力部2において、直流電源Bと接続される。そして、入力部2と昇圧部101との間の配線に、フィルタコンデンサ41が接続されている。直流電源Bが入力部2に接続されたとき、フィルタコンデンサ41の一対の端子は、直流電源Bの正極と負極とに接続される。
電力変換装置1は、入力部2において、直流電源Bと接続される。そして、入力部2と昇圧部101との間の配線に、フィルタコンデンサ41が接続されている。直流電源Bが入力部2に接続されたとき、フィルタコンデンサ41の一対の端子は、直流電源Bの正極と負極とに接続される。
昇圧部101は、リアクトル3と、互いに直列接続された上アーム側のスイッチング素子50u及び下アーム側のスイッチング素子50dとを有する。直流電源Bの正極に、リアクトル3の一方の端子が接続される。リアクトル3の他方の端子が、上アーム側のスイッチング素子50uと下アーム側のスイッチング素子50dとの接続点に接続されている。
インバータ部102は、3相のレグを備える。すなわち、3相のレグは、正極配線WPと負極配線WNとの間に、互いに並列に接続されている。各レグは、互いに直列接続された上アーム側のスイッチング素子50uと下アーム側のスイッチング素子50dとによって形成されている。
そして、各レグにおける、2つのスイッチング素子50u、50dの接続点が、それぞれ出力配線WOを介して、回転電機MGの3つの電極に接続されている。また、昇圧部101とインバータ部102との間において、正極配線WPと負極配線WNとを懸架するように、平滑コンデンサ42が接続されている。また、各スイッチング素子50u、50dには、フライホイールダイオードが逆並列接続されている。
なお、スイッチング素子50u、50dは、IGBTにて構成することができる。ここで、IGBTは、Insulated Gate Bipolar Transistor、すなわち、絶縁ゲートバイポーラトランジスタの略である。また、スイッチング素子は、MOSFETとすることもできる。MOSFETは、Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、すなわち、金属酸化物電界効果トランジスタの略である。
図1に示すごとく、入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とは、フィルタコンデンサ41に対して、互いに異なる方向から隣り合う位置に配置されている。すなわち、フィルタコンデンサ3に対して、Z方向に直交する方向における、異なる3方向から、入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とがそれぞれ対向するように配置されている。本実施形態においては、フィルタコンデンサ41に対して、Z方向に直交する一つの方向に隣り合うように、平滑コンデンサ42が配置されている。このフィルタコンデンサ41と平滑コンデンサ42とが配列した方向を、適宜、X方向という。
また、フィルタコンデンサ41に対して、X方向における、平滑コンデンサ42が配された側と反対側に、入力部2が隣り合っている。すなわち、図1、図5に示すごとく、入力部2とフィルタコンデンサ41と、平滑コンデンサ42とが、X方向に、略一直線状に配列している。なお、入力部2は、直流電源Bの正極及び負極と電気的に接続される正極端子及び負極端子を一体的に備えた入力コネクタである。
また、図1、図3に示すごとく、フィルタコンデンサ41に対して、Z方向とX方向との双方に直交する方向に、リアクトル3が隣り合っている。Z方向とX方向との双方に直交する方向を、適宜、Y方向という。
フィルタコンデンサ41、入力部2、平滑コンデンサ42、及びリアクトル3のそれぞれは、図3〜図5に示すごとく、二次元配列方向において、Z方向の少なくとも一部が、他の3つの部品と重なるような配置となっている。つまり、フィルタコンデンサ41、入力部2、平滑コンデンサ42、及びリアクトル3のすべてと交差するような、Z方向の法線をもつ仮想平面が必ず存在することとなる。また、本実施形態においては、図1に示すごとく、Z方向から見て、フィルタコンデンサ41、入力部2、平滑コンデンサ42、及びリアクトル3が、互いに重ならないように二次元的に配列されている。
図3、図4に示すごとく、リアクトル3は、二次元配列方向に直交する方向、すなわちZ方向に、少なくとも一対のリアクトル端子31を突出させてなる。本実施形態においては、リアクトル3は一対のリアクトル端子31を有する。ただし、複数対のリアクトル端子31を設けてもよい。
図1に示すごとく、二次元配列方向において、平滑コンデンサ42と隣り合う位置に、スイッチング回路部5が配置されている。リアクトル3は、二次元配列方向において、スイッチング回路部5と平滑コンデンサ42との並び方向に直交する方向に、スイッチング回路部5に隣り合う位置に配置されている。本実施形態においては、スイッチング回路部5と平滑コンデンサ42との並び方向は、Y方向である。それゆえ、リアクトル3は、X方向において、スイッチング回路部5と隣り合う。
スイッチング回路部5は、複数の半導体モジュール51を有する。複数の半導体モジュール51のうちの一部が、昇圧部101の一部を構成する昇圧用半導体モジュール51aである。昇圧用半導体モジュール51aは、スイッチング回路部5におけるリアクトル3に近い側に配置されている。すなわち、スイッチング回路部5を構成する複数の半導体モジュール51のうち、最もリアクトル3に近い位置に、昇圧用半導体モジュール51aが配置されている。
図2に示すごとく、電力変換装置1は、昇圧電流センサ61をさらに有する。昇圧電流センサ61は、昇圧部101に流れる電流を検出する。そして、図1に示すごとく、昇圧電流センサ61は、リアクトル3と隣り合う位置に配置されている。本実施形態においては、リアクトル3に対して、X方向に隣り合う位置に、昇圧電流センサ61が配置されている。
図2に示すごとく、電力変換装置1は、出力電流センサ62をさらに有する。出力電流センサ62は、交流負荷である回転電機MGに接続される出力配線WOにおける出力電流を検出する。そして、図1に示すごとく、出力電流センサ62は、二次元配列方向において、スイッチング回路部5に隣り合う位置に配置されている。本実施形態においては、スイッチング回路部5に対して、Y方向に隣り合う位置に、出力電流センサ62が配置されている。
昇圧電流センサ61と出力電流センサ62とは、互いに一体化されてセンサモジュール6を構成している。センサモジュール6は、二次元配列方向において、スイッチング回路部5及びリアクトル3と隣り合う位置に配置されている。本実施形態においては、センサモジュール6は、X方向において、リアクトル3と隣り合い、Y方向において、スイッチング回路部5と隣り合っている。
スイッチング回路部5は、スイッチング素子50u、50dを冷却する冷却器52を有する。冷却器52は、冷媒を導入する冷媒導入部522と、冷媒を排出する冷媒排出部とを備える。冷媒導入部522と冷媒排出部との少なくとも一方は、二次元配列方向において、スイッチング回路部5に隣接する位置に配置されている。本実施形態においては、冷媒導入部522が、スイッチング回路部5に隣接する位置に配置されている。また、図1においては、冷媒排出部は表れていない。
なお、本実施形態の電力変換装置1は、図示を省略するが、例えばリアクトル3等、スイッチング回路部5以外の部分にも冷媒流路を設けている。その冷媒流路に、スイッチング回路部5における冷却器52の冷媒排出部が接続される。そして、電力変換装置1内の冷媒流路を通過した冷媒が、電力変換装置1から排出されるように、排出管121が設けてある。排出管121は、リアクトル3に対して、Y方向に隣接する位置に設けてある。排出管121は、筐体11からY方向に突出している。
半導体モジュール51は、スイッチング素子50u、50dを内蔵している。本実施形態においては、互いに直列接続された上アームスイッチング素子50uと下アームスイッチング素子50dとが、一つの半導体モジュール51に内蔵されている。半導体モジュール51は、X方向に主面を有するカード形状を有する。そして、半導体モジュール51は、Z方向の一方側に、パワー端子511を突出している。図1に示すごとく、各半導体モジュール51は、3本のパワー端子511を有する。3本のパワー端子511は、それぞれ、正極配線WP、負極配線WN、出力配線WOに、接続される。半導体モジュール51におけるパワー端子511の突出方向は、いずれもZ方向の同じ方向である。そして、パワー端子511の突出方向は、リアクトル端子31の突出方向と同じである。
冷却器52は、複数の冷却管521を備えている。スイッチング回路部5は、複数の半導体モジュール51と複数の冷却管521とを積層してなる。スイッチング回路部5に隣り合う位置に配された冷媒導入部522と冷媒排出部との少なくとも一方は、スイッチング回路部5からの突出方向が、スイッチング回路部5の積層方向となるように設けてある。すなわち、本実施形態においては、スイッチング回路部5からの冷媒導入部522の突出方向が、X方向となっている。
図1、図4に示すごとく、スイッチング回路部5は、複数の半導体モジュール51と複数の冷却管521との積層部を積層方向に加圧する加圧部材53を有する。リアクトル3とスイッチング回路部5とは、積層方向に隣り合う位置に配置されている。加圧部材53は、スイッチング回路部5におけるリアクトル3側に配置されている。
本実施形態においては、加圧部材53は、複数の半導体モジュール51と複数の冷却管52との積層部をX方向に加圧している。そして、X方向において、積層部とリアクトル3との間に、加圧部材53が配置されている。加圧部材53は、例えば、板バネ等の弾性部材からなる。そして、加圧部材53は、X方向における積層部の一端と、図示を省略する支持壁との間に、圧縮された状態にて配置される。これにより、加圧部材53は、積層部をX方向に加圧している。なお、支持壁は、筐体11の一部として形成することができる。
フィルタコンデンサ41と、入力部2と、平滑コンデンサ42と、リアクトル3とは、共通の筐体部材である筐体本体110に固定されている。図1、図3〜図5に示すごとく、電力変換装置1は、筐体11内に、フィルタコンデンサ41と、平滑コンデンサ42と、リアクトル3とを収容している。また、入力部2は、その一部が筐体11内に配置され、他の一部が筐体11から突出している。また、筐体11内には、スイッチング回路部5、センサモジュール6、その他の電力変換装置1の構成部品が収容されている。
筐体11は、Z方向の両側に開放部を備えた筐体本体110と、各開放部を塞ぐ、上蓋体111と下蓋体112とを有する。上蓋体111と下蓋体112とは、それぞれ筐体本体110に固定されている。筐体本体110はアルミニウム合金等の金属からなる。そして、筐体本体110は一体部材である。筐体本体110は、Z方向に直交する方向、すなわち上記二次元配列方向の全周にわたり、側壁部を有する。このように、一体部材である一つの筐体本体110に、入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とが固定されている。入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とは、図示を省略するボルト等の締結部材によって固定されている。
さらに、本実施形態においては、スイッチング回路部5及びセンサモジュール6も、筐体本体110に固定されている。
さらに、本実施形態においては、スイッチング回路部5及びセンサモジュール6も、筐体本体110に固定されている。
図1、図5に示すごとく、フィルタコンデンサ41と平滑コンデンサ42とは、互いに一体化されてコンデンサモジュール4を構成している。コンデンサモジュール4は、複数のコンデンサ素子を内蔵している。そして、これらのコンデンサ素子がモールド樹脂にて一体化されている。この複数のコンデンサ素子の一部が、フィルタコンデンサ41となり、他の一部のコンデンサ素子が、平滑コンデンサ42となる。本実施形態においては、フィルタコンデンサ41と平滑コンデンサ42とが、X方向に隣り合うように配列されて一体化され、コンデンサモジュール4を構成している。
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置1においては、フィルタコンデンサ41と隣り合う位置に、入力部2、平滑コンデンサ42、及びリアクトル3が配置されている。そして、フィルタコンデンサ41と入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とは、二次元配列方向に配列されている。これにより、配線の簡素化及び低背化を図ることができる。
上記電力変換装置1においては、フィルタコンデンサ41と隣り合う位置に、入力部2、平滑コンデンサ42、及びリアクトル3が配置されている。そして、フィルタコンデンサ41と入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とは、二次元配列方向に配列されている。これにより、配線の簡素化及び低背化を図ることができる。
すなわち、上記のような配置とすることで、図6に示すごとく、フィルタコンデンサ41と、平滑コンデンサ42、リアクトル3、及び入力部2との間の配線WFを短くすることができる。その結果、配線の簡素化が容易となる。また、フィルタコンデンサ41と入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とが二次元配列方向に配列されることで、この二次元配列方向に直交する方向、すなわちZ方向における低背化が図られる。なお、図6は模式図であり、配線WF等も概略の経路を模式的に示す。
入力部2と平滑コンデンサ42とリアクトル3とは、フィルタコンデンサ41に対して、互いに異なる方向から隣り合う位置に配置されている。これにより、フィルタコンデンサ41と他の部品との間の接続配線を短くしつつ、電力変換装置1の低背化を実現することが容易となる。
リアクトル3は、二次元配列方向に直交する方向に、少なくとも一対のリアクトル端子31を突出させてなる。これにより、リアクトル端子31に接続される接続配線と、リアクトル3との接続を容易に行うことができる。すなわち、リアクトル端子31が、リアクトル3の本体と他の部品との間に配設されないようにすることが可能となる。それゆえ、リアクトル端子31と接続配線との間の溶接等の作業を容易に行うことができる。また、接続配線の引き回しを簡素化しやすいため、接続配線をより短くすることができる。
また、平滑コンデンサ42と隣り合う位置に、スイッチング回路部5が配置されている。これにより、平滑コンデンサ42とスイッチング回路部5との接続配線(すなわち正極配線WP及び負極配線WN)を短くすることができる。これにより、インダクタンスの低減を一層図ることができる。
リアクトル3は、スイッチング回路部5と平滑コンデンサ42との並び方向に直交する方向に、スイッチング回路部5に隣り合う位置に配置されている。そして、昇圧用半導体モジュール51aが、スイッチング回路部5におけるリアクトル3に近い側に配置されている。これにより、リアクトル3と昇圧用半導体モジュール51aとの接続配線WLを短くすることができる。その結果、より一層、電力変換装置1の小型化を図りやすい。
また、昇圧電流センサ61は、リアクトル3と隣り合う位置に配置されている。これにより、昇圧部101におけるリアクトル3に接続される接続配線WLを長くしなくても、当該接続配線WLに昇圧電流センサ61を設けやすくなる。その結果、接続配線WLを短くして、電力変換装置1の小型化を一層図ることができる。
出力電流センサ62は、スイッチング回路部5に隣り合う位置に配置されている。これにより、スイッチング回路部5に接続された出力配線WOを長くしなくても、当該出力配線WOに出力電流センサ62を設けやすくなる。その結果、出力配線WOを短くして、電力変換装置1の小型化を容易にすることができる。
昇圧電流センサ61と出力電流センサ62とは、互いに一体化されてセンサモジュール6を構成している。そして、センサモジュール62は、スイッチング回路部5及びリアクトル3と隣り合う位置に配置されている。これにより、電力変換装置1の一層の小型化と、接続配線WL、WOの簡素化を図ることができる。つまり、昇圧電流センサ61と出力電流センサ62とを一つのセンサモジュール6に集約することで、部品点数を少なくすると共に省スペース化を図ることができる。そして、このセンサモジュール6を、センサモジュール62を、スイッチング回路部5及びリアクトル3との双方に隣り合う位置に配置することで、両者のそれぞれに接続された配線を短くすることができる。つまり、これらの配線を長くしなくても、それぞれの配線WL、WOに、昇圧電流センサ61と出力電流センサ62とを設けることができる。
冷媒導入部522は、二次元配列方向において、スイッチング回路部5に隣接する位置に配置されている。これにより、冷却器52の本体部から冷媒導入部522までの距離を短くすることができる。その結果、電力変換装置1の小型化、Z方向の低背化を実現しやすくなる。また、冷媒の圧損を低減しやすい。
冷媒導入部522は、スイッチング回路部5からの突出方向が、スイッチング回路部5の積層方向となるように設けてある。これにより、冷却器52の本体部と冷媒導入部522との接続を容易にすると共に、電力変換装置1のZ方向の低背化を一層図りやすい。
リアクトル3とスイッチング回路部5とは、積層方向に隣り合う位置に配置されており、加圧部材53は、スイッチング回路部5におけるリアクトル3側に配置されている。これにより、積層部を加圧する機能を有する加圧部材53によって、リアクトル3とスイッチング回路部5との間の熱干渉を緩和させることができる。つまり、部品点数を増やすことなく、リアクトル3とスイッチング回路部5との熱干渉を抑制することができる。その結果、電力変換装置1のより一層の小型化を図ることができる。
フィルタコンデンサ41と、入力部2と、平滑コンデンサ42と、リアクトル3とは、共通の筐体部材である筐体本体110に固定されている。これにより、振動等に対する筐体11の耐久性を確保しやすい。すなわち、例えば、共に重量物であるコンデンサモジュール4(すなわち、フィルタコンデンサ41と平滑コンデンサ42とのモジュール)と、リアクトル3とが、筐体本体110と上蓋体111或いは下蓋体112とに分かれて固定された場合、筐体11の耐久強度を特に高くする必要が生じる。特に筐体部材間の締結部などの強度を高くする必要が生じる。これに対して、共通の筐体部材である一つの筐体本体110に、上記部品をすべて固定することで、筐体11の耐久性を確保しやすい。
フィルタコンデンサ41と平滑コンデンサ42とは、互いに一体化されてコンデンサモジュール4を構成している。これにより、部品点数を低減することができる。また、これにより、電力変換装置1の小型化を図りやすく、また、生産性を向上させることができる。また、フィルタコンデンサ41と平滑コンデンサ42との間の接続配線も一層短くすることができる。
以上のごとく、本実施形態によれば、配線の簡素化及び低背化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。
(実施形態2)
本実施形態は、図7に示すごとく、センサモジュール6が、スイッチング回路部5及びリアクトル3に対して、同じ方向から隣り合う位置に配置されている形態である。
センサモジュール6は、スイッチング回路部5及びリアクトル3に対して、Y方向における同じ方向に配されている。また、センサモジュール6は、スイッチング回路部5及びリアクトル3に対して、コンデンサモジュール4と反対側に配されている。
本実施形態は、図7に示すごとく、センサモジュール6が、スイッチング回路部5及びリアクトル3に対して、同じ方向から隣り合う位置に配置されている形態である。
センサモジュール6は、スイッチング回路部5及びリアクトル3に対して、Y方向における同じ方向に配されている。また、センサモジュール6は、スイッチング回路部5及びリアクトル3に対して、コンデンサモジュール4と反対側に配されている。
センサモジュール6において、昇圧電流センサ61は、X方向におけるリアクトル3に近い側に配され、出力電流センサ62は、X方向におけるリアクトル3に近い側に配されている。また、昇圧電流センサ61は、リアクトル3と、Y方向に隣り合うように配されている。出力電流センサ62は、スイッチング回路部5と、Y方向に隣り合うように配されている。
その他の構成は、実施形態1と同様である。なお、図7においては、スイッチング回路部5を簡略化して描いている。また、冷媒導入部522等も省略している。また、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本実施形態においても、配線の簡素化及び低背化を図ることができる。その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態3)
本実施形態は、図8に示すごとく、リアクトル3を複数備えた電力変換装置1の形態である。複数のリアクトル3は、互いに二次元配列方向に配列されている。
本実施形態は、図8に示すごとく、リアクトル3を複数備えた電力変換装置1の形態である。複数のリアクトル3は、互いに二次元配列方向に配列されている。
すなわち、本形態の電力変換装置1は、実施形態1の電力変換装置1におけるリアクトルを、複数個に分割して配置したものに相当する。本実施形態においては、リアクトル3を2個備えている。ただし、リアクトル3の個数は特に限定されるものではなく、3個以上のリアクトルを配列してもよい。
複数のリアクトル3は、フィルタコンデンサ41とリアクトル3との配列方向と同じ方向に配列されている。つまり、複数のリアクトル3は、互いにY方向に隣り合って配列されている。そして、フィルタコンデンサ41と、一つのリアクトル3とがY方向に隣り合って配置されている。また、複数のリアクトル3は、互いに並列接続されている。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態においては、リアクトル3の個数を調整することで、インダクタンスを調整することができる。それゆえ、電力変換装置1の出力変更等の設計変更に対し、リアクトル3の個数の変更によって容易に対応することが可能となる。
また、複数のリアクトル3は、フィルタコンデンサ41とリアクトル3との配列方向と同じ方向に配列されている。これにより、複数のリアクトル3とフィルタコンデンサ41との接続配線を簡素化しやすくなる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態4)
本実施形態においては、図9に示すごとく、平滑コンデンサ42を複数備えた電力変換装置1の形態である。複数の平滑コンデンサ42は、互いに二次元配列方向に配列されている。
本実施形態においては、図9に示すごとく、平滑コンデンサ42を複数備えた電力変換装置1の形態である。複数の平滑コンデンサ42は、互いに二次元配列方向に配列されている。
すなわち、本形態の電力変換装置1は、実施形態1の電力変換装置1における平滑コンデンサ42を、複数個に分割して配置したものに相当する。本実施形態においては、平滑コンデンサ42を3個備えている。ただし、平滑コンデンサ42の個数は特に限定されるものではなく、2個としてもよいし、4個以上としてもよい。また、本実施形態においては、フィルタコンデンサ41と平滑コンデンサ42とは、互いに別体にて設けてあり、コンデンサモジュール4を構成していない。
複数の平滑コンデンサ42は、フィルタコンデンサ41と平滑コンデンサ42との配列方向と同じ方向に配列されている。つまり、複数の平滑コンデンサ42は、X方向に配列されている。複数の平滑コンデンサ42は、互いにX方向に隣り合って配列されている。そして、フィルタコンデンサ41と、一つの平滑コンデンサ42とがX方向に隣り合って配置されている。
また、複数の平滑コンデンサ42の配列方向であるX方向は、スイッチング回路部5における複数の半導体モジュール51の積層方向でもある。複数の平滑コンデンサ51は、それぞれ正極配線WPと負極配線WNとを懸架するように接続されている。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態においては、平滑コンデンサ42の個数を調整することで、静電容量を調整することができる。それゆえ、電力変換装置1の出力変更等の設計変更に対し、平滑コンデンサ42の個数の変更によって容易に対応することが可能となる。
また、複数の平滑コンデンサ42は、フィルタコンデンサ41と平滑コンデンサ42との配列方向と同じ方向に配列されている。これにより、複数の平滑コンデンサ42とフィルタコンデンサ41との接続配線を簡素化しやすくなる。また、複数の平滑コンデンサ42の配列方向が、スイッチング回路部5における複数の半導体モジュール51の積層方向と同じであるため、複数の各半導体モジュール51を、複数の平滑コンデンサ42に分けて接続しやすい。その結果、各半導体モジュール51におけるスイッチングサージを、低減しやすくなる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態5)
本実施形態は、図10に示すごとく、リアクトル3を複数備えると共に、平滑コンデンサ42を複数備えた電力変換装置1の形態である。複数のリアクトル3、及び、複数の平滑コンデンサ42は、互いに二次元配列方向に配列されている。
つまり、本実施形態は、実施形態3と実施形態4とを組み合わせたような形態である。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態は、図10に示すごとく、リアクトル3を複数備えると共に、平滑コンデンサ42を複数備えた電力変換装置1の形態である。複数のリアクトル3、及び、複数の平滑コンデンサ42は、互いに二次元配列方向に配列されている。
つまり、本実施形態は、実施形態3と実施形態4とを組み合わせたような形態である。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態においては、実施形態3の作用効果と実施形態4の作用効果とを組み合わせた作用効果を得ることができる。その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態6)
本実施形態は、図11に示すごとく、リアクトル3が、冷媒を流通させる冷媒流路32を備えた電力変換装置1の形態である。冷媒流路32の少なくとも一部は、フィルタコンデンサ41と隣り合う位置に形成されている。
本実施形態は、図11に示すごとく、リアクトル3が、冷媒を流通させる冷媒流路32を備えた電力変換装置1の形態である。冷媒流路32の少なくとも一部は、フィルタコンデンサ41と隣り合う位置に形成されている。
本実施形態においては、冷媒流路32は、Z方向から見て、リアクトル3の全周にわたって形成されている。また、冷媒流路32は、リアクトル3に対して一体的に形成されている。これに伴い、冷媒流路32は、リアクトル3における、スイッチング回路部5と隣り合う位置にも、センサモジュール6に隣り合う位置にも形成されている。
また、リアクトル3の冷媒流路32は、スイッチング回路部5の冷却器52と連結されている。つまり、冷却器52の冷媒排出部が、リアクトル3の冷媒流路32に、直接的又は間接的に接続されている。また、冷媒流路32は、排出管121に、直接的又は間接的に接続されている。
これにより、冷媒導入部522から導入された冷媒は、スイッチング回路部5の冷却器52を通過した後、リアクトル3の冷媒流路32に導入され、排出管121から排出されることとなる。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
これにより、冷媒導入部522から導入された冷媒は、スイッチング回路部5の冷却器52を通過した後、リアクトル3の冷媒流路32に導入され、排出管121から排出されることとなる。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態においては、リアクトル3の温度上昇を効果的に抑制することができる。そして、リアクトル3とフィルタコンデンサ41との間の熱干渉を抑制することができる。また、リアクトル3とスイッチング回路部5との間の熱干渉、リアクトル3とセンサモジュール6との間の熱干渉も、抑制することができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態7)
本実施形態においては、図12、図13に示すごとく、フィルタコンデンサ41、入力部2、平滑コンデンサ42、及びリアクトル3の配列のバリエーションを示す。なお、図12、図13において、上記4つの部品以外は、省略してある。
本実施形態においては、図12、図13に示すごとく、フィルタコンデンサ41、入力部2、平滑コンデンサ42、及びリアクトル3の配列のバリエーションを示す。なお、図12、図13において、上記4つの部品以外は、省略してある。
図12に示す配列は、フィルタコンデンサ41に対してX方向に隣り合う位置に、リアクトル3を配置し、フィルタコンデンサ41に対してY方向に隣り合う位置に、入力部2を配置したものである。そして、X方向において、平滑コンデンサ42が、フィルタコンデンサ41に対して、リアクトル3と反対側に隣り合うように配置されている。
図13に示す配列は、フィルタコンデンサ41に対してY方向に隣り合う位置に、リアクトル3を配置したものである。入力部2は、フィルタコンデンサ41に対して、Y方向におけるリアクトル3と反対側に隣り合っている。平滑コンデンサ42は、フィルタコンデンサ41に対して、X方向に隣り合うように配置されている。
図12に示す配列も、図13に示す配列も、一つの二次元配列方向に、フィルタコンデンサ41と、入力部2と、平滑コンデンサ42と、リアクトル3とが配列されている。また、フィルタコンデンサ41に隣り合うように、入力部2と、平滑コンデンサ42と、リアクトル3とが配列されている。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態においても、配線の簡素化及び低背化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態においても、配線の簡素化及び低背化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
1 電力変換装置
101 昇圧部
2 入力部
3 リアクトル
41 フィルタコンデンサ
42 平滑コンデンサ
5 スイッチング回路部
101 昇圧部
2 入力部
3 リアクトル
41 フィルタコンデンサ
42 平滑コンデンサ
5 スイッチング回路部
Claims (19)
- 直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換装置(1)であって、
直流電力が入力される入力部(2)と、
上記入力部から入力された直流電力を昇圧する昇圧部(101)の一部を構成するリアクトル(3)と、
上記入力部と上記昇圧部との間における電流のリプルを吸収するフィルタコンデンサ(41)と、
上記昇圧部にて昇圧された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ(42)と、
複数のスイッチング素子を備えたスイッチング回路部(5)と、を有し、
上記フィルタコンデンサと隣り合う位置に、上記入力部、上記平滑コンデンサ、及び上記リアクトルが配置されており、
上記フィルタコンデンサと上記入力部と上記平滑コンデンサと上記リアクトルとは、一つの二次元的な広がり方向である二次元配列方向に配列されている、電力変換装置。 - 上記入力部と上記平滑コンデンサと上記リアクトルとは、上記フィルタコンデンサに対して、互いに異なる方向から隣り合う位置に配置されている、請求項1に記載の電力変換装置。
- 上記リアクトルは、上記二次元配列方向に直交する方向に、少なくとも一対のリアクトル端子(31)を突出させてなる、請求項1又は2に記載の電力変換装置。
- 上記二次元配列方向において、上記平滑コンデンサと隣り合う位置に、上記スイッチング回路部が配置されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記リアクトルは、上記二次元配列方向において、上記スイッチング回路部と上記平滑コンデンサとの並び方向に直交する方向に、上記スイッチング回路部に隣り合う位置に配置されており、上記スイッチング回路部は、複数の半導体モジュール(51)を有し、複数の該半導体モジュールのうちの一部が、上記昇圧部の一部を構成する昇圧用半導体モジュール(51a)であり、該昇圧用半導体モジュールは、上記スイッチング回路部における上記リアクトルに近い側に配置されている、請求項4に記載の電力変換装置。
- 上記昇圧部に流れる電流を検出する昇圧電流センサ(61)をさらに有し、該昇圧電流センサは、上記リアクトルと隣り合う位置に配置されている、請求項5に記載の電力変換装置。
- 交流負荷に接続される出力配線における出力電流を検出する出力電流センサ(62)をさらに有し、該出力電流センサは、上記二次元配列方向において、上記スイッチング回路部に隣り合う位置に配置されている、請求項4〜6のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記昇圧電流センサと上記出力電流センサとは、互いに一体化されてセンサモジュール(6)を構成しており、該センサモジュールは、上記二次元配列方向において、上記スイッチング回路部及び上記リアクトルと隣り合う位置に配置されている、請求項7に記載の電力変換装置。
- 上記センサモジュールは、上記スイッチング回路部及び上記リアクトルに対して、同じ方向から隣り合う位置に配置されている、請求項8に記載の電力変換装置。
- 上記スイッチング回路部は、上記スイッチング素子を冷却する冷却器(52)を有し、該冷却器は、冷媒を導入する冷媒導入部(522)と、冷媒を排出する冷媒排出部とを備え、上記冷媒導入部と上記冷媒排出部との少なくとも一方は、上記二次元配列方向において、上記スイッチング回路部に隣接する位置に配置されている、請求項4〜9のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記冷却器は、複数の冷却管(521)を備え、上記スイッチング回路部は、複数の半導体モジュールと複数の上記冷却管とを積層してなり、上記スイッチング回路部に隣り合う位置に配された上記冷媒導入部と上記冷媒排出部との少なくとも一方は、上記スイッチング回路部からの突出方向が、上記スイッチング回路部の積層方向となるように設けてある、請求項10に記載の電力変換装置。
- 上記冷却器は、複数の冷却管(521)を備え、上記スイッチング回路部は、複数の半導体モジュール(51)と複数の上記冷却管とを積層してなると共に、複数の上記半導体モジュールと複数の冷却管との積層部を上記積層方向に加圧する加圧部材(53)を有し、上記リアクトルと上記スイッチング回路部とは、上記積層方向に隣り合う位置に配置されており、上記加圧部材は、上記スイッチング回路部における上記リアクトル側に配置されている、請求項4〜11に記載の電力変換装置。
- 上記フィルタコンデンサと、上記入力部と、上記平滑コンデンサと、上記リアクトルとは、共通の筐体部材(110)に固定されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記フィルタコンデンサと上記平滑コンデンサとは、互いに一体化されてコンデンサモジュール(4)を構成している、請求項1〜13のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記リアクトルを複数備え、複数の上記リアクトルは、互いに上記二次元配列方向に配列されている、請求項1〜14のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 複数の上記リアクトルは、上記フィルタコンデンサと上記リアクトルとの配列方向と同じ方向に配列されている、請求項15のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記平滑コンデンサを複数備え、複数の上記平滑コンデンサは、互いに上記二次元配列方向に配列されている、請求項1〜16のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 複数の上記平滑コンデンサは、上記フィルタコンデンサと上記平滑コンデンサとの配列方向と同じ方向に配列されている、請求項17のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記リアクトルは、冷媒を流通させる冷媒流路(32)を備え、該冷媒流路の少なくとも一部は、上記フィルタコンデンサと隣り合う位置に形成されている、請求項1〜18のいずれか一項に記載の電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017167637A JP2019047608A (ja) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017167637A JP2019047608A (ja) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | 電力変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019047608A true JP2019047608A (ja) | 2019-03-22 |
Family
ID=65816692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017167637A Pending JP2019047608A (ja) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019047608A (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013110809A (ja) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Denso Corp | 電力変換装置 |
JP2016039734A (ja) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | 電動車両用の電力変換器 |
JP2016116340A (ja) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | トヨタ自動車株式会社 | 電力変換装置 |
JP2016163478A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 電力変換器 |
JP2016197987A (ja) * | 2015-04-06 | 2016-11-24 | 日産自動車株式会社 | 電流変換器 |
-
2017
- 2017-08-31 JP JP2017167637A patent/JP2019047608A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013110809A (ja) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Denso Corp | 電力変換装置 |
JP2016039734A (ja) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | 電動車両用の電力変換器 |
JP2016116340A (ja) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | トヨタ自動車株式会社 | 電力変換装置 |
JP2016163478A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 電力変換器 |
JP2016197987A (ja) * | 2015-04-06 | 2016-11-24 | 日産自動車株式会社 | 電流変換器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5821890B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5700022B2 (ja) | 電力変換装置 | |
CN107645232B (zh) | 包括具有层叠结构的半导体模块的功率转换设备 | |
JP2013223273A (ja) | 電力変換装置 | |
JP5338639B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US10250155B2 (en) | Electrical power conversion device | |
JP2015139299A (ja) | 電力変換器 | |
JP6690478B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2015136223A (ja) | 電力変換器 | |
JP2014039384A (ja) | Dc−dcコンバータ装置 | |
JP7035845B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6409737B2 (ja) | 電力変換装置 | |
WO2019031408A1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5262752B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2019221129A (ja) | 電力変換装置 | |
JP6693348B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6693349B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP7024592B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2016149911A (ja) | 電力変換装置 | |
JP5550572B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2013074721A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2019047608A (ja) | 電力変換装置 | |
JP6451379B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2015139344A (ja) | 電力変換装置 | |
JP7035543B2 (ja) | 電力変換器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200720 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210526 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210622 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20211221 |