JP7207185B2 - power converter - Google Patents
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Description
本開示は、電力変換装置に関する。 The present disclosure relates to power converters.
従来、電力変換装置の一例として、特許文献1に開示された電力変換装置がある。電力変換装置は、半導体モジュールと冷却器とからなる構造体と、コンデンサとを備えている。 Conventionally, there is a power conversion device disclosed in Patent Document 1 as an example of a power conversion device. A power converter includes a structure composed of a semiconductor module and a cooler, and a capacitor.
しかしながら、電力変換装置は、コンデンサの発熱を抑えるべく、局所発熱を抑えたり冷却箇所を増やしたりする仕組みになっていない。このため、電力変換装置は、コンデンサが温度上限に達し易いという問題がある。 However, the power conversion device does not have a mechanism for suppressing local heat generation or increasing cooling locations in order to suppress heat generation of the capacitor. Therefore, the power converter has a problem that the temperature of the capacitor tends to reach the upper limit.
本開示は、上記問題点に鑑みなされたものであり、コンデンサが温度上限に達することを抑制できる電力変換装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a power converter that can suppress the temperature of the capacitor from reaching the upper limit.
上記目的を達成するために本開示は、
入力コネクタ(60)と、
電力変換回路の一部であり、複数のコンデンサ素子を有するコンデンサ(10、10a)と、
電力変換回路の一部である半導体装置(42)と、
入力コネクタとコンデンサと半導体装置に接続されたバスバ(20、20a、30、30a)と、
半導体装置が取り付けられており冷却水路の一部が形成され半導体装置を冷却する冷却部(41c)と、冷却水路の他の一部が形成され冷却部と接続された冷却水の流入口および流出口(41a、41b)とを有した冷却器(41)と、を備え、
冷却部は、コンデンサの長手方向の壁面に対向配置されており、
バスバは、コンデンサと半導体装置とを接続するコンデンサ接続部(23、33)と、入力コネクタに接続されており、流入口および流出口の対向領域に一部が配置された入力部(24、34)と、を含んでいる。
In order to achieve the above objectives, the present disclosure
an input connector (60);
a capacitor (10, 10a) that is part of a power conversion circuit and has a plurality of capacitor elements;
a semiconductor device (42) that is part of a power conversion circuit;
a busbar (20, 20a, 30, 30a) connected to an input connector, a capacitor, and a semiconductor device;
A cooling portion (41c) to which a semiconductor device is attached and which forms a part of a cooling water channel for cooling the semiconductor device, and a cooling water inlet and a flow which are connected to the cooling portion and form another part of the cooling water channel (41c). a cooler (41) having outlets (41a, 41b);
The cooling part is arranged opposite to the longitudinal wall surface of the condenser,
The bus bar is connected to capacitor connection portions (23, 33) that connect the capacitor and the semiconductor device, and input portions (24, 34) that are connected to the input connector and partly arranged in the area facing the inflow port and the outflow port . ) and contains
本開示は、コンデンサの長手方向の壁面に冷却部が対向配置されているため、コンデンサと冷却部との対向面積を増やすことができる。よって、本開示は、コンデンサを効率的に冷却することができる。また、本開示は、バスバにおける入力部の一部が、冷却器のジョイント部の対向領域に配置されているため、コンデンサに接続されたバスバ(入力部)も冷却することができる。このように、本開示は、コンデンサだけでなく、コンデンサに接続されたバスバも冷却することができるため、コンデンサが温度上限に達することを抑制できる。 According to the present disclosure, since the cooling section is arranged to face the longitudinal wall surface of the condenser, the facing area between the condenser and the cooling section can be increased. Thus, the present disclosure can efficiently cool the condenser. Further, according to the present disclosure, since a portion of the input portion of the busbar is arranged in the region facing the joint portion of the cooler, the busbar (input portion) connected to the capacitor can also be cooled. Thus, according to the present disclosure, not only the capacitor but also the busbar connected to the capacitor can be cooled, so that the capacitor can be prevented from reaching the upper temperature limit.
なお、特許請求の範囲、及びこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として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って、本開示の技術的範囲を限定するものではない。 It should be noted that the symbols in parentheses described in the claims and this section indicate the corresponding relationship with the specific means described in the embodiment described later as one aspect, and are within the technical scope of the present disclosure. is not limited to
以下において、図面を参照しながら、本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。なお、以下においては、互いに直交する3方向をX方向、Y方向、Z方向と示す。 A plurality of modes for carrying out the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In each form, the same reference numerals may be given to the parts corresponding to the matters described in the preceding form, and redundant description may be omitted. In each form, when only a part of the configuration is described, other parts of the configuration can be applied with reference to the previously described other modes. In the following description, three mutually orthogonal directions are referred to as X direction, Y direction, and Z direction.
(第1実施形態)
図1~図7を用いて、本実施形態の電力変換装置に関して説明する。本実施形態では、一例として、バッテリの電力を電力変換してモータを駆動する電力変換装置100を採用する。
(First embodiment)
A power converter according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. In this embodiment, as an example, a
電力変換装置100は、図1に示すように、平滑コンデンサ10、パワーモジュール40、放電抵抗50などを含む回路部を備えている。回路部は、これらの構成要素に加えて回路基板や、フィルタコンデンサ、リアクトルなどを含んでいてもよい。また、電力変換装置100は、これら回路部の各回路部品を電気的に接続するためのバスバ20,30を備えている。電力変換装置100は、回路部品がバスバ20,30などによって接続されて、インバータやコンバータを含む電力変換回路が構成されている。なお、図1では、回路部の構成をわかりやすくするために、平滑コンデンサ10を破線で示している。
As shown in FIG. 1, the
さらに、電力変換装置100は、電力変換装置100の外部に設けられた電源(バッテリなど)と、回路部とを電気的に接続するためのコネクタ60を有している。また、電力変換装置100は、回路部及びバスバ20,30などを収容するハウジング70を備えている。
Further, the
ハウジング70は、回路部及びバスバ20,30などを収容可能に構成されていればよい。ハウジング70は、例えば、底部と底部から突出して設けられた環状の壁部とを有するケースに、カバーが取り付けられるものなどを採用できる。
The
コネクタ60は、ハウジング70に取り付けられている。コネクタ60は、コネクタケースと、コネクタケースに一体的に設けられた外部接続端子とを有している。コネクタ60は、入力コネクタに相当する。
まず、各回路部品の構成に関して説明する。平滑コンデンサ10は、電力変換回路の一部であり、コンデンサに相当する。平滑コンデンサ10は、複数のコンデンサ素子を有している。また、平滑コンデンサ10は、複数のコンデンサ素子を収容しているコンデンサケースを有している。
First, the configuration of each circuit component will be described. The
平滑コンデンサ10は、図1、図2、図3、図5に示すように、第1端子11、第2端子12、第3端子13、第4端子14を有している。各端子11~14は、一端がコンデンサケース内に配置されて、コンデンサ素子の電極に接続されている。詳述すると、第1端子11と第3端子13は、コンデンサ素子の負極側の電極に接続されている。一方、第2端子12と第4端子14は、コンデンサ素子の正極側の電極に接続されている。また、図5に示すように、各端子11~14は、他端がコンデンサケースから突出して設けられている。
The
本実施形態では、一例として、直方体形状の平滑コンデンサ10を採用している。平滑コンデンサ10は、長手方向がY方向と一致している。平滑コンデンサ10は、長手方向に沿って、各端子11~14が並んで配置されている。しかしながら、本開示は、これに限定されず、円筒形状などの平滑コンデンサ10であっても採用できる。また、本開示は、平滑コンデンサ10に限定されない。
In this embodiment, a rectangular
バスバ20,30は、コネクタ60と平滑コンデンサ10と半導体装置42に接続されている。バスバ20,30は、例えば、銅やアルミニウムなどを主成分として構成されている。バスバ20,30は、板材をプレス加工することで形成されている。バスバ20,30は、Pバスバ20とNバスバ30と含んでいる。
図1、図6に示すように、Pバスバ20は、P側対向部23、P側入力部24、P側分岐部25を含んでいる。Pバスバ20は、別体に設けられたP側対向部23、P側入力部24、P側分岐部25が接続されて構成されている。Pバスバ20は、P側対向部23の一部にP側入力部24が接続されており、P側対向部23の他の一部にP側分岐部25が接続されている。よって、Pバスバ20は、P側対向部23に対して、P側入力部24とP側分岐部25とが突出して設けられていると言える。
As shown in FIGS. 1 and 6 , the
なお、P側対向部23とP側入力部24は、ねじなどによって接続されている。同様に、P側対向部23とP側分岐部25は、ねじなどによって接続されている。つまり、P側対向部23とP側入力部24、及び、P側対向部23とP側分岐部25は、ねじによって、部分的に接続されていると言える。
The P-
P側対向部23は、コンデンサ接続部に相当する。図1に示すように、P側対向部23は、平滑コンデンサ10及びパワーモジュール40に対向する部位である。P側対向部23は、Z方向からみた場合に矩形状をなしている。つまり、P側対向部23は、XY平面に平行な矩形状の板材を含んでいる。P側対向部23は、第1P端子21が連なって設けられており、且つ、第2P端子22が連なって設けられている。言い換えると、第1P端子21と第2P端子22は、P側対向部23から一方向に突出して設けられている。そして、第1P端子21と第2P端子22は、Y方向に間隔をおいて配置されている。なお、P側対向部23は、第1P端子21及び第2P端子22と一体物として構成されている。
The P-
図6に示すように、P側対向部23は、複数のP側挿入穴26が設けられている。P側挿入穴26は、P側対向部23に対して厚み方向(Z方向)に貫通して設けられた穴である。P側挿入穴26は、後程説明する各半導体装置42の第1主端子42bが挿入される穴である。
As shown in FIG. 6 , the P-
P側入力部24は、入力部に相当する。P側入力部24は、P側対向部23に対して入力側に設けられた部位である。P側入力部24は、一端が外部接続端子としてコネクタケースに取り付けられおり、他端がP側対向部23に接続されている。よって、P側入力部24は、コネクタ60とP側対向部23とを接続していると言える。
The P-
P側分岐部25は、P側対向部23に対してP側入力部24とは異なる箇所に設けられた部位である。P側分岐部25は、一端がP側延設部251及びワイヤを介して放電抵抗50の電極に接続されており、他端がP側対向部23に接続されている。なお、P側分岐部25は、P側延設部251及びワイヤを介さずに放電抵抗50の電極に接続されていてもよいし、P側延設部251及びワイヤの一方のみを介して放電抵抗50の電極に接続されていてもよい。本実施形態では、一例として、P側分岐部25の先端に、P側延設部251が接続された例を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、P側延設部251が接続されていなくてもよい。
The P-
このように、Pバスバ20は、P側対向部23とP側入力部24に加えて、P側対向部23から分岐し、放電抵抗50に接続されたP側分岐部25を有している。このため、Pバスバ20は、P側対向部23が直接放電抵抗50に接続されている構成よりも、放電抵抗50から発せられた熱が平滑コンデンサ10とP側入力部24に伝導しにくい。また、電力変換装置100は、P側対向部23が直接放電抵抗50に接続されている構成よりも、平滑コンデンサ10から放電抵抗50を遠ざけることができる。このため、Pバスバ20は、P側対向部23が直接放電抵抗50に接続されている構成よりも、放電抵抗50から発せられた熱が平滑コンデンサ10とP側入力部24に伝導しにくい。よって、電力変換装置100は、平滑コンデンサ10の温度上昇を抑制できる。
In this way, the
図1、図6に示すように、Nバスバ30は、N側対向部33、N側入力部34、N側分岐部35を含んでいる。Nバスバ30は、別体に設けられたN側対向部33、N側入力部34、N側分岐部35が接続されて構成されている。Nバスバ30は、N側対向部33の一部にN側入力部34が接続されており、N側対向部33の他の一部にN側分岐部35が接続されている。よって、Nバスバ30は、N側対向部33に対して、N側入力部34とN側分岐部35とが突出して設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 6 , the
なお、N側対向部33とN側入力部34は、ねじなどによって接続されている。同様に、N側対向部33とN側分岐部35は、ねじなどによって接続されている。つまり、N側対向部33とN側入力部34、及び、N側対向部33とN側分岐部35は、ねじによって、部分的に接続されていると言える。
The N-
N側対向部33は、コンデンサ接続部に相当する。図1に示すように、N側対向部33は、平滑コンデンサ10及びパワーモジュール40に対向する部位である。N側対向部33は、Z方向からみた場合に矩形状をなしている。つまり、N側対向部33は、XY平面に平行な矩形状の板材である。N側対向部33は、第1N端子31が連なって設けられており、且つ、第2N端子32が連なって設けられている。言い換えると、第1N端子31と第2N端子32は、N側対向部33から一方向に突出して設けられている。そして、第1N端子31と第2N端子32は、Y方向に間隔をおいて配置されている。なお、N側対向部33は、第1N端子31及び第2N端子32と一体物として構成されている。
The N-
図6に示すように、N側対向部33は、複数のN側挿入穴36が設けられている。N側挿入穴36は、N側対向部33に対して厚み方向(Z方向)に貫通して設けられた穴である。N側挿入穴36は、後程説明する各半導体装置42の第2主端子42cが挿入される穴である。さらに、N側対向部33は、複数のP側挿入穴26に対向する部位と、その周辺に貫通穴37が設けられている。貫通穴37は、後程説明する各半導体装置42の第1主端子42bが挿入される穴である。
As shown in FIG. 6 , the N-
N側入力部34は、入力部に相当する。N側入力部34は、N側対向部33に対して入力側に設けられた部位である。N側入力部34は、一端が外部接続端子としてコネクタケースに取り付けられおり、他端がN側対向部33に接続されている。よって、N側入力部34は、コネクタ60とN側対向部33とを接続していると言える。
The N-
N側分岐部35は、N側対向部33に対してN側入力部34とは異なる箇所に設けられた部位である。N側分岐部35は、一端がN側延設部351及びワイヤを介して放電抵抗50の電極に接続されており、他端がN側対向部33に接続されている。よって、放電抵抗50は、バスバ20,30を介して、平滑コンデンサ10と半導体装置42に接続されている。本実施形態では、図1では、ねじ81によって延設部251,351と放電抵抗50とが接続された例を採用しており、図6では、ワイヤによって延設部251,351と放電抵抗50とが接続された例を採用している。
The N-
なお、N側分岐部35は、N側延設部351及びワイヤを介さずに放電抵抗50の電極に接続されていてもよいし、N側延設部351及びワイヤの一方のみを介して放電抵抗50の電極に接続されていてもよい。本実施形態では、一例として、N側分岐部35の先端に、N側延設部351が接続された例を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、N側延設部351が接続されていなくてもよい。
The N-
このように、Nバスバ30は、N側対向部33とN側入力部34に加えて、N側対向部33から分岐し、放電抵抗50に接続されたN側分岐部35を有している。このため、Nバスバ30は、N側対向部33が直接放電抵抗50に接続されている構成よりも、放電抵抗50から発せられた熱が平滑コンデンサ10とN側入力部34に伝導しにくい。また、電力変換装置100は、N側対向部33が直接放電抵抗50に接続されている構成よりも、平滑コンデンサ10から放電抵抗50を遠ざけることができる。このため、Nバスバ30は、N側対向部33が直接放電抵抗50に接続されている構成よりも、放電抵抗50から発せられた熱が平滑コンデンサ10とN側入力部34に伝導しにくい。よって、電力変換装置100は、平滑コンデンサ10の温度上昇を抑制できる。
In this way, the
また、電力変換装置100は、延設部251,351やワイヤを介して、対向部23,33と放電抵抗50とが接続されている。よって、電力変換装置100は、放電抵抗50の配置個所を平滑コンデンサ10から遠ざけることができる。このため、電力変換装置100は、放電抵抗50から発せられた熱が平滑コンデンサ10に伝導しにくく、平滑コンデンサ10の温度上昇が抑えられる。
In the
パワーモジュール40は、図1などに示すように、冷却器41と半導体装置42と有し、冷却器41と半導体装置42とが一体的に組み付けられている。
As shown in FIG. 1 and the like, the
冷却器41は、半導体装置42が取り付けられており冷却水路41dの一部が形成され半導体装置42を冷却する冷却部41cと、冷却水路41dの他の一部が形成され冷却部41cと接続されたジョイント部41a、41bとを有している。冷却器41は、冷却水路41dに冷却水(冷却液)が流れる。言い換えると、冷却器41は、冷却部41c内とジョイント部41a、41b内を冷却水が循環する。冷却器41は、二つの冷却部41cによって一つの半導体装置42を挟み込むことで、半導体装置42を固定(保持)している。
The cooler 41 has a cooling
第1ジョイント部41aと第2ジョイント部41bは、一端が開口しており、冷却水の流入口又は流出口となっている。第1ジョイント部41aと第2ジョイント部41bは、一方が冷却水の流入側であり、他方が冷却水の流出側である。また、ジョイント部41a、41bは、冷却部41cへの冷却水の流入経路と、冷却部41cからの冷却水の流出経路とを有していると言える。
The first
本実施形態では、一例として、第1ジョイント部41aが流入側で、第2ジョイント部41bが流出側とする。よって、この場合、第1ジョイント部41aは、冷却部41cへの冷却水の流入経路を有している。一方、第2ジョイント部41bは、冷却部41cからの冷却水の流出経路を有している。このため、冷却水は、第1ジョイント部41aから各冷却部41cを流れ、第2ジョイント部41bから外部へと流れる。なお、冷却器41は、例えば、特開2018-101666号公報に記載されたものなどを採用することができる。
In this embodiment, as an example, the first
半導体装置42は、図7に示すように、本体部42a、第1主端子42b、第2主端子42c、出力端子42d、及び複数の信号端子42eを有している。半導体装置42は、電力変換回路の一部である。本体部42aは、MOSFETやIGBTなどを半導体素子が設けられている。各端子42b~43eは、半導体素子の複数の電極に個別に接続されている。本実施形態では、一例として、9個の半導体装置42が冷却器41に取り付けられている例を採用している。しかしながら、半導体装置42の個数は、これに限定されない。
As shown in FIG. 7, the
次に、図1~図4を用いて、各回路部品の搭載構造に関して説明する。電力変換装置100は、パワーモジュール40、N側対向部33、P側対向部23、平滑コンデンサ10の順番でZ方向に積層配置されている。N側対向部33、P側対向部23、平滑コンデンサ10は、パワーモジュール40のZ方向における対向領域の一部に配置されている。つまり、図1に示すように、パワーモジュール40、N側対向部33、P側対向部23、平滑コンデンサ10は、部分的にオーバーラップして配置されている。
Next, the mounting structure of each circuit component will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. In the
平滑コンデンサ10は、ハウジング70にねじなどによって固定されている。本実施形態では、パワーモジュール40に対して平滑コンデンサ10が縦置き配置された例を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、横置き配置されていてもよい。
Smoothing
電力変換装置100は、Pバスバ20とNバスバ30とを重ねて配置した状態で、第2P端子22、第2N端子32、第1P端子21、第1N端子31がこの順番で並んで配置される。また、平滑コンデンサ10は、N側対向部33及びP側対向部23と積層配置される。この状態で、第1端子11は、第1N端子31と対向配置される。第2端子12は、第1P端子21と対向配置される。第3端子13は、第2N端子32と対向配置される。第4端子14は、第2P端子22と対向配置される。
In the
そして、第1端子11は、第1N端子31とねじ80によって接続されている。第2端子12は、第1P端子21とねじ80によって接続されている。第3端子13は、第2N端子32とねじ80によって接続されている。第4端子14は、第2P端子22とねじ80によって接続されている。このように、本実施形態では、端子どうしを接続する固定部材としてねじ80を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されず、ねじ80とは異なる固定部材で接続してもよい。
The
また、電力変換装置100は、パワーモジュール40上にNバスバ30が配置され、Nバスバ30上にPバスバ20が配置されている。これによって、電力変換装置100は、P側対向部23とN側対向部33とが部分的に重なった状態で配置されている。P側対向部23は、貫通穴37を通り、P側挿入穴26に挿入された第1主端子42bと接続されている。N側対向部33は、N側挿入穴36に挿入された第2主端子42cと接続されている。P側対向部23と第1主端子42b、及びN側対向部33と第2主端子42cは、例えば、はんだなどの導電性の接続部材によって接続されている。このように、N側対向部33及びP側対向部23は、平滑コンデンサ10及び半導体装置42と電気的に接続されている。なお、重なった状態とは、P側対向部23とN側対向部33とが離間しつつ対向配置されている状態である。
In the
バスバ20,30は、上記のように、別体に構成された入力部24,34と対向部23,33とが接続されている。また、入力部24,34は、平滑コンデンサ10内に配置されることなく、対向部23,33に接続されている。つまり、入力部24,34は、コンデンサケース内に配置されておらず、コンデンサケースの外部に配置されている。言い換えると、電力変換装置100は、バスバ20、30が平滑コンデンサ10の外部に配置されている。そして、入力部24,34は、対向部23,33を介して、平滑コンデンサ10と電気的に接続されている。よって、対向部23,33は、入力部24,34を介して、コネクタ60とも電気的に接続されている。
As described above, the
このように、電力変換装置100は、DC電流が平滑コンデンサ10の内部を通らないため、平滑コンデンサ10の発熱を低減できる。また、電力変換装置100は、バスバ20、30が平滑コンデンサ10内に配置されている場合よりも、平滑コンデンサ10の温度上昇を抑えられるとも言える。
In this way, the
さらに、電力変換装置100は、別体に構成された入力部24,34と対向部23,33とが接続されているため、これらの接続点によって、入力部24,34の熱が平滑コンデンサ10に伝導されるのを抑制できる。これによって、電力変換装置100は、P側入力部24とP側対向部23とが一体物として構成され、N側入力部34とN側対向部33とが一体物として構成されている場合よりも、平滑コンデンサ10の温度上昇を抑えられる。
Furthermore, in the
放電抵抗50は、図1に示すように、平滑コンデンサ10とは別体に設けられている。つまり、放電抵抗50は、コンデンサケースの外部配置されている。そして、放電抵抗50は、分岐部25,35などを介して、平滑コンデンサ10と電気的に接続されている。このため、電力変換装置100は、コンデンサケース内に放電抵抗50が配置されている構成よりも、平滑コンデンサ10から放電抵抗50を遠ざけることができる。よって、電力変換装置100は、放電抵抗50で発せられた熱が平滑コンデンサ10に伝導されにくくなり、平滑コンデンサ10の温度上昇を抑制できる。
The
図1、図4に示すように、冷却部41cは、平滑コンデンサ10の長手方向の壁面に対向配置されている。つまり、複数の冷却部41cと半導体装置42が一体化された構造体は、平滑コンデンサ10の長手方向に沿って配置され、平滑コンデンサ10の長手方向の壁面に対向配置されている。よって、冷却器41は、平滑コンデンサ10の長手方向の壁面に対向配置されているとも言える。また、パワーモジュール40は、平滑コンデンサ10の長手方向の壁面に対向配置されているとも言える。なお、複数の冷却部41cと半導体装置42が一体化された構造体は、冷却構造体とも称する。
As shown in FIGS. 1 and 4 , the cooling
さらに、複数の冷却部41cは、平滑コンデンサ10の長手方向における中心を通り、長手方向に対して直交する中心線CL上に配置されている。冷却構造体は、冷却構造体における長手方向の中心が、中心線CL上に配置されると好ましい。これによって、電力変換装置100は、冷却器41によって、平滑コンデンサ10の複数のコンデンサ素子を均等に冷却しやすくなる。言い換えると、電力変換装置100は、平滑コンデンサ10の発熱が均等化することにより、また、平滑コンデンサ10の冷却箇所が増えることにより、温度に対する平滑コンデンサ10の効率が向上する。また、電力変換装置100は、平滑コンデンサ10の複数のコンデンサ素子を均等に冷却しやすいため、複数のコンデンサ素子が均等に稼働し、平滑コンデンサ10の局所発熱を抑制できると言える。しかしながら、本開示は、これに限定されず、冷却部41cが平滑コンデンサ10の長手方向の壁面に対向配置されていればよい。
Furthermore, the plurality of cooling
図1に示すように、入力部24,34は、ジョイント部41a,41bを跨いで配置されている。つまり、入力部24,34の少なくとも一部は、第1ジョイント部41aの対向領域、及び第2ジョイント部41bの対向領域に配置されている。また、入力部24,34は、流入経路と流出経路の2経路を跨いで配置されていると言える。これによって、電力変換装置100は、ジョイント部41a,41bによって入力部24,34を冷却することができる。また、電力変換装置100は、入力部24,34がジョイント部41a,41bを跨いで配置されていない構成よりも、入力部24,34の高冷却化が望める。
As shown in FIG. 1, the
しかしながら、本開示は、これに限定されない。例えば、入力部24,34は、ジョイント部41a,41bを跨がずに配置されていてもよい。また、入力部24,34は、第1ジョイント部41aと第2ジョイント部41bの一方のみを跨ぐように配置されていてもよい。なお、電力変換装置100は、入力部24,34が第1ジョイント部41aと第2ジョイント部41bの一方のみを跨ぐように配置されていれば、ジョイント部41a,41bを跨いで配置されていない構成よりも、入力部24,34の高冷却化が望める。
However, the present disclosure is not so limited. For example, the
また、本実施形態では、一例として、図1に示すように、入力部24,34の一部を流入経路としての第1ジョイント部41aの対向領域に配置している。つまり、P側入力部24とN側入力部34は、第1ジョイント部41a上に、N側入力部34、P側入力部24の順で積層配置されている。
Further, in the present embodiment, as an example, as shown in FIG. 1, a part of the
ところで、流入経路を流れる冷却水は、平滑コンデンサ10などによって温められていない分、流出経路を流れる冷却水よりも温度が低い。このため、電力変換装置100は、入力部24,34の一部を流入経路としての第1ジョイント部41aではなく、流出経路としての第2ジョイント部41bの対向領域に配置されている場合よりも、入力部24,34を効率的に冷却できる。
By the way, the temperature of the cooling water flowing through the inflow route is lower than that of the cooling water flowing through the outflow route because it is not warmed by the smoothing
また、本実施形態では、一例として、図1に示すように、平滑コンデンサ10の一部を流入経路としての第1ジョイント部41aの対向領域に配置している。よって、電力変換装置100は、上記と同様の理由で、平滑コンデンサ10を効率的に冷却できる。
Further, in the present embodiment, as an example, as shown in FIG. 1, part of the smoothing
特に、電力変換装置100は、平滑コンデンサ10の長手方向と、第1ジョイント部41aの長手方向とが一致しつつ、第1ジョイント部41aの対向領域に平滑コンデンサ10が配置されている。また、第1ジョイント部41aは、平滑コンデンサ10の長手方向の一端から中心線CLよりも他端側に達する範囲で、平滑コンデンサ10と対向配置されている。このため、電力変換装置100は、平滑コンデンサ10における第1ジョイント部41aとの対向領域を広くすることができ、平滑コンデンサ10を効率的に冷却できる。
In particular, in the
以上のように、電力変換装置100は、平滑コンデンサ10の長手方向の壁面に冷却部41cが対向配置されているため、平滑コンデンサ10と冷却部41cとの対向面積を増やすことができる。よって、電力変換装置100は、平滑コンデンサ10を効率的に冷却することができる。また、電力変換装置100は、入力部24,34の一部が、ジョイント部41a,41bの対向領域に配置されているため、平滑コンデンサ10に接続された入力部24,34も冷却することができる。このように、電力変換装置100は、平滑コンデンサ10だけでなく、平滑コンデンサ10に接続された入力部24,34も冷却することができるため、平滑コンデンサ10が温度上限に達することを抑制できる。
As described above, in the
なお、電力変換装置100は、上記のように、P側対向部23とP側入力部24、及び、P側対向部23とP側分岐部25がねじによって部分的に接続されている。このため、電力変換装置100は、放電抵抗50やコネクタ60から平滑コンデンサ10への熱の伝導を抑制することができる。電力変換装置100は、Nバスバ30でも同様の効果を奏することができる。
In the
以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本開示のその他の形態として、第2実施形態に関して説明する。上記実施形態及び第2実施形態は、夫々単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本開示は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。 The preferred embodiments of the present disclosure have been described above. However, the present disclosure is by no means limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present disclosure. A second embodiment will be described below as another form of the present disclosure. Although the above-described embodiment and the second embodiment can be implemented independently, they can also be implemented in combination as appropriate. The present disclosure can be implemented by various combinations without being limited to the combinations shown in the embodiments.
(第2実施形態)
図8~図13を用いて、第2実施形態の電力変換装置110に関して説明する。本実施形態では、主に、電力変換装置100と異なる箇所を説明する。電力変換装置110では、電力変換装置100と共通する箇所を適用することができる。
(Second embodiment)
A
図8、図9、図10、図11に示すように、電力変換装置110は、パワーモジュール40に対して平滑コンデンサ10aが横置きに配置されている。つまり、平滑コンデンサ10aとパワーモジュール40は、X方向において並んで配置されている。
As shown in FIGS. 8, 9, 10, and 11, the
図12に示すように、平滑コンデンサ10aは、パワーモジュール40に対して横置きに配置するために、パワーモジュール40と対向する面から各端子11~14が突出するように構成されている。平滑コンデンサ10aは、各端子11~14の位置が平滑コンデンサ10と異なり、その他の点は平滑コンデンサ10と同様である。
As shown in FIG. 12, the smoothing
Pバスバ20aは、P側対向部23aとP側入力部24aとを有している。Nバスバ30aは、N側対向部33aとN側入力部34aとを有している。バスバ20a,30aは、分岐部が設けられていない点がバスバ20a,30aと異なる。
The
図9に示すように、冷却部41cは、上記実施形態と同様、平滑コンデンサ10aの長手方向の壁面に対向配置されている。また、図8に示すように、入力部24,34は、上記実施形態と同様、ジョイント部41a,41bの対向領域に一部が配置されている。
As shown in FIG. 9, the cooling
また、図13に示すように、電力変換装置110は、第1ジョイント部41aと第2ジョイント部41bとの間に配置された放電抵抗50を有する。つまり、放電抵抗50は、冷却水が流れる第1ジョイント部41aと第2ジョイント部41bとに挟まれる位置に設けられている。このため、電力変換装置110は、第1ジョイント部41aと第2ジョイント部41bによって放電抵抗50を冷却することができる。また、電力変換装置110は、放電抵抗50から平滑コンデンサ10に熱が伝達されることを抑制できる。
Further, as shown in FIG. 13, the
電力変換装置110は、電力変換装置100と同様の効果を奏することができる。さらに、電力変換装置110は、平滑コンデンサ10aを横置きにしているため、電力変換装置100よりも低背化が可能となる。
The
10,10a…平滑コンデンサ、11…第1端子、12…第2端子、13…第3端子、14…第4端子、20,20a…Pバスバ、21…第1P端子、22…第2P端子、23,23a…P側対向部、24,24a…P側入力部、25…P側分岐部、251…P側延設部、26…P側挿入穴、30,30a…Nバスバ、31…第1N端子、32…第2N端子、
33,33a…N側対向部、34,34a…N側入力部、35…N側分岐部、351…N側延設部、36…N側挿入穴、37…貫通穴、40…パワーモジュール、41…冷却器、41a…第1ジョイント部、41b…第2ジョイント部、41c…冷却部、41d…冷却水路、42…半導体装置、42a…本体部、42b…第1主端子、42c…第2主端子、42d…出力端子、42e…信号端子、50…放電抵抗、60…コネクタ、70…ハウジング、80,81…ねじ、100,110…電力変換装置
10, 10a... smoothing capacitor, 11... first terminal, 12... second terminal, 13... third terminal, 14... fourth terminal, 20, 20a... P bus bar, 21... first P terminal, 22... second P terminal, 23, 23a P-
33, 33a... N
Claims (9)
電力変換回路の一部であり、複数のコンデンサ素子を有するコンデンサ(10、10a)と、
前記電力変換回路の一部である半導体装置(42)と、
前記入力コネクタと前記コンデンサと前記半導体装置に接続されたバスバ(20、20a、30、30a)と、
前記半導体装置が取り付けられており冷却水路の一部が形成され前記半導体装置を冷却する冷却部(41c)と、前記冷却水路の他の一部が形成され前記冷却部と接続された冷却水の流入口および流出口(41a、41b)とを有した冷却器(41)と、を備え、
前記冷却部は、前記コンデンサの長手方向の壁面に対向配置されており、
前記バスバは、前記コンデンサと前記半導体装置とを接続するコンデンサ接続部(23、33)と、前記入力コネクタに接続されており、前記流入口および前記流出口の対向領域に一部が配置された入力部(24、34)と、を含んでいる電力変換装置。 an input connector (60);
a capacitor (10, 10a) that is part of a power conversion circuit and has a plurality of capacitor elements;
a semiconductor device (42) that is part of the power conversion circuit;
a busbar (20, 20a, 30, 30a) connected to the input connector, the capacitor, and the semiconductor device;
A cooling part (41c) to which the semiconductor device is attached and which forms part of a cooling water channel for cooling the semiconductor device; and a cooling water part which forms another part of the cooling water channel and is connected to the cooling part . a cooler (41) having an inlet and an outlet (41a, 41b);
The cooling unit is arranged to face a wall surface in the longitudinal direction of the condenser,
The bus bar is connected to capacitor connection portions (23, 33) that connect the capacitor and the semiconductor device, and to the input connector, and a part of the bus bar is arranged in a region facing the inlet and the outlet . an input (24, 34); and a power converter.
前記入力部は、前記流入経路と前記流出経路の2経路を跨いで配置されている請求項2に記載の電力変換装置。 The inflow port has an inflow path of cooling water to the cooling unit, and the outflow port has an outflow path of the cooling water from the cooling unit,
3. The power converter according to claim 2, wherein said input section is arranged across two paths of said inflow path and said outflow path.
前記入力部の一部は、前記流入経路の対向領域に配置されている請求項2に記載の電力変換装置。 The inflow port has an inflow path of cooling water to the cooling unit, and the outflow port has an outflow path of the cooling water from the cooling unit,
3. The power converter according to claim 2, wherein a part of said input section is arranged in a region facing said inflow path.
前記バスバは、前記コンデンサ接続部と前記入力部に加えて、前記コンデンサ接続部から分岐し、前記放電抵抗に接続された分岐部(25、35)と、を備えている請求項1~5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 a discharge resistor (50) for discharging the capacitor, connected to the capacitor and the semiconductor device;
6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein said bus bar comprises branch portions (25, 35) branched from said capacitor connection portion and connected to said discharge resistor, in addition to said capacitor connection portion and said input portion. The power conversion device according to any one of claims 1 to 3.
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