JP7396132B2 - power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.
特許文献1には、モータを駆動するインバータ装置が開示されている。このインバータ装置は、モータとインバータとを接続するバスバと、バスバの電流値を検出する電流センサとを備えている。また、バスバの熱を放熱するために、バスバの上方に冷却モジュールが設けられ、さらにバスバと冷却モジュールとの間には放熱シートが取付けられている。当該バスバで発生する熱は伝熱シートを介して冷却モジュールに伝熱する(特許文献1参照)。
しかしながら、上記構成では、電流センサが伝熱シートに近接して配置されているため、バスバの熱が伝熱シートへ伝熱する際に、電流センサの温度が上昇してしまう問題があった。 However, in the above configuration, since the current sensor is disposed close to the heat transfer sheet, there is a problem that the temperature of the current sensor increases when heat from the bus bar is transferred to the heat transfer sheet.
本発明は、電流センサの温度上昇を抑制することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of suppressing a temperature rise in a current sensor.
本発明の一つの態様によれば、電力を調節するパワーモジュールを備える電力変換装置であって、外部機器とパワーモジュールとを接続するバスバと、バスバに対して空隙を介して設けられた、バスバの電流値を検出する電流センサと、空隙に誘導する冷媒の流れを形成する冷媒流形成手段と、を備えるとともに、冷媒の流れ上に配置された冷却フィンをさらに備える、電力変換装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a power conversion device including a power module that adjusts power, the power conversion device including a bus bar connecting an external device and the power module, and a bus bar provided with a gap to the bus bar. A power conversion device is provided, comprising: a current sensor that detects a current value of the refrigerant; and a refrigerant flow forming means that forms a flow of refrigerant guided into the gap , and further comprising cooling fins disposed on the flow of the refrigerant. Ru.
本発明の一つの態様によれば、電流センサの温度上昇を抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a power conversion device that can suppress a temperature rise of a current sensor.
(第1の実施形態)
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置100について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a
まず、図1を参照して、電力変換装置100の概略構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る電力変換装置100の全体構成の一例を示す断面図である。
First, with reference to FIG. 1, a schematic configuration of
電力変換装置100は、入力電力を所望の出力電力に変換する機能を有する装置である。電力変換装置100は、例えば車両の3相交流モータを駆動するために、入力電力を調節してモータの駆動に適切な出力電力に変換する。
The
具体的には、車両の力行時において、電力変換装置100には、図示しないバッテリから直流電力が供給される。そして、電力変換装置100は、入力された直流電力を駆動モータに適した交流電力に変換し、駆動モータに供給する。また、この駆動モータは、車両の回生時にはバッテリに電力を供給するため、電力変換装置100は駆動モータからの交流電力を直流電力に変換する。
Specifically, when the vehicle is powered, DC power is supplied to the
なお、本実施形態では、一例として、図示しない駆動モータが電力変換装置100の鉛直方向下側に配置されているものとして説明する。また、本実施形態では、理解を容易にするために、図1のZ軸によって示される方向を鉛直方向、及びZ軸に直行するX軸及びY軸の方向を水平方向と定義して説明する。
In addition, this embodiment will be described as an example in which a drive motor (not shown) is disposed below the
図1に示されるように、電力変換装置100は、電力変換系10と、電力変換系10以外の構成部品からなる冷却系50と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
電力変換系10は、主として入力電力を調節して出力電力を生成する機能を有する。また、冷却系50は、電力変換系10の動作によって生じる熱を放熱する機能を有する。
The
まず、電力変換系10について説明する。
First, the
本実施形態の電力変換系10は、コントローラ12と、パワーモジュール14と、平滑コンデンサ16と、第1DCバスバ18と、第2DCバスバ20と、ACバスバ22と、DCコネクタ24と、ACコネクタ26と、電流センサ28と、を備える。
The
以下では、電力変換系10の各構成部品について説明する。
Each component of the
コントローラ12は、例えばマイコンなどのパワーモジュール14などを制御する電子部品である。コントローラ12は、基板13に取付けられている。基板13は、図示しない配線に接続されており、コントローラ12に電力を供給したり、電力変換装置100の外部からの制御信号を送受信したりする。
The
パワーモジュール14は、直流電力と交流電力とを相互に変換する装置である。本実施形態のパワーモジュール14は、例えば第2DCバスバ20から入力される直流電力を、交流電力に変換してACバスバ22に出力する。
The
平滑コンデンサ16は、電圧を平滑化する平滑回路を含む装置である。本実施形態の平滑コンデンサ16は、パワーモジュール14がスイッチングした際に生じる電圧サージを吸収及び緩和する。
DCコネクタ24は、外部機器との接続端子であって直流電力を入出力するための端子である。本実施形態のDCコネクタ24には、外部機器の一例としての図示しないバッテリが接続される。上記したように、例えば、車両の力行時には、DCコネクタ24に対して図示しないバッテリから電力が供給される。
The
ACコネクタ26は、外部機器との接続端子であって交流電力を入出力するための端子である。本実施形態のACコネクタ26には、外部機器の一例としての図示しない駆動モータが接続される。
The
電流センサ28は、ホール素子などによって構成される電流計である。本実施形態の電流センサ28はホール素子の電圧の変化からACバスバ22の電流値を検出する。また、本実施形態の電流センサ28は、破線で示されるように、ACバスバ22に対して所定の空隙30を隔てて配置される。
The
所定の空隙30は、少なくとも、ACバスバ22に対して鉛直方向上側に上方空隙31と称する空隙と、ACバスバ22に対して鉛直方向下側に下方空隙32と称する空隙と、を有する。この上方空隙31及び下方空隙32については、以下で詳述する。
The
続いて、冷却系50について説明する。
Next, the
本実施形態の冷却系50は、筐体51と、第1フィン54と、第2フィン55と、ファン56と、を備える。
The
筐体51は、電力変換装置100の構成部品を収容する部材である。筐体51は、冷却器53とカバー52とを有する。冷却器53は、電力変換系10のうち、特にパワーモジュール14を冷却する水冷式の冷却器であり、箱型の形状を有している。また、冷却器53の上面はカバー52に閉塞されており、カバー52の保有熱は冷却器53への熱伝導によって放熱される。
The
第1フィン54は、鉛直方向に延びる放熱部材であり、冷却器53の壁面53aに取付けられている。この第1フィン54は、冷却器53の壁面53aのX軸方向に沿って複数設けられる放熱板により構成され、全体として櫛歯形状に形成されている。第1フィン54は、筐体51内部の空気の保有熱を、冷却器53への熱伝導によって放熱する。また、第1フィン54は冷却器53によって低温状態に維持されている。
The
第2フィン55は、カバー52の鉛直方向下側に延設される放熱部材である。第2フィン55は、電力変換系10からの放射熱などの影響を受けにくいような、電力変換系10から離間した位置に設けられている。この第2フィン55もまた、第1フィン54と同様に、カバー52のX軸方向に沿って複数設けられる放熱板により構成され、全体として櫛歯形状に形成されている。第2フィン55は、カバー52を介して、筐体51内部の空気の保有熱を冷却器53に熱伝導させることにより、第2フィン55の保有熱を放熱する。すなわち、第2フィン55は冷却器53によって低温状態に維持されている。
The
ファン56は、筐体51内部の空気の流れを発生させる軸流ファンなどの送風デバイスである。ファン56は、パワーモジュール14に固定されるとともに、図示しない配線を介して基板13に接続され、コントローラ12によって駆動制御される。また、本実施形態のファン56は、後述の空隙30へ空気を誘導することによって、後述の流れF1を形成する冷媒流形成手段を構成する。
The
続いて、図2から図4を参照して、本実施形態の流れF1について説明する。 Next, the flow F1 of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 2 to 4.
図2は、図1のII-II断面図である。なお、図2のI-I断面図が上記説明に用いた図1である。また、図3は図2のIII-III断面図であり、図4は図2のIV-IV断面図である。 FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. Note that the sectional view taken along line II in FIG. 2 is FIG. 1 used in the above description. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.
図2に示される流れF1は、ファン56によって誘導される空気の流れを示している。流れF1として図示されるように、ファン56は、筐体51の内部に対流を発生させる。
Flow F1 shown in FIG. 2 represents the air flow induced by
具体的には、ファン56は、筐体51の内部の空気を、少なくとも上方空隙31に誘導するような流れF1を形成する。図3を参照すると、ACバスバ22を構成するU相バスバ22U、V相バスバ22V、及びW相バスバ22Wのそれぞれに対して、上方空隙31及び下方空隙32が形成されている。
Specifically, the
この上方空隙31の空気は、ACバスバ22において生じるジュール熱によって、蓄熱した状態となっている。また、一般に、温められた空気は鉛直方向上側に移動するため、上方空隙31の空気の温度は、下方空隙32の温度よりも高くなることが想定される。このため、上方空隙31における蓄熱は電流センサ28の昇温の主要因となる。
The air in the
そこで、図1及び図2において流れF1aとして示されるように、ファン56は、空隙30のうち、主として上方空隙31へ空気を誘導することにより、流れF1aを形成する。これにより、上方空隙31の保有熱は流れF1aの方向へ拡散する。なお、上方空隙31と下方空隙32とは連通しているため、空気は上方空隙31に誘導されるとともに下方空隙32にも誘導され、下方空隙32の保有熱もまた流れF1aの方向へ拡散する。
Therefore, as shown as a flow F1a in FIGS. 1 and 2, the
上記したように、上方空隙31の温度は下方空隙32の温度よりも高いため、ファン56は、相対的に高温の上方空隙31の保有熱を早く拡散することが望ましい。このため、本実施形態のファン56は、下方空隙32よりも上方空隙31に近い位置に配置されている。
As described above, since the temperature of the
このように、ファン56による送風によって、空隙30の保有熱を拡散させる一方で、空隙30に誘導された空気は、空隙30の保有熱を吸熱することになる。したがって、空隙30に誘導された空気の温度は、ファン56から送り出された当初の空気の温度に対して、相対的に高い状態となっている。
In this way, while the air blowing by the
一方、流れF1aの下流に配置された第1フィン54の温度は、空隙30の保有熱を吸収した流れF1a上の空気の温度に対して相対的に低い温度である。流れF1aに誘導されて昇温した空気は、ファン56によって、第1フィン54へ誘導される。また、図2に示されるように、第1フィン54は、壁面53aのX軸方向に沿って複数並べられており、昇温した空気は、ファン56によって、X軸に沿うような流れF1bに沿って誘導される。
On the other hand, the temperature of the
流れF1bが形成されることによって、空気の保有熱は第1フィン54における熱伝導によって放熱し、空気の温度が低下する。なお、この第1フィン54は、空気の保有熱を吸熱するとともに、その熱を冷却器53に伝達させることで低温状態に維持されている。
By forming the flow F1b, the heat retained in the air is radiated by heat conduction in the
さらに、図1及び図4に示されるように、第2フィン55は、発熱部品である電力変換系10において生じる放射熱の影響を受けにくいような、電力変換系10から離間した位置に配置されるとともに、冷却器53と一体的に形成されている。このため、第2フィン55の温度は、流れF1b上の空気の温度よりも低い低温状態に維持されている。ファン56は、流れF1b上の空気が第2フィン55へ向かうような、流れF1cを形成する。そして、流れF1c上の空気の保有熱は、第2フィン55への熱伝導により放熱する。ファン56は、第2フィン55により冷却された空気を、ファン56に戻す。
Furthermore, as shown in FIGS. 1 and 4, the
このように、ファン56によって、流れF1a,F1b,F1cからなる流れF1が形成される。ファン56は、流れF1aを形成することによって、少なくとも上方空隙31の保有熱を拡散して電流センサ28の温度上昇を抑制する。また、低温状態の第1フィン54及び第2フィン55が空気の流れF1上に配置されることによって、流れF1aにおいて昇温した空気を冷却する。これにより、常に冷却された状態の空気が、筐体51の内部を循環するため、結果として電流センサ28の温度上昇が抑制される。
In this way, the
なお、本実施形態では、送風デバイスとしてのファン56を一つのみ設ける構成を説明した。しかしながら、流量を調節するための流量調節手段としての送風デバイスが、ファン56とは別に設けられていてもよい。例えば、もう一つの送風デバイスを、ファン56と空隙30との間に配置し、空隙30へ誘導する空気の流量を調節してもよい。
In addition, in this embodiment, the configuration in which only one
また、本実施形態のファン56は軸流ファンに代えて、遠心式のファンが設けられてもよい。さらに、本実施形態の水冷式の冷却器53に代えて、空冷式又は油冷式などの他の冷却方式を用いた冷却器が設けられてもよい。
Furthermore, the
上記実施形態における作用及び効果を以下に説明する。 The functions and effects of the above embodiment will be explained below.
本実施形態の電力変換装置100は、電力を調節するパワーモジュール14を備える電力変換装置である。電力変換装置100は、外部機器とパワーモジュール14とを接続するACバスバ22と、ACバスバ22に対して空隙30を介して設けられた、ACバスバ22の電流値を検出する電流センサ28と、空隙30に誘導する空気(冷媒)の流れを形成する冷媒流形成手段と、を備える。
The
本実施形態によれば、空気を空隙30に誘導するための流れF1aが形成されることで、ACバスバ22において生じる熱による空隙30の保有熱を放熱することができる。したがって、電流センサ28の温度上昇を抑制することが可能である。
According to this embodiment, by forming the flow F1a for guiding air to the void 30, the heat retained in the void 30 due to the heat generated in the
また、本実施形態の冷媒流形成手段によれば、冷媒によってACバスバ22において生じる熱を放熱することができるので、ACバスバ22と冷却器53との間の伝熱効率を上げるための放熱シートなどの別部材を設けることなく、電流センサ28の温度を下げることができる。これにより、電力変換装置100の製造工程において、放熱シートの組み付けなどの手作業による組み付け工程を省略することができるため、生産性が向上する。
Moreover, according to the refrigerant flow forming means of this embodiment, the heat generated in the
また、本実施形態によれば、電力変換装置100は、空隙30が、ACバスバ22の鉛直方向上側の上方空隙31と、ACバスバ22の鉛直方向下側の下方空隙32と、を含み、上方空隙31の空気の流量を下方空隙32の空気の流量より高めるファン(流量調節手段)56をさらに備える。
Further, according to the present embodiment, the
一般に、暖められた空気は比重が軽くなり、鉛直方向上側に移動しやすい。このため、電流センサ28のうち、ACバスバ22に対して鉛直方向上側が暖められた空気の受熱の影響を受けやすい。本実施形態では、空隙30のうち上方空隙31の空気の流量を、下方空隙32の空気の流量よりも高めることにより、上方空隙31の保有熱の拡散を早め、電流センサ28の温度をより効率的に下げることができる。
Generally, warmed air has a lower specific gravity and is more likely to move upward in the vertical direction. For this reason, the upper side of the
また、本実施形態の流量調節手段は、下方空隙32よりも上方空隙31に近い位置に配置されるファン(送風デバイス)56により実現される。
Further, the flow rate adjustment means of this embodiment is realized by a fan (air blowing device) 56 disposed at a position closer to the
上記したように、電流センサ28のうち、ACバスバ22に対して鉛直方向の上側が受熱の影響を受けやすい。このため、鉛直方向下側の下方空隙32よりも鉛直方向上側の上方空隙31に近い位置にファン56(より詳細にはファン56の送風口)を配置することによって、下方空隙32に対する上方空隙31の空気の流量を高めることができる。これにより、上方空隙31側の電流センサ28の温度上昇をより確実に抑制することが可能となる。
As described above, the upper part of the
また、本実施形態の電力変換装置100は、空気の流れF1上に配置された第1フィン(冷却フィン)54をさらに備える。
Moreover, the
特に、本実施形態の第1フィン54は、流れF1上における空隙30の下流であり、かつ筐体51の内部に存在する電力変換系10の発熱部品からの放射熱の影響を受けにくい位置に設けられることによって低温状態に維持されている。流れF1aによって誘導された空気は、その後、流れF1b,F1cへ誘導される。このように、流れF1aにおいて昇温した空気は、第1フィン54及び第2フィン55によって冷却される。そして、冷却された空気は、筐体51内部を循環しながら冷却され続けて空隙30に戻るため、結果として効率的に電流センサ28の温度上昇を抑制することができる。
In particular, the
また、本実施形態の第2フィン55(冷却フィン)は、冷媒の流れ方向上の電流センサ28と電力変換装置100を構成する発熱部品との間であって、かつ、ACバスバ(バスバ)22と発熱部品との間に配置される。
Further, the second fins 55 (cooling fins) of the present embodiment are located between the
ここにいう電力変換装置100を構成する発熱部品とは、例えば基板13及びコントローラ12などの電力変換装置100の機能を実現するために電力変換装置100に設けられる部品であって、専用の冷却装置を有しない部品である。本実施形態の第2フィン55は、電流センサ28と発熱部品との間であって、かつ、ACバスバ22と発熱部品との間に配置されることによって、これらの発熱部品から電流センサ28への熱の影響を抑制することができる。これにより、効率的に電流センサ28の温度を低下させることができる。
The heat-generating components constituting the
また、本実施形態の冷媒流形成手段は、空隙30に空気を供給するように配置されたファン(送風デバイス)56により実現される。
Further, the refrigerant flow forming means of this embodiment is realized by a fan (air blowing device) 56 arranged so as to supply air to the
これにより、電力変換装置100に対するボルト固定やハーネス接続などの既存の電力変換装置100の組立工程と併せて、ファン56を空隙30に空気を供給可能な位置に配置するという簡素な方法によって冷媒流形成手段を構成することができる。特に、基板13や他部品のハーネスの組付け工程において、ファン56のハーネス及びボルトの組み付けも一体化可能である。このため、冷却用の伝熱シートなどの機械的に組み付けできない部品を手作業で組み付ける工程を省略することができ、電力変換装置100の生産性を向上することが可能となる。
As a result, in addition to the existing assembly process of the
特に、ファン56を用いることで、筐体51の内部において強制的に対流を発生させることができるので、電流センサ28の温度上昇を抑制する効果がより向上する。このため、電力変換装置100が外気を取り込むことが難しい形状の筐体51に収容されている場合においても、電流センサ28の温度上昇をより好適に抑制することができる。
In particular, by using the
(第2の実施形態)
次に、図5及び図6を参照して、第2の実施形態に係る電力変換装置100について説明する。なお、以下の各実施形態において、第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付すとともに説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a
図5は、第2の実施形態に係るACバスバ22及び空隙30の断面の側面図である。また、図6は、図5のVII-VII断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional side view of the
本実施形態の電力変換装置100では、空隙30を構成する上方空隙31及び下方空隙32の寸法に特徴を有する。具体的には、上方空隙31の体積が下方空隙32の体積よりも大きくなるように、空隙30が構成されている。本実施形態の空隙30は、一例として、上方空隙31の鉛直方向の長さC1が、下方空隙32の鉛直方向の長さC2よりも長くなるように構成されている。
The
このように、上方空隙31と下方空隙32とが異なる体積を有するように設計することによって、上方空隙31と下方空隙32とのそれぞれに誘導される空気の抵抗を異なる抵抗とすることができる。これにより、上方空隙31と下方空隙32に誘導される空気の流量を調節することができる。
By designing the
本実施形態の長さC1は長さC2よりも長いため、上方空隙31の体積は下方空隙32の体積よりも大きい。このため、上方空隙31に誘導される空気の流量は、下方空隙32に誘導される空気の流量よりも高い値となる。
Since the length C1 of this embodiment is longer than the length C2, the volume of the
なお、本実施形態では上方空隙31の鉛直方向の長さC1と下方空隙32の鉛直方向の長さC2とを設計することによって、体積の大小関係を定めている。しかしながら、長さC1,C2の設計以外の方法、例えば上方空隙31と下方空隙32との形状を異なる形状とすることなどによっても、上方空隙31と下方空隙32の体積の大小関係が定められてもよい。
In this embodiment, the volume relationship is determined by designing the vertical length C1 of the
本実施形態の流量調節手段は、上方空隙31の体積が下方空隙32の体積よりも相対的に大きく形成されることにより実現される。
The flow rate adjustment means of this embodiment is realized by forming the volume of the
本実施形態によれば、上方空隙31に誘導される空気の抵抗が下方空隙32の空気の抵抗よりも小さくなるので、上方空隙31の流量は下方空隙32の流量よりも高くなる。これにより、空隙30に誘導される空気の流量が調節される。また、上記したように、下方空隙32よりも相対的に保有熱の大きい上方空隙31の空気の流量を増加させることができるため、電流センサ28の温度上昇を効率的に抑制することができる。
According to this embodiment, the resistance of the air induced into the
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る電力変換装置100について説明する。
(Third embodiment)
Next, a
図7は、第3の実施形態を適用した図5のVII-VII断面図である。また、図8は、図7のVIII-VIII断面図である。 FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 5 to which the third embodiment is applied. Further, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
図7に示されるように、本実施形態のACバスバ22の略中央にはスリット27が形成されている。このスリット27は、図示されるように空気が誘導される方向としての流れF1aと略平行に延びるように形成されている。また、ACバスバ22は、電流の方向に直交する方向における略中央部において発熱量が最も大きいことが判明している。このため、ACバスバ22の上記略中央部にスリット27が形成されることにより、より効率的に電流センサ28の温度上昇を抑制することができる。
As shown in FIG. 7, a
また、スリット27が流れF1aと略平行に延びるように形成される。これにより、空隙30に誘導される空気とACバスバ22との間の接触による抵抗が低下するため、空気の流速をより向上させることができる。
Further, the
さらに、本実施形態では、電流の方向と平行なY軸に沿って延びるようにスリット27が形成されている。これにより、スリット27を形成することによるACバスバ22の電流方向の断面積の減少を最小化することができ、当該スリット27を設けることによるACバスバ22の電流路としての機能への悪影響を低減することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
本実施形態の電力変換装置100は、ACバスバ22に空気の流れの方向と略平行に延在して形成されるスリット27をさらに備える。
The
これにより、空隙30に誘導される空気の流速、すなわち流れF1a上の空気の流速を高める構成を、スリット27を形成するという簡易な方法で実現することができる。これにより、スリット27が形成されない場合と比較してより効率的に電流センサ28の温度上昇を抑制することができる。
Thereby, a configuration that increases the flow velocity of the air guided into the
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。本実施形態の電力変換装置100は、第1の実施形態の電力変換装置100の内部に、電流センサ28の温度を検出する図示しない温度センサをさらに備えている。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. The
本実施形態の温度センサは、例えば電流センサ28に設けられている。温度センサは、電流センサ28の温度としての検出温度を定常的に検出する。温度センサによって検出された検出温度は、コントローラ12に送信される。
The temperature sensor of this embodiment is provided in the
図9A及び図9Bを参照して、本実施形態におけるファン56の制御方法について説明する。図9Aは、本実施形態に係るファン56の駆動力を示す図である。また、図9Bは、本実施形態に係るファン56の制御方法を示すフローチャートである。
A method of controlling the
ステップS10において、コントローラ12は、温度センサが検出した電流センサ28の温度を検出温度として受信する。
In step S10, the
ステップS11において、コントローラ12は、受信した検出温度が始動温度T1を超えるか否かを判定する。コントローラ12は、検出温度が始動温度T1を超えると判定するまではファン56を停止状態に維持する。一方、コントローラ12は、検出温度が始動温度T1を超えると判定すると、ファン56を始動温度T1に応じてあらかじめ定められた基本駆動力によって始動させ、ステップS12に進む。
In step S11, the
ステップS12において、コントローラ12は、検出温度に応じて、例えば図9Aに示されるように、検出温度が規定温度T2に達するまで、検出温度の増加に応じてファン56の駆動力を上記基本駆動力から上昇させる。
In step S12, the
そして、ステップS13において、コントローラ12は、検出温度が規定温度T2に達したと判定すると、ファン56を最大駆動力で駆動させる。
Then, in step S13, when the
このように、本実施形態のコントローラ12は、温度センサによる電流センサ28の検出温度が始動温度T1を超えた場合ファン56を始動させ、温度の上昇に応じて駆動力、すなわち空気の供給量を増加させる。
In this way, the
なお、上記の電流センサ28に設けられた温度センサの検出温度の代わりに、基板13、平滑コンデンサ16、及びACバスバ22の何れかに設けられた温度センサにおける検出温度が用いられてもよい。または、電力変換装置100の温度、又は、電力変換装置100を用いた車両制御システムなどで測定された温度から推定された推定温度が用いられてもよい。推定温度としては、例えば、冷却器53の冷却水温度と、駆動モータの回転数と、駆動トルクと、から演算した電流センサ28の温度が用いられてもよい。
Note that instead of the temperature detected by the temperature sensor provided in the
本実施形態の電力変換装置100は、電流センサ28の温度を検出又は推定する温度センサと、温度センサの温度に応じて空気の供給量を変更するようにファン(送風デバイス)56を操作するコントローラ(制御装置)12と、をさらに備える。
The
本実施形態によれば、ファン56の出力が、電流センサ28の検出温度に応じて制御されるので、電流センサ28の冷却の要求に応じて空隙30への空気の流れを生成することができる。特に、電力変換装置100の使用環境が低温である場合には、電流センサ28の温度上昇を抑制する必要がないため、ファン56を作動させないようにしている(図9A)。これにより、電力変換装置100の消費電力を低減することが可能となる。
According to this embodiment, since the output of the
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態に係る電力変換装置100について説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a
図10は、第5の実施形態に係る電力変換装置100の全体構成の一例を示す断面図である。また、図11は図10のX-X断面図である。本実施形態の電力変換装置100は、壁面53aに第1通風孔60が形成され、また壁面53bに第2通風孔62が形成されている。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the overall configuration of a
図11に示されるように、一例として、第2通風孔62はX軸上においてDCコネクタ24とは異なる位置に形成される。したがって、本実施形態の第1DCバスバ18と第2DCバスバ20とは、平滑コンデンサ16に対してY軸上のずれた位置に接続されている。
As shown in FIG. 11, as an example, the
また、特に図11のXI-XI断面図である図12に示されるように、本実施形態のカバー52には、鉛直方向に延びる第2フィン55が設けられている。この第2フィン55は、第1実施形態と同様にX軸方向に複数設けられている。また、第2フィン55は、冷却器53によって低温状態に維持されている。
Further, as particularly shown in FIG. 12, which is a sectional view taken along the line XI-XI in FIG. 11, the
続いて、本実施形態の流れF2について説明する。 Next, flow F2 of this embodiment will be explained.
図10及び図11に示される本実施形態の流れF2は、第1通風孔60から第2通風孔62に向かって誘導される空気の対流により形成される。この対流は、例えば車両の走行風によって引き起こされる。
The flow F2 of this embodiment shown in FIGS. 10 and 11 is formed by the convection of air guided from the
具体的には、本実施形態の電力変換装置100を搭載した車両がY軸方向に進行するとき、第2通風孔62に対して空気が誘導されて、流れF2aが形成される。流れF2aでは、空気は平滑コンデンサ16の抵抗を受けて上方へ誘導され、流れF2bが形成される。
Specifically, when a vehicle equipped with the
流れF2bの方向へ誘導される空気は、流れF2b上において、電力変換系10からの放射熱を受けることにより高温状態となる。言い換えると、流れF2b上の空気は、電力変換系10のうち、特に平滑コンデンサ16及びパワーモジュール14の熱を吸熱しながら誘導される。
The air guided in the direction of the flow F2b reaches a high temperature state by receiving radiant heat from the
一方、第2フィン55は、冷却器53により冷却されて低温状態を維持している。筐体51内部の上方の高温の空気は、第2フィン55に向かって誘導されると、第2フィン55の抵抗を受けて下降し、少なくとも上方空隙31に流入するような流れF2cが形成される。
On the other hand, the
流れF2cによって上方空隙31に誘導される空気は、上方空隙31を通過する際に上方空隙31の保有熱を吸熱する。これにより、上方空隙31を隔てて配置される電流センサ28の温度上昇が抑制される。
The air guided to the
本実施形態によれば、以下の作用及び効果を奏する。 According to this embodiment, the following actions and effects are achieved.
本実施形態の電力変換装置100は、電力変換装置100の構成部品を収容する筐体51をさらに備え、冷媒流形成手段は、筐体51に形成された第1通風孔60及び第2通風孔62により実現される。
The
これにより、既存の筐体51に対して孔を設けるという簡易な方法で冷媒流供給手段を実現することができる。また、本実施形態によれば、パワーモジュール14及び平滑コンデンサ16を冷却することもできるので、筐体51の内部で流れる空気の温度を全体的に低下させ、電流センサ28の温度上昇を抑制する効果を高めることができる。
Thereby, the refrigerant flow supply means can be realized by a simple method of providing holes in the existing
また、第1の実施形態と比較した効果として、空隙30に空気を供給するためのファン56の設置が必須ではない点において、第1の実施形態よりも相対的に低コスト、すなわち生産性の高い電力変換装置100を提供することが可能となる。
Moreover, as an effect compared to the first embodiment, the installation of the
本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されない。すなわち、上記各実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変形することが可能である。 Although each embodiment of the present invention has been described, the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments. That is, each of the embodiments described above can be modified without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記第2の実施形態から第4の実施形態のいずれかの構成を、第5の実施形態にも適用してもよい。 For example, the configuration of any one of the second to fourth embodiments may be applied to the fifth embodiment.
また、第1の実施形態のファン56と上方空隙31との間に、整流部を設けてもよい。この整流部は、ファン56からの空気を上方空隙31へ誘導するように、例えば傾斜面を有するガイドが設けられてもよい。または、上記三つの空隙30、特に、ファン56とX軸上の異なる位置に配置されているU相バスバ22U及びW相バスバ22Wの二つの空隙30に対しても空気が誘導されるように、電流センサ28にダクトが設けられてもよい。
Further, a rectifying section may be provided between the
さらに、第1の実施形態において、ファン56はパワーモジュール14に対して直立した状態で取り付けられている。しかしながら、ファン56は、ファン56の送風口が空隙30に向けて傾斜するように取り付けられてもよい。
Furthermore, in the first embodiment, the
また、第3の実施形態のスリット27は、空隙30内に設けられてもよい。スリット27が空隙30内に設けられることによって、空隙30に誘導される空気の流量を増加させることができる。
Further, the
また、他の変形例として、第5の実施形態の空隙30近傍の上流にファンなどの送風デバイスがさらに設けられてもよい。これにより、空隙30の空気の流速がより高められるため、電流センサ28の冷却の効果を高めることができる。さらに、第5の実施形態では、一例として、車両の走行風を送風源として、空気が筐体51の内部へ誘導される構成が示されている。しかしながら、電力変換装置100の外部に適切な送風源が無い場合を想定して、筐体51の外側に、第2通風孔62を介して筐体51内に空気を誘導するブロアをさらに取り付けてもよい。
In addition, as another modification, an air blowing device such as a fan may be further provided upstream near the
また、上記各実施形態において、冷却媒体は空気であるものとして説明した。しかしながら、冷却媒体は空気に限らず他の冷却ガスであってもよい。この冷却ガスは、例えば電力変換装置100の外部に設けられるタンクから供給されてもよい。さらに、上記各実施形態の電力変換系10は、直流-交流電力変換装置としてのパワーモジュール14に限らず、昇圧コンバータなど、その他の発熱部品であってもよい。
Furthermore, in each of the above embodiments, the cooling medium is described as being air. However, the cooling medium is not limited to air, and may be other cooling gases. This cooling gas may be supplied from a tank provided outside the
100 電力変換装置
14 パワーモジュール
22 バスバ
30 空隙
F1 流れ
F2 流れ
100
Claims (9)
外部機器と前記パワーモジュールとを接続するバスバと、
前記バスバに対して空隙を介して設けられた、前記バスバの電流値を検出する電流センサと、
前記空隙に誘導する冷媒の流れを形成する冷媒流形成手段と、を備えるとともに、
前記冷媒の流れ上に配置された冷却フィンをさらに備える、
電力変換装置。 A power conversion device comprising a power module that adjusts power,
a bus bar connecting external equipment and the power module;
a current sensor that detects a current value of the bus bar, the current sensor being provided through a gap with respect to the bus bar;
and a refrigerant flow forming means for forming a flow of refrigerant guided into the gap ,
further comprising cooling fins disposed on the flow of the refrigerant;
Power converter.
前記冷媒流形成手段は、前記空隙に前記冷媒を供給するように配置された送風デバイスにより実現される、
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The refrigerant flow forming means is realized by a blowing device arranged to supply the refrigerant to the gap,
Power converter.
前記電流センサの温度を検出又は推定する温度センサと、
前記温度センサの温度に応じて前記冷媒の供給量を変更するように前記送風デバイスを操作する制御装置と、を備える、
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
a temperature sensor that detects or estimates the temperature of the current sensor;
a control device that operates the blower device to change the supply amount of the refrigerant according to the temperature of the temperature sensor;
Power converter.
前記電力変換装置の構成部品を収容する筐体をさらに備え、
前記冷媒流形成手段は、前記筐体に形成された通風孔により実現される、
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
further comprising a casing that accommodates components of the power conversion device,
The refrigerant flow forming means is realized by a ventilation hole formed in the casing.
Power converter.
前記冷却フィンは、前記冷媒の流れ上における、前記電流センサと前記電力変換装置を構成する発熱部品との間であって、かつ、前記バスバと前記発熱部品との間に配置される、
電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4 ,
The cooling fin is disposed on the flow of the refrigerant between the current sensor and a heat generating component constituting the power conversion device, and between the bus bar and the heat generating component.
Power converter.
外部機器と前記パワーモジュールとを接続するバスバと、
前記バスバに対して空隙を介して設けられた、前記バスバの電流値を検出する電流センサと、
前記空隙に誘導する冷媒の流れを形成する冷媒流形成手段と、を備えるとともに、
前記空隙は、前記バスバの鉛直方向上側の上方空隙と、前記バスバの鉛直方向下側の下方空隙を含み、
前記上方空隙の前記冷媒の流量を前記下方空隙の前記冷媒の流量より高める流量調節手段をさらに備える、
電力変換装置。 A power conversion device comprising a power module that adjusts power,
a bus bar connecting external equipment and the power module;
a current sensor that detects a current value of the bus bar, the current sensor being provided through a gap with respect to the bus bar;
and a refrigerant flow forming means for forming a flow of refrigerant guided into the gap,
The void includes an upper void above the bus bar in the vertical direction and a lower void below the bus bar in the vertical direction,
further comprising a flow rate adjusting means for increasing the flow rate of the refrigerant in the upper gap than the flow rate of the coolant in the lower gap;
Power converter.
前記流量調節手段は、前記下方空隙よりも前記上方空隙に近い位置に配置される送風デバイスにより実現される、
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 6 ,
The flow rate adjustment means is realized by a blowing device located closer to the upper gap than the lower gap,
Power converter.
前記流量調節手段は、前記上方空隙の体積が前記下方空隙の体積よりも相対的に大きく形成されることにより実現される、
電力変換装置。 The power conversion device according to claim 6 or 7 ,
The flow rate adjustment means is realized by forming the volume of the upper gap to be relatively larger than the volume of the lower gap.
Power converter.
外部機器と前記パワーモジュールとを接続するバスバと、
前記バスバに対して空隙を介して設けられた、前記バスバの電流値を検出する電流センサと、
前記空隙に誘導する冷媒の流れを形成する冷媒流形成手段と、を備えるとともに、
前記バスバに前記冷媒の流れの方向と略平行に延在して形成されるスリットをさらに備える、
電力変換装置。 A power conversion device comprising a power module that adjusts power,
a bus bar connecting external equipment and the power module;
a current sensor that detects a current value of the bus bar, the current sensor being provided through a gap with respect to the bus bar;
and a refrigerant flow forming means for forming a flow of refrigerant guided into the gap,
The bus bar further includes a slit extending substantially parallel to the flow direction of the refrigerant.
Power converter.
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