JP7267412B2 - 電力変換装置および電力変換装置の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置の回路図の一例である。図1の回路図に示される電力変換装置は、例えば、電気自動車に搭載され、DC100V~300Vのリチウムイオン電池の入力電圧を、DC12~15Vの電圧に変換して出力し、鉛蓄電池を充電するDC-DCコンバータである。図1の回路図に示される電力変換装置は、入力コンデンサ1と、4つのスイッチング素子2a、2b、2c、2dで構成されるインバータ回路部11と、トランス3、4で構成される変圧部12と、8つの整流素子5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hで構成される整流回路部13と、リアクトル6、7と平滑コンデンサ8で構成される平滑回路部14と、入力端子9と、出力端子10と、制御回路部15と、を備える。なお、図1に回路記号で示す各電子部品は、任意個数の直列構成、並列構成としてもよい。
実施の形態1に係る電力変換装置100によれば、電子部品は、第1プリント基板31だけでなく、第2プリント基板32および第3プリント基板33に搭載されている。このため、高発熱部品である電子部品の数が増加する場合においても、電子部品を第2プリント基板32および第3プリント基板33に搭載することにより、第1冷却体51の拡大を抑制することができる。したがって、電力変換装置100の底面積の拡大を抑制することができる。また、電子部品を第2プリント基板32および第3プリント基板33に搭載することにより、第2プリント基板32に搭載された電子部品で発生した熱が第2冷却体52に伝わる放熱経路を短くすることができ、かつ第3プリント基板33に搭載された電子部品で発生した熱が第3冷却体53に伝わる放熱経路を短くすることができる。したがって、放熱性を向上させることができる。
次に、図14を参照して、実施の形態2に係る電力変換装置100について説明する。実施の形態2は、特に説明しない限り、上記の実施の形態1と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態1と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
次に、図16~21を参照して、実施の形態3に係る電力変換装置100について説明する。実施の形態3は、特に説明しない限り、上記の実施の形態2と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態2と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
次に、図28を参照して、実施の形態4に係る電力変換装置100について説明する。実施の形態4は、特に説明しない限り、上記の実施の形態2または実施の形態3と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態2または実施の形態3と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
図10に示す準備工程S100において、電子部品に含まれる第4部品および第5部品と、第4プリント基板34および第5プリント基板35と、第4冷却体54および第5冷却体55とが準備される。
次に、図29を参照して、実施の形態5に係る電力変換装置100について説明する。実施の形態5は、特に説明しない限り、上記の実施の形態1~4と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態1~4と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
次に、図33および図34を参照して、実施の形態6に係る電力変換装置100について説明する。実施の形態6は、特に説明しない限り、上記の実施の形態1と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態1と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
Claims (20)
- 第1部品および第2部品を含む電子部品と、
前記電子部品の前記第1部品が搭載された第1主面と前記第1主面に対向する第2主面とを有する第1基板と、
前記第1基板の前記第2主面に熱的に接続された第1冷却体と、
前記電子部品の前記第2部品が搭載された第3主面と前記第3主面に対向する第4主面とを有する第2基板と、
前記第2基板の前記第4主面に熱的に接続された第2冷却体とを備え、
前記第1冷却体は支持体の底面を構成しており、
前記第2冷却体は前記支持体の側面を構成しており、
前記第2冷却体は、前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びており、
前記第2基板は、前記第2冷却体の前記第1基板と対向する面に設けられ、
前記第1冷却体に熱的に接続された外部冷却体をさらに備え、
前記第1冷却体および前記第2冷却体の各々は板状に構成されており、
前記第1主面に前記第2主面が対向する方向での前記第1冷却体の厚さは、前記第3主面に前記第4主面が対向する方向での前記第2冷却体の厚さよりも薄い、電力変換装置。 - 第1部品、第2部品および第3部品を含む電子部品と、
前記電子部品の前記第1部品が搭載された第1主面と前記第1主面に対向する第2主面とを有する第1基板と、
前記第1基板の前記第2主面に熱的に接続された第1冷却体と、
前記電子部品の前記第2部品が搭載された第3主面と前記第3主面に対向する第4主面とを有する第2基板と、
前記第2基板の前記第4主面に熱的に接続された第2冷却体と、
前記電子部品の前記第3部品が搭載された第5主面と前記第5主面に対向する第6主面とを有する第3基板と、
前記第3基板の前記第6主面に熱的に接続された第3冷却体とを備え、
前記第2冷却体は、前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びており、
前記第3冷却体は、前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びており、
前記第2基板と前記第3基板とが対向するように配置されており、
前記第1冷却体に熱的に接続された外部冷却体をさらに備え、
前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体の各々は板状に構成されており、
前記第1主面に前記第2主面が対向する方向での前記第1冷却体の厚さは、前記第3主面に前記第4主面が対向する方向での前記第2冷却体の厚さおよび前記第5主面に前記第6主面が対向する方向での前記第3冷却体の厚さよりも薄い、電力変換装置。 - 前記第1基板の前記第2主面と前記第1冷却体との間に配置された第1絶縁部材と、
前記第2基板の前記第4主面と前記第2冷却体との間に配置された第2絶縁部材と、
前記第3基板の前記第6主面と前記第3冷却体との間に配置された第3絶縁部材とをさらに備え、
前記第1冷却体は、前記第1基板の前記第2主面に前記第1絶縁部材を介して熱的に接続されており、
前記第2冷却体は、前記第2基板の前記第4主面に前記第2絶縁部材を介して熱的に接続されており、
前記第3冷却体は、前記第3基板の前記第6主面に前記第3絶縁部材を介して熱的に接続されている、請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記第2冷却体は、前記第1冷却体に熱的に接続されており、
前記第3冷却体は、前記第1冷却体に熱的に接続されている、請求項2または3に記載の電力変換装置。 - 第1熱伝導性部材をさらに備え、
前記第1冷却体は、前記第2冷却体および前記第3冷却体の各々と前記第1熱伝導性部材を介して熱的に接続されている、請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体に熱的に接続された第4冷却体と、
前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体に熱的に接続された第5冷却体とをさらに備え、
前記第4冷却体は、前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びており、
前記第5冷却体は、前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びている、請求項2~5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第4冷却体および前記第5冷却体の各々は板状に構成されており、
前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に直交する方向での前記第4冷却体および前記第5冷却体の各々の厚さは、前記第1主面に前記第2主面が対向する方向での前記第1冷却体の厚さよりも厚い、請求項6に記載の電力変換装置。 - 第2熱伝導性部材をさらに備え、
前記第4冷却体は、前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体の各々と前記第2熱伝導性部材を介して熱的に接続されており、
前記第5冷却体は、前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体の各々と前記第2熱伝導性部材を介して熱的に接続されている、請求項7に記載の電力変換装置。 - 前記電子部品は第4部品を含み、
前記電子部品の前記第4部品が搭載された第7主面と前記第7主面に対向する第8主面とを有する第4基板と、
前記第4基板の前記第8主面と前記第4冷却体との間に配置された第4絶縁部材とをさらに備え、
前記第4冷却体は、前記第4基板の前記第8主面に前記第4絶縁部材を介して熱的に接続されている、請求項6~8のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記電子部品は第5部品を含み、
前記電子部品の前記第5部品が搭載された第9主面と前記第9主面に対向する第10主面とを有する第5基板と、
前記第5基板の前記第10主面と前記第5冷却体との間に配置された第5絶縁部材をさらに備え、
前記第5冷却体は、前記第5基板の前記第10主面に前記第5絶縁部材を介して熱的に接続されている、請求項6~9のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1冷却体、前記第2冷却体、前記第3冷却体、前記第4冷却体および前記第5冷却体により取り囲まれた空間に充填された封止部材をさらに備えた、請求項6~10のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記封止部材は、1×1010Ω・m以上の体積抵抗率を有する、請求項11に記載の電力変換装置。
- 前記電子部品は第6部品を含み、
前記電子部品の前記第6部品が搭載された第6基板とをさらに備え、
前記第6部品の発熱量は、前記第1部品、前記第2部品および前記第3部品の各々の発熱量よりも小さい、請求項2~12のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 電流経路部材をさらに備え、
前記第1冷却体、前記第2冷却体および前記第3冷却体の一部または全部が第1通電経路を形成しており、
前記電流経路部材が、前記第1通電経路と電気的に並列に接続される、第2通電経路を形成している、請求項2~13のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第2通電経路の電気抵抗値が、前記第1通電経路の電気抵抗値よりも低い、請求項14に記載の電力変換装置。
- 第1部品、第2部品および第3部品を含む電子部品と、第1基板、第2基板および第3基板と、第1冷却体、第2冷却体および第3冷却体とを準備する準備工程と、
前記第1基板の第1主面に前記電子部品の前記第1部品が搭載されかつ前記第1基板の前記第1主面に対向する第2主面に前記第1冷却体が熱的に接続され、前記第2基板の第3主面に前記電子部品の前記第2部品が搭載されかつ前記第2基板の前記第3主面に対向する第4主面に前記第2冷却体が熱的に接続され、前記第3基板の第5主面に前記電子部品の前記第3部品が搭載されかつ前記第3基板の前記第5主面に対向する第6主面に前記第3冷却体が熱的に接続され、前記第2基板と前記第3基板とが対向するように配置され、かつ前記第1基板、前記第2基板および前記第3基板が電気的に接続される組み立て工程と、
前記第2冷却体および前記第3冷却体の各々が前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びるように配置されるように、前記第1冷却体に前記第2冷却体および前記第3冷却体が固定される接続工程とを備え、
前記第1主面に前記第2主面が対向する方向での前記第1冷却体の厚さは、前記第3主面に前記第4主面が対向する方向での前記第2冷却体の厚さおよび前記第5主面に前記第6主面が対向する方向での前記第3冷却体の厚さよりも薄い、電力変換装置の製造方法。 - 前記接続工程において、前記第1冷却体に前記第2冷却体および前記第3冷却体が熱的に接続される、請求項16に記載の電力変換装置の製造方法。
- 前記組み立て工程において、前記第2基板および前記第3基板の各々に設けられた溝に前記第2部品および前記第3部品の各々がそれぞれ固定される、請求項16または17に記載の電力変換装置の製造方法。
- 前記準備工程において、前記電子部品に含まれる第4部品および第5部品と、第4基板および第5基板と、第4冷却体および第5冷却体と準備し、
前記組み立て工程において、前記第4基板の第7主面に前記電子部品の前記第4部品が搭載されかつ前記第4基板の前記第7主面に対向する第8主面に前記第4冷却体が熱的に接続され、前記第5基板の第9主面に前記電子部品の前記第5部品が搭載されかつ前記第5基板の前記第9主面に対向する第10主面に前記第5冷却体が熱的に接続され、かつ前記第1基板、前記第2基板、前記第3基板、前記第4基板および前記第5基板が電気的に接続され、
前記接続工程において、前記第4冷却体および前記第5冷却体の各々が前記第1基板の前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に延びるように配置され、前記第1冷却体、前記第2冷却体、前記第3冷却体、前記第4冷却体および前記第5冷却体により取り囲まれた空間に封止部材が充填される、請求項16~18のいずれか1項に記載の電力変換装置の製造方法。 - 前記準備工程において、前記電子部品に含まれる第6部品と、第6基板とを準備し、
前記接続工程において、前記第6基板は、前記第2冷却体および前記第3冷却体に固定される、請求項16~19のいずれか1項に記載の電力変換装置の製造方法。
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