JP2020061890A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化を図ることができる電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、放熱基板130(低電圧基板)と、発熱部品と、放熱基板130に固定され、かつ、所定の部品が搭載される台座300と、台座300に一体的に設けられ、かつ、発熱部品を取り囲むとともに放熱基板130と接する側壁を有するケース310と、を備える。台座300は、放熱基板130に対して位置決めされ、かつ、発熱部品は、ケース310に対して位置決めされる。【選択図】図6A
Description
本開示は、電力変換装置に関する。
近年、車載用の電力変換装置に用いられる電子部品の高出力化および高密度化が進んでいる。大型リアクトル等の発熱部品を有する構成の場合、これら発熱部品を効率良く冷却することが求められている。
発熱部品を冷却するために、発熱部品を金属等の放熱体に接触させると、絶縁の点で課題が生じる。また、発熱部品をハーネス、バスバー等の電力線を用いて基板と接続する必要があり、電力線の引き回しによって基板レイアウトの大型化が課題となる。
本開示の目的は、小型化を図ることができる電力変換装置を提供することである。
本開示の一形態は、放熱基板と、発熱部品と、前記放熱基板に固定され、かつ、所定の部品が搭載される台座と、前記台座に一体的に設けられ、かつ、前記発熱部品を取り囲むとともに前記放熱基板と接する側壁を有するケースと、を備え、前記台座は前記放熱基板に対して位置決めされ、かつ、前記発熱部品は前記ケースに対して位置決めされる、電力変換装置である。
本開示によれば、電力変換装置の小型化を図ることができる。
以下、本開示の実施形態に係る電源装置(「電圧変換装置」の一例)について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。
(電源装置の全体構成)
図1を参照して、電源装置1の全体構成について説明する。図1は、電源装置1の構成を示す回路ブロック図である。
図1を参照して、電源装置1の全体構成について説明する。図1は、電源装置1の構成を示す回路ブロック図である。
電源装置1は、電気自動車等の車両に搭載される。電源装置1は、外部電源2から供給される電力によりバッテリー3を充電し、また、バッテリー3からの電力を負荷4およびモーター5の少なくとも一方に供給する。
バッテリー3は、例えば、車両の車体に対する絶縁が不要な低電圧(例えば、48V)定格バッテリーである。バッテリー3としては、例えばリチウムイオンバッテリーが挙げられる。負荷4は、低電圧(例えば、12V)で駆動される電子機器である。モーター5は、低電圧(例えば、48V)で駆動される三相交流モーターである。モーター5は、車両の走行駆動用のモーターである。
電源装置1は、ACフィルタ部10、充電器20、DC/DC変換部40、コンデンサ50、電力変換部60、第1制御部70および第2制御部80を有する。ACフィルタ部10、充電器20、DC/DC変換部40、コンデンサ50、電力変換部60、第1制御部70および第2制御部80は、電源装置1が搭載される車両の車体に接続される筐体100の内部に格納される。
ACフィルタ部10は、外部電源2から侵入するノイズおよび外部電源2へ流出するノイズを低減する。ACフィルタ部10は、コイル、コンデンサ等を有する。
充電器20は、交流電源である外部電源2から供給される第1電圧(例えば、100V)の電力を、第1電圧より低い第2電圧(例えば、48V)の電力に変換して、バッテリー3に出力する。充電器20は、整流部21と、力率改善部22と、コンデンサ23と、DC/DC変換部24とを有する。
整流部21は、ACフィルタ部10からの交流電力を全波整流して直流電力に変換し、力率改善部22に出力する。整流部21は、4個のダイオードからなるダイオードブリッジ回路である。
力率改善部22は、整流部21からの電力の力率を改善する機能を有する。力率改善部22は、コイル22a、スイッチング素子22bおよびダイオード22cを有する。図1では省略されているが、電源装置1は、整流部21とコンデンサ23との間に並列に接続された2個の力率改善部22を有する。これにより、力率改善部22は、インターリーブ型の力率改善回路を構成している。
コンデンサ23は、力率改善部22の出力側に接続され、力率改善部22からの直流電力を平滑化する。当該直流電力の電圧は、力率改善部22により昇圧されているため、コンデンサ23は比較的大容量のものとなる。
DC/DC変換部24は、力率改善部22からの直流電力をバッテリー3に充電可能な電圧に変換する回路である。DC/DC変換部24は、インバータ24aと、トランス24bと、2次側整流回路24cとを有する。
インバータ24aは、力率改善部22からの直流電力を交流電力に変換し、トランス24bに出力する。インバータ24aは、4個のスイッチング素子24dを有する。
トランス24bは、インバータ24aからの交流電力の電圧を変圧し、2次側整流回路24cに出力する。トランス24bは、インバータ24aの出力側に接続された送電コイル24eと、2次側整流回路24cの入力側に接続された受電コイル24fとを有する。
2次側整流回路24cは、トランス24bからの交流電力を直流電力に変換する回路である。2次側整流回路24cは、4個のスイッチング素子24gを有する。
DC/DC変換部40は、バッテリー3から出力された第2電圧(例えば、48V)の直流電力を、負荷4に供給可能な第3電圧(例えば、12V)に変換する。DC/DC変換部40は、入力側に配置されたコンデンサ30と、2個のスイッチング素子41と、コイル42と、出力側に配置されたコンデンサ43とを有する。
コンデンサ50は、電力変換部60の入力側に配置される。コンデンサ50の機能については、後述する。
電力変換部60は、第2電圧の直流電力を交流電力に変換する。電力変換部60は、三相ブリッジインバータ回路であり、複数のスイッチング素子を有する。電力変換部60の出力側には、電流センサ90が設けられている。
第1制御部70は、力率改善部22のスイッチング素子22b、インバータ24aのスイッチング素子24d、および2次側整流回路24cのスイッチング素子24gをオンオフ制御することで、充電器20の動作を制御する。つまり、第1制御部70の制御の下、外部電源2から供給される第1電圧の交流電力が、充電器20を介して第2電圧の直流電力に変換され、バッテリー3に充電される。
また、第1制御部70は、DC/DC変換部40のスイッチング素子41をオンオフ制御することで、DC/DC変換部40の動作を制御する。つまり、第1制御部70の制御の下、第2電圧の直流電力が、DC/DC変換部40を介して第3電圧の直流電力に変換され、負荷4に出力される。
第2制御部80は、電力変換部60のスイッチング素子をオンオフ制御することで、電力変換部60の動作を制御する。つまり、第2制御部80の制御の下、バッテリー3から供給される第2電圧の直流電力が、電力変換部60を介して第2電圧の三相交流電力に変換され、モーター5に出力される。
第1制御部70および第2制御部80は、筐体100に設けられたコネクタを介して車両用制御装置と通信可能となっており、車両用制御装置の制御の下、電源装置1の各部の制御を行う。なお、第1制御部70および第2制御部80は、低電圧で動作するため、車体に対する絶縁は不要である。
(電源装置の構造)
次に、図2を参照して、電源装置1の構成について説明する。図2は、電源装置1の構成を示す図である。なお、図2は、電源装置1の構成を模式的に示したものであり、説明と直接関係のない一部の部品や配線を省略している。図2には、便宜上、Z軸が描かれている。Z軸の正方向(図2における上方向)を+Z方向と定義する。
次に、図2を参照して、電源装置1の構成について説明する。図2は、電源装置1の構成を示す図である。なお、図2は、電源装置1の構成を模式的に示したものであり、説明と直接関係のない一部の部品や配線を省略している。図2には、便宜上、Z軸が描かれている。Z軸の正方向(図2における上方向)を+Z方向と定義する。
電源装置1は、筐体100を有する。筐体100は、Z軸と直交する平面(以下、「XY平面」と称する。)に延在する仕切り部材101と、仕切り部材101の−Z方向側に設けられた第1カバー部材101aと、仕切り部材101の+Z方向側に設けられた第2カバー部材101bとを有する。
本実施形態において、仕切り部材101、第1カバー部材101aおよび第2カバー部材101bはいずれもアルミ製の部材である。第1カバー部材101aは、+Z方向側が開口している。第2カバー部材101bは、−Z方向側が開口している。第1カバー部材101aおよび第2カバー部材101bは、仕切り部材101に固定(例えば、ネジ締結)されている。
ACフィルタ部10と、充電器20における整流部21、力率改善部22(コイル22a、スイッチング素子22bおよびダイオード22c)、コンデンサ23、インバータ24a、およびトランス24bとは、仕切り部材101と第1カバー部材101aとに囲まれた第1空間102内に設けられる。
ACフィルタ部10と、充電器20における整流部21、力率改善部22、コンデンサ23、インバータ24a、およびトランス24bとは、第1電圧がかかる部分である。以下、第1電圧がかかる部分を「第1回路部分6」という場合がある(図1を参照)。また、充電器20における整流部21、力率改善部22、コンデンサ23、インバータ24a、およびトランス24bを、「1次側回路8」という場合がある(図1を参照)。
ACフィルタ部10を構成する各要素は、XY平面に延在するACフィルタ基板110の+Z側面に実装されている。ACフィルタ基板110は、樹脂基板である。
整流部21を構成する各要素、力率改善部22のスイッチング素子22bおよびダイオード22c、および、インバータ24aは、XY平面に延在する高電圧基板120の+Z側面に実装されている。コンデンサ23は、高電圧基板120の−Z側面に実装されている。高電圧基板120は、樹脂基板である。ACフィルタ基板110と高電圧基板120とは、電気的に接続されている。
高電圧基板120は、仕切り部材101の−Z方向側に、仕切り部材101と隙間を空けて配されている。また、ACフィルタ基板110は、高電圧基板120の−Z方向側に、高電圧基板120と隙間を空けて配されている。
力率改善部22のコイル22aは、仕切り部材101の−Z側面と所定の隙間を空けて配設されている。高電圧基板120とコイル22aとは、電気的に接続されている。トランス24bは、仕切り部材101の−Z側面と所定の隙間を空けて配設されている。高電圧基板120とトランス24bとは、電気的に接続されている。
充電器20の2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50、電力変換部60、第1制御部70および第2制御部80は、仕切り部材101と第2カバー部材101bとに囲まれた第2空間103内に設けられる。
充電器20の2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50、電力変換部60、第1制御部70および第2制御部80は、第2電圧がかかる部分である。以下、第2電圧がかかる部分を「第2回路部分7」という場合がある(図1を参照)。
第1空間102内の絶縁等級と、第2空間103内の絶縁等級とは、互いに異なる。具体的には、第1空間102内の絶縁等級は、第2空間103内の絶縁等級よりも高い。
充電器20の2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50、電力変換部60を構成する各要素は、低電圧基板130の+Z側面に実装されている。低電圧基板130はアルミ基板であり、低電圧基板130の+Z側面には、樹脂の絶縁層が被膜されている。
また、絶縁層の表面には、各要素同士を電気的に接続する配線パターンがプリントされている。低電圧基板130に形成された配線パターンについては後述する。低電圧基板130の−Z側面は、仕切り部材101の+Z側面に直に接している。これにより、大電流が流れる低電圧側の要素を適切に冷却することができる。
仕切り部材101には、放熱フィン104が設けられている。また、仕切り部材101には、Z方向に貫通する孔105が設けられている。第1回路部分6と第2回路部分7とは、孔105を貫通して配された電力線140によって電気的に接続されている。具体的には、トランス24bと2次側整流回路24cとが、孔105を貫通して配された電力線140によって電気的に接続されている。
第1制御部70を構成する各要素、および第2制御部80を構成する各要素は、XY平面に延在する制御基板160の+Z側面に実装されている。制御基板160は、樹脂基板である。制御基板160は、低電圧基板130の+Z方向側に、低電圧基板130と隙間を空けて配されている。
第1制御部70とスイッチング素子22bおよびインバータ24aとは、孔105を貫通して配された信号線150によって電気的に接続されている。
以上説明したように、本実施形態では、第1電圧がかかる充電器20の1次側回路8を第1空間102内に格納し、第1電圧よりも低い第2電圧がかかる充電器20の2次側整流回路24cを第2空間103内に格納した。
また、本実施形態によれば、第1電圧がかかる第1回路部分6を第1空間102内に格納し、第1電圧よりも低い第2電圧が掛かる第2回路部分7を第2空間103内に格納した。
これにより、高い絶縁性が必要とされる高電圧側の要素を第1空間102内にまとめて配置することができ、かつ、高い放熱性が必要とされる低電圧側の要素を第2空間103内にまとめて配置することができる。
本実施形態によれば、絶縁の必要性、および、放熱の必要性に応じて、各要素を適切に配置することで、絶縁構造および放熱構造を適切なものとすることができ、電源装置1の小型化を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、1次側回路8を制御する第1制御部70を第2空間103内に格納した。そのため、第1制御部70を構成する要素の絶縁性が過剰となることを好適に抑制することができる。
また、本実施形態によれば、大電流が流れ、発熱性の高い低電圧側の要素を、放熱性に優れたアルミ製の低電圧基板130にまとめて実装した。そのため、これらの要素を適切に冷却することができる。
さらに、低電圧基板130を、放熱フィン104を有して放熱性に優れた仕切り部材101に直に接するように配置した。そのため、大電流が流れ、発熱性の高い低電圧側の要素を、より適切に冷却することができる。
さらに、本実施形態によれば、高電圧側の要素を第1空間102内にまとめて配置するとともに、低電圧側の要素を第2空間103内にまとめて配置したため、高電圧側で発生したノイズが低電圧側に影響を及ぼすのを好適に抑制することができる。
特に、本実施形態では、電源装置1は、第1空間102と第2空間103とを区画する仕切り部材101を有し、仕切り部材101は、放熱フィン104を有している。これにより、高電圧側の第1空間102と、低電圧側の第2空間103との距離を離すことができる。
そのため、高電圧側で発生したノイズが低電圧側に影響を及ぼすのを好適に抑制することができる。また、仕切り部材101および放熱フィン104によってインピーダンスを高くすることができるため、高電圧側で発生したノイズが低電圧側に影響を及ぼすことを、より好適に抑制することができる。
(低電圧基板における分電構造)
次に、図3A、図3Bおよび図3Cを参照して、低電圧基板130における配線パターン(分電構造)について説明する。図3A、図3Bおよび図3Cは、低電圧基板130の構成を示す図である。図3A、図3Bおよび図3Cには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。Z軸は図2のZ軸と共通のものである。X軸の正方向を+X方向、Y軸の正方向を+Y方向とそれぞれ定義する。なお、図3A、図3Bおよび図3Cにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
次に、図3A、図3Bおよび図3Cを参照して、低電圧基板130における配線パターン(分電構造)について説明する。図3A、図3Bおよび図3Cは、低電圧基板130の構成を示す図である。図3A、図3Bおよび図3Cには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。Z軸は図2のZ軸と共通のものである。X軸の正方向を+X方向、Y軸の正方向を+Y方向とそれぞれ定義する。なお、図3A、図3Bおよび図3Cにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
上述のとおり、低電圧基板130は、アルミ基板、銅基板等の金属基板である。低電圧基板130は、仕切り部材101(図2を参照)の+Z側面に直接載置され、固定される。低電圧基板130の+Z側面には、樹脂からなる絶縁層が被膜されている。
低電圧基板130の+Z側面には、2次側整流回路24cの各要素、DC/DC変換部40の各要素、コンデンサ50、および、電力変換部60の各要素が実装される。
低電圧基板130の−X方向の端部には、バッテリー3への電力の出力およびバッテリー3からの電力の入力に用いられるコネクタ131が設けられている。コネクタ131は、DC/DC変換部40および電力変換部60の共用コネクタである。
充電器20の2次側整流回路24cは、コネクタ131の+Y方向側、かつ、低電圧基板130の−X方向の端部端寄りに設けられている。DC/DC変換部40は、2次側整流回路24cの+X方向側、かつ、低電圧基板130の+Y方向の端部端寄りに設けられている。コンデンサ50および電力変換部60は、コネクタ131の−Y方向側に設けられている。
コネクタ131と2次側整流回路24c、DC/DC変換部40および電力変換部60とは、低電圧基板130の絶縁層の表面に印刷された配線パターンにより、電気的に接続されている。
コネクタ131から、配線パターン132が+X方向に延びている。すなわち、配線パターン132の第1の端部はコネクタ131と接続されている。配線パターン132の第2の端部から、配線パターン133、配線パターン134および配線パターン135が分岐している。
配線パターン133は、2次側整流回路24cと接続されている。すなわち、配線パターン133の第1の端部は、配線パターン132の第2の端部と接続され、配線パターン133の第2の端部は、2次側整流回路24cの出力側と接続されている。なお、2次側整流回路24cの入力側とトランス24bとを電気的に接続する電力線140(図2を参照)は、2次側整流回路24cから+Z方向へ延びている。
配線パターン134は、DC/DC変換部40と接続されている。すなわち、配線パターン134の第1の端部は、配線パターン132の第2の端部と接続され、配線パターン134の第2の端部は、DC/DC変換部40の入力側と接続されている。なお、DC/DC変換部40からの電力を負荷4へ出力するコネクタ136は、低電圧基板130の+Y方向の端部に設けられている。
配線パターン135は、コンデンサ50を介して電力変換部60と接続されている。すなわち、配線パターン135の第1の端部は、配線パターン132の第2の端部と接続され、配線パターン135の第2の端部は、電力変換部60の入力側と接続されている。なお、電力変換部60からの電力をモーター5へ出力する電力線は、電力変換部60から+Z方向へ延びている。
図3Bは、外部電源2からの電力をバッテリー3に充電するとともに、外部電源2からの電力を負荷4に供給する動作状態を示している。配線パターン133には、充電器20の2次側整流回路24cから出力される電流A1[A]が流れる。配線パターン134には、DC/DC変換部40に入力される電流A2[A]が流れる。配線パターン132には、充電器20の2次側整流回路24cから出力される電流から、DC/DC変換部40に入力される電流を差し引いた電流が流れる。すなわち、配線パターン132には、(A1−A2)[A]の電流が流れる。
図3Cは、バッテリー3からの電力を負荷4およびモーター5に供給する動作状態を示している。配線パターン134には、DC/DC変換部40に入力される電流A2[A]が流れる。配線パターン135には、電力変換部60に入力される電流A3[A]が流れる。配線パターン132には、DC/DC変換部40に入力される電流と、電力変換部60に入力される電流とを合算した電流が流れる。
すなわち、バッテリー3からの電力を負荷4およびモーター5に供給する動作状態では、配線パターン132には、(A2+A3)[A]の大電流が流れることになる。そのため、特に配線パターン132での発熱量は大きい。
本実施形態では、配線パターン132、配線パターン133、配線パターン134および配線パターン135は、いずれもアルミ製の低電圧基板130上に設けられている。そのため、配線パターン132に大電流が流れ、配線パターン132での発熱量が大きい場合でも、配線パターン132を適切に冷却することができる。
また、本実施形態では、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50および電力変換部60も低電圧基板130上に設けられている。そのため、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50および電力変換部60を適切に冷却することができる。
特に、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50および電力変換部60は低電圧側の第2回路部分7に含まれるため、動作時の発熱量が大きい。本実施形態によれば、例えばDC/DC変換部40および電力変換部60が同時に動作した場合にも、配線パターン132、配線パターン134、配線パターン135、DC/DC変換部40、コンデンサ50および電力変換部60で発生した熱を、低電圧基板130から適切に放熱することができる。
以上説明したように、本実施形態では、コネクタ131を介して供給される電力をDC/DC変換部40および電力変換部60に分配する配線パターン132、134および135が、放熱性能の高いアルミ製の低電圧基板130に形成される。
そのため、DC/DC変換部40および電力変換部60が同時に動作した場合にも、配線パターン132、配線パターン134、配線パターン135で発生した熱を、低電圧基板130から適切に放熱することができる。
なお、上述の実施形態では、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40、コンデンサ50および電力変換部60を低電圧基板130上に実装したものを例に説明を行ったが、これに限定されない。以下、分電構造の変形例について説明する。
(低電圧基板における分電構造の変形例)
分電構造の変形例について、図3Dを参照して詳細に説明する。図3Dは、変形例に係る低電圧基板130Aの配線構造を示す図である。図3Dには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図3A〜図3Cと共通のものである。
分電構造の変形例について、図3Dを参照して詳細に説明する。図3Dは、変形例に係る低電圧基板130Aの配線構造を示す図である。図3Dには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図3A〜図3Cと共通のものである。
変形例では、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40および電力変換部60が低電圧基板130A上に実装されていない点が、上述の実施形態と異なっている。上述の実施形態と同一の部品については同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は省略する。
低電圧基板130Aは、例えばアルミ基板である。低電圧基板130Aは、仕切り部材101(図2を参照)の+Z側面に直接載置され、固定される。低電圧基板130Aの+Z側面は、絶縁層で被膜されている。
充電器20の2次側整流回路24cは、低電圧基板130Aとは別体の第1基板137上に実装されている。DC/DC変換部40は、低電圧基板130Aとは別体の第2基板138上に実装されている。電力変換部60は、低電圧基板130Aとは別体の第3基板139上に実装されている。
低電圧基板130Aの−X方向の端部には、コネクタ131が設けられている。コネクタ131から、配線パターン132Aが+Y方向に延びている。すなわち、配線パターン132Aの第1の端部はコネクタ131と接続されている。配線パターン132Aの第2の端部から、配線パターン133A、配線パターン134Aおよび配線パターン135Aが分岐している。
すなわち、配線パターン132A、配線パターン133A、配線パターン134Aおよび配線パターン135Aは、いずれも低電圧基板130A上に設けられている。
配線パターン133Aは、第1基板137上に実装された2次側整流回路24cと電気的に接続されている。なお、低電圧基板130Aと第1基板137とを電気的に接続する電力線は、可撓性を有する配線でもよいし、バスバー等の剛体でもよい。
配線パターン134Aは、第2基板138上に実装されたDC/DC変換部40と電気的に接続されている。なお、低電圧基板130Aと第2基板138とを電気的に接続する電力線は、可撓性を有する配線でもよいし、バスバー等の剛体でもよい。
配線パターン135Aは、第3基板139上に実装された電力変換部60と電気的に接続されている。なお、低電圧基板130Aと第3基板139とを電気的に接続する電力線は、可撓性を有する配線でもよいし、バスバー等の剛体でもよい。
以上説明したように、変形例では、配線パターン132Aが、放熱性能の高いアルミ製の低電圧基板130Aに形成される。そのため、配線パターン132Aに大電流が流れ、配線パターン132Aでの発熱量が大きい場合でも、配線パターン132Aを適切に冷却することができる。
なお、上述の変形例では、2次側整流回路24c、DC/DC変換部40および電力変換部60がそれぞれ別の基板上に実装されるものを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、DC/DC変換部40および電力変換部60を共通の基板に実装してもよいし、発熱量の大きい電力変換部60を低電圧基板上に実装してもよい。
(制御基板における分電構造)
図3Eを参照して、制御基板160における配線パターン(分電構造)について説明する。図3Eは、制御基板160の構成を示す図である。図3Eには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図3A〜図3Dと共通のものである。なお、図3Eにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
図3Eを参照して、制御基板160における配線パターン(分電構造)について説明する。図3Eは、制御基板160の構成を示す図である。図3Eには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図3A〜図3Dと共通のものである。なお、図3Eにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
上述のとおり、制御基板160は、樹脂基板である。制御基板160の+Z側面には、第1制御部70の各要素および第2制御部80の各要素が実装される。制御基板160の+Y方向の端部には、外部から電力および制御信号の入力に用いられるコネクタ161が設けられている。コネクタ161は、第1制御部70および第2制御部80の共用コネクタである。
第1制御部70は、制御基板160の+Y方向の端部寄りに設けられている。第2制御部80は、制御基板160の−Y方向の端部寄りに設けられている。コネクタ161と第1制御部70および第2制御部80とは、制御基板160の表面に印刷された配線パターンにより、電気的に接続されている。
コネクタ161から、配線パターン162が−Y方向に延びている。すなわち、配線パターン162の第1の端部はコネクタ161と接続されている。配線パターン162の第2の端部から、配線パターン163および配線パターン164が分岐している。
配線パターン163は、第1制御部70と接続されている。すなわち、配線パターン163の第1の端部は、配線パターン162の第2の端部と接続され、配線パターン163の第2の端部は、第1制御部70と接続されている。
配線パターン164は、第2制御部80と接続されている。すなわち、配線パターン164の第1の端部は、配線パターン162の第2の端部と接続され、配線パターン164の第2の端部は、第2制御部80と接続されている。
配線パターン163には、第1制御部70に入力される電流A4[A]が流れる。配線パターン164には、第2制御部80に入力される電流A5[A]が流れる。すなわち、配線パターン162には、(A4+A5)[A]の電流が流れることになる。
本実施形態では、外部からの電力を、制御基板160上の配線パターン162と、配線パターン162から分岐した配線パターン163および配線パターン164を介して第1制御部70および第2制御部80に供給するようにしている。
そのため、筐体内で配線の取り回しを行う必要がなく、電源装置1の小型化を図ることができる。
(トランスおよびその周辺の構成)
図4A、図4B、図4C、図4Dおよび図4Eを参照して、トランス24bおよびその周辺の構成について説明する。図4A〜図4Eには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図3A〜図3Eと共通のものである。なお、図4A〜図4Eにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
図4A、図4B、図4C、図4Dおよび図4Eを参照して、トランス24bおよびその周辺の構成について説明する。図4A〜図4Eには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図3A〜図3Eと共通のものである。なお、図4A〜図4Eにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
図4Aは、トランス24bおよびその周辺の構成を示す斜視図である。図4Aに示すように、仕切り部材101の−Z側面に、高電圧基板120(図2を参照)の台座と一体的に形成された樹脂製のトランスケース200が設けられている。トランスケース200の−Z方向の端部および+Z方向の端部はともに開口している。トランスケース200の+Z方向の端部は仕切り部材101に接着により固定される。これにより、仕切り部材101を底面として、上面(−Z方向の面)のみ開口された箱型のトランスケース200が構成される。トランス24bは、トランスケース200内に格納される。
トランス24bの−Z側面を覆うように、トランスシールド210が配される。以下、図4Bを参照して、トランスシールド210について詳細に説明する。図4Bは、トランスシールド210の構成を示す斜視図である。
トランスシールド210は、良好な導電性および熱伝導性を有する薄板状の部材(例えば、アルミ材)である。トランスシールド210は、XY平面に延在する底壁部211と、底壁部211の+Y方向の端部から+Z方向へ延在する第1側壁部212と、底壁部211の−Y方向の端部から+Z方向へ延在する第2側壁部213とを有する。
また、トランスシールド210は、底壁部211の−X方向の端部から+Z方向へ延在する第3側壁部214を有する。底壁部211の−X方向の端部および第3側壁部214の−Z方向の端部に跨るようにして、開口部215が設けられている。
第3側壁部214の+Y方向の端部寄りの+Z方向の端部から、第1固定部216が−X方向に突出している。トランスシールド210は、第1固定部216においてトランスケース200および仕切り部材101に対して固定される(図4Aを参照)。
第3側壁部214の−Y方向の端部には、−X方向へ延在する第4側壁部217が設けられている。第4側壁部217の+Z方向の端部から、第2固定部218が−Y方向に突出している。トランスシールド210は、第2固定部218においてトランスケース200および仕切り部材101に対して固定される(図4Aを参照)。
第3側壁部214は、+Z方向へ延在する中間部219を有している。中間部219の+Y方向の端部から、第5側壁部220が−X方向に突出している。また、中間部219の−Y方向の端部から、第6側壁部221が−X方向に突出している。
図2および図4Aに示すように、仕切り部材101には、電力線140(例えば、リッツ線)および信号線150を挿通させるための、Z方向に貫通する孔105が設けられており、トランスシールド210の中間部219、第5側壁部220および第6側壁部221は、孔105に挿通される。
図4C、図4Dおよび図4Eを参照して、トランス24b、トランスケース200およびトランスシールド210について詳細に説明する。図4Cは、トランスシールド210の中間部219、第5側壁部220および第6側壁部221が仕切り部材101の孔105を貫通している様子を示す図である。図4Cは、トランス24bを電力線140よりも−X方向側から+X方向へ向かって見た図である。図4Dは、図4Cの4D−4D断面図である。図4Eは、図4Dの4E−4E断面図である。
図4Aおよび図4Cに示すように、電力線140は、トランス24bの−X方向の端部かつ−Z方向の端部に第1の端部が接続されており、開口部215を挿通して−X方向へ延び、さらに+Z方向へ延びている。
電力線140は、トランスシールド210の中間部219、第5側壁部220および第6側壁部221に囲まれている。トランスシールド210の中間部219、第5側壁部220および第6側壁部221は、電力線140に沿って+Z方向へ延在している。
また、図4Aおよび図4Cでは図示を省略しているが、第1制御部70とスイッチング素子22bおよびインバータ24aとを電気的に接続する信号線150は、第5側壁部220の+Y方向側および第6側壁部221の−Y方向側において孔105を挿通している。すなわち、本実施形態では、信号線150が2本存在し、一方は第5側壁部220の+Y方向側に配置され、他方は第6側壁部221の−Y方向側に配置されて孔105を挿通している。
このように、電力線140と信号線150との間に、導電性を有するトランスシールド210(具体的には、第5側壁部220または第6側壁部221)が介在することにより、電力線140で発生したノイズが信号線150に干渉するのを適切に抑制することができる。そのため、電力線140自体にノイズの流出を防止するシールド(被膜)を設けることなく、電力線140による信号線150へのノイズ干渉を適切に抑制することができる。
図4Dおよび図4Eに示すように、トランス24bは、トランスケース200の側壁201で囲まれた空間202の内部に配置される。トランス24bとトランスケース200の側壁201との間、および、トランス24bと仕切り部材101との間には、それぞれ隙間が設けられる。当該隙間には、放熱性樹脂(例えば、ポッティング樹脂材)240が充填される。
図4Eに示すように、トランス24bは、断面形状がE型の上部コア231と、断面形状がE型の下部コア232を一対結合してなり、上部コア231及び下部コア232の各中脚部の周囲にコイル233が巻回されている。なお、コイル233の外周には、絶縁性材料からなるボビン(不図示)が配置されている。
下部コア232の+Z方向の端面と仕切り部材101との隙間には、上述のとおり放熱性樹脂240が充填されている。これにより、コイル233で発生した熱を、下部コア232および放熱性樹脂240を介して仕切り部材101に伝達することができる。そのため、トランス24bを適切に冷却することができる。
さらに、上部コア231の−Z方向の端面は、トランスシールド210の底壁部211と接している。トランスシールド210の底壁部211の+Y方向の端部から+Z方向へ延在する第1側壁部212および底壁部211の−Y方向の端部から+Z方向へ延在する第2側壁部213は、トランスケース200の側壁201とトランス24bとの隙間に充填された放熱性樹脂240に埋設されている。
これにより、コイル233で発生した熱を、上部コア231、トランスシールド210(具体的には、底壁部211、第1側壁部212および第2側壁部213)および放熱性樹脂240を介して、仕切り部材101に伝達することができる。そのため、トランス24bを適切に冷却することができる。
なお、トランスシールド210(具体的には、第1側壁部212および第2側壁部213)は、下部コア232の下面(+Z方向の端面)およびトランスケース200(側壁201)に接触しないように構成される。これにより、図4Eに示すように、トランスシールド210を上部コア231よりも−Z方向側から+Z方向へ(上方から下方へ)上部コア231に被せることが容易となる。
以上説明したように、本実施形態では、第1の端部がトランス24bに接続された電力線140と、電力線140に沿って延在する中間部219、第5側壁部220および第6側壁部221を有するトランスシールド210と、を備える。
これにより、電力線140にノイズの流出を防止するシールドを設けることなく、電力線140のノイズが他の電力線に干渉することを防止することができる。そのため、電力線140が大型化するのを抑制することができ、電源装置1の小型化を図ることが可能となる。
特に、トランスシールド210を、良好な導電性および良好な熱伝導性を有する部材で構成することにより、電力線140のノイズシールド、およびトランス24bの放熱を、トランスシールド210単体で実現可能に構成される。これにより、電力線140のノイズシールド用の部材とトランス24bの放熱用の部材とを別々に構成する場合に比べ、固定部(固定点)を少なくすることも可能となる。
本実施形態では、トランス24bを高電圧側の第1空間102内に格納し、2次側整流回路24cを低電圧側の第2空間103内に格納している。そして、トランス24bと2次側整流回路24cとを接続する電力線140と、トランスシールド210とが、仕切り部材101の孔105に挿通される。そのため、孔105を小さなものとすることができ、第1空間と第2空間とを適切に区分けすることが可能となる。
本実施形態では、トランス24bは、高電圧基板120の台座と一体的に形成され、かつ、+Z方向の端部が開口したトランスケース200内に格納され、トランス24bとトランスケース200との隙間に放熱性樹脂240が充填される。すなわち、放熱性樹脂240は、仕切り部材101と直に接している。そのため、トランス24bで発生した熱を、放熱性樹脂240を介して仕切り部材101に伝達することができ、トランス24bを適切に冷却することができる。
本実施形態では、トランス24bは、上部コア231と、下部コア232と、上部コア231および下部コア232に囲まれたコイル233とを有する。そして、下部コア232の+Z側面は、仕切り部材101と直に接している。そのため、コイル233で発生した熱を、下部コア232を介して仕切り部材101に伝達することができる。
また、トランスシールド210の底壁部211は、上部コア231の−Z側面に直に接しており、底壁部211の+Y方向の端部および−Y方向の端部に設けられた第1側壁部212および第2側壁部213は、放熱性樹脂240に埋設されている。そのため、コイル233で発生した熱を、上部コア231、トランスシールド210および放熱性樹脂240を介して仕切り部材101に伝達することができる。よって、本実施形態によれば、トランス24bを適切に冷却することができる。
なお、上述の実施形態では、電力線140およびトランスシールド210が仕切り部材101の孔105に挿通されるものを例に説明を行ったが、これに限定されない。トランスと2次側整流回路とが同一空間内に格納される場合にも、トランスと2次側整流回路とを接続する電力線を取り囲むようにシールド部材を配設することで、トランスと2次側整流回路とを接続する電力線のノイズが他の電力線と干渉することを適切に防止することができる。
また、トランスと2次側整流回路とが同一基板上に実装し、トランスと2次側整流回路とが配線パターンにより接続される場合にも、トランスと2次側整流回路とを接続する配線パターンの表面を取り囲むようにシールド部材を配設することで、トランスと2次側整流回路とを接続する配線パターンのノイズが他の電力線と干渉することを適切に防止することができる。
また、上述の実施形態では、トランスと2次側整流回路とを接続する電力線を例に説明を行ったが、これに限定されず、電力変換装置における要素同士を電気的に接続する電力線に適用可能であることは当然である。
(平滑コンデンサの共用構造)
図5A、図5Bおよび図5Cを参照して、コンデンサ50の機能について説明する。図5A、図5Bおよび図5Cは、電源装置1の構成を示す回路ブロック図である。なお、図5A、図5Bおよび図5Cにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
図5A、図5Bおよび図5Cを参照して、コンデンサ50の機能について説明する。図5A、図5Bおよび図5Cは、電源装置1の構成を示す回路ブロック図である。なお、図5A、図5Bおよび図5Cにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
上述のとおり、充電器20において、2次側整流回路24c以外の要素は、高電圧がかかる第1回路部分6に含まれるものであり、第1空間102内に配置される。
一方、充電器20の2次側整流回路24cと、コンデンサ50と、電力変換部60とは、いずれも低電圧がかかる第2回路部分7に含まれるものである。
上述のとおり、第1回路部分6を格納する第1空間102の絶縁等級と、第2回路部分7を格納する第2空間103の絶縁等級とは、互いに異なる。具体的には、第1空間102の絶縁等級は、第2空間103の絶縁等級よりも高い。
充電器20の2次側整流回路24cと、コンデンサ50と、電力変換部60とは、いずれも第2空間103内の低電圧基板130上に実装されており、互いに近接配置されている。
コンデンサ50は、充電器20の2次側整流回路24cとバッテリー3とを電気的に接続する電力線上に設けられている。コンデンサ50は、電力変換部60の入力側に設けられている。
電源装置1において、外部電源2からの電力をバッテリー3に充電する動作と、バッテリー3の電力を用いてモーター5を駆動する動作とは、排他的な動作である。換言すると、充電器20と、電力変換部60とは、同時に動作しない。
図5Bは、外部電源2からの電力をバッテリー3に充電する動作状態を示している。外部電源2からの電力をバッテリー3に充電する場合、充電器20の2次側整流回路24cからの電力は、コンデンサ50で平滑化された上で、バッテリー3に出力される。
図5Cは、バッテリー3からの電力でモーター5を駆動する動作状態を示している。バッテリー3からの電力でモーター5を駆動する場合、バッテリー3からの電力は、コンデンサ50で平滑化された上で、電力変換部60に入力される。
以上説明したように、本実施形態によれば、外部電源2からの電力をバッテリー3に充電する場合、コンデンサ50を、充電器20の2次側整流回路24cの出力側の平滑コンデンサとして用いることができる。また、バッテリー3からの電力でモーター5を駆動する場合、コンデンサ50を、電力変換部60の入力側の平滑コンデンサとして用いることができる。
そのため、コンデンサ50を、充電器20の2次側整流回路24cの出力側の平滑コンデンサおよび電力変換部60の入力側の平滑コンデンサとして共用化することができ、平滑コンデンサの配置スペースを縮小化することができる。
また、本実施形態によれば、コンデンサ50の容量は、充電器20の2次側整流回路24cからの電力を平滑化するのに必要とされる容量と、電力変換部60への電力を平滑化するのに必要とされる容量との合計より小さい。
具体的には、コンデンサ50の容量は、充電器20の2次側整流回路24cからの電力を平滑化するのに必要とされる容量と、電力変換部60への電力を平滑化するのに必要とされる容量とのうち、大きい方の容量とすることができる。このようにすれば、コンデンサ50の容量を必要最低限な容量とすることができる。
また、コンデンサ50は、低電圧がかかる第2回路部分7に設けられているため、耐圧強度が過剰となることを好適に抑制することができる。
また、本実施形態では、充電器20の2次側整流回路24cと、コンデンサ50と、電力変換部60とが、いずれも第2空間103内に配置されている。そのため、充電器20の2次側整流回路24cからコンデンサ50までの配線、および、コンデンサ50から電力変換部60までの配線を短くすることができる。
こうすることで、コンデンサ50として、比較的小容量のものを用いて、充電器20の2次側整流回路24cの出力側の平滑コンデンサおよび電力変換部60の入力側の平滑コンデンサとしての役割を満足させることができる。
特に、本実施形態では、充電器20の2次側整流回路24cと、コンデンサ50と、電力変換部60とが、いずれも低電圧基板130上に実装されている。これにより、充電器20の2次側整流回路24c、コンデンサ50および電力変換部60を近接配置することができる。そのため、充電器20の2次側整流回路24cからコンデンサ50までの配線、および、コンデンサ50から電力変換部60までの配線を、より短くすることができる。
なお、上述の実施形態では、コンデンサ50が低電圧基板130上に実装されるものを例に説明を行ったが、これに限定されない。コンデンサ50は、低電圧基板130とは別体の基板に実装されてもよい。さらに、充電器20の2次側整流回路24c、コンデンサ50、および電力変換部60についても、低電圧基板130とは別体の基板に実装されてもよい。
(DC/DC変換器のコイルおよびその周辺の構成)
図6A、図6Bおよび図6Cを参照して、DC/DC変換部40のコイル42およびその周辺の構成について説明する。図6Aは、コイル42およびその周辺の構成を示す斜視図である。図6Bは、コイル42よりも+Z方向側から−Z方向を見た図である。図6Cは、図6Bの6C−6C断面図である。図6A〜図6Cには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図4A〜図4Eと共通のものである。なお、図6A〜図6Cにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
図6A、図6Bおよび図6Cを参照して、DC/DC変換部40のコイル42およびその周辺の構成について説明する。図6Aは、コイル42およびその周辺の構成を示す斜視図である。図6Bは、コイル42よりも+Z方向側から−Z方向を見た図である。図6Cは、図6Bの6C−6C断面図である。図6A〜図6Cには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、図4A〜図4Eと共通のものである。なお、図6A〜図6Cにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
図6Aおよび図6Bに示すように、低電圧基板130の+Z側面に、制御基板160(図2を参照)の台座300が配される。なお、低電圧基板130の+Z側面には、上述のとおり、樹脂の絶縁層が被膜されている。
コイル42を格納するケース310が、台座300と一体的に、台座300から+Y方向へ突出して設けられている。台座300およびケース310はともに樹脂製である。
台座300には、第1制御部70(図2を参照)を構成する各種半導体部品および第2制御部80(図2を参照)を構成する各種半導体部品が実装される制御基板160(図2を参照)が搭載される。
ここで、台座300および低電圧基板130には、位置決め用のガイド孔が設けられている。そして、位置決めピン(不図示)が、台座300のガイド孔および低電圧基板130のガイド孔の両方に挿通される。これにより、台座300は、低電圧基板130に対して位置決めされる。
また、制御基板160および仕切り部材101にも、位置決め用のガイド孔が設けられている。上述の位置決めピンがこれらのガイド孔にも挿通されることで、仕切り部材101、低電圧基板130、台座300および制御基板160が位置決めされる。
なお、1つの位置決めピンが、仕切り部材101、低電圧基板130、台座300および制御基板160のそれぞれのガイド孔の全てに挿通される構成に限らなくても良い。例えば、第1の位置決めピンを、台座300のガイド孔と制御基板160のガイド孔とに挿通させることで、台座300を制御基板160に対して位置決めするとともに、第2の位置決めピンを、制御基板160のガイド孔と低電圧基板130のガイド孔とに挿通させることで、制御基板160を低電圧基板130に対して位置決めしても良い。つまり、台座300は、制御基板160を介して低電圧基板130に対して位置決めされても良い。
ケース310の−Z方向の端部および+Z方向の端部はともに開口している。ケース310は、側壁311(第1側壁311a、第2側壁311b、第3側壁311cおよび第4側壁311d)を有している。第1側壁311a、第2側壁311b、第3側壁311cおよび第4側壁311dにより、これらの側壁に囲まれた空間312が形成される。
図6Cに示すように、側壁311の−Z側面である底面313は、低電圧基板130と接している。底面313は、低電圧基板130と接着剤により接着されている。第1側壁311a、第2側壁311bおよび第3側壁311cの−Z方向の端部側には、空間312に向かって突出するリブ314(第1リブ314a、第2リブ314bおよび第3リブ314c)が形成されている。
コイル42は、空間312の内部に配置され、ケース310に対して位置決めされる。より具体的には、コイル42は、第1リブ314a、第2リブ314bおよび第3リブ314cによって四辺をガイドされ、ケース310に対して位置決めされる。
以上の構成により、コイル42は、ケース310、台座300および制御基板160を介して低電圧基板130に対して位置決めされる。
コイル42とケース310の側壁311との隙間には、放熱性樹脂315が充填される。コイル42は、上部コア42aと、下部コア42bと、上部コア42aおよび下部コア42bに囲まれたコイル本体42cとを備える。
下部コア42bの−Z側面は、低電圧基板130と直に接している。そのため、コイル本体42cで発生した熱は、下部コア42bに伝達され、さらに下部コア42bと直に接している低電圧基板130に伝達される。
また、コイル本体42cで発生した熱は、上部コア42aに伝達され、さらに放熱性樹脂315を介して低電圧基板130に伝達される。そのため、コイル42を適切に冷却することができる。
図6Aおよび図6Bに示すように、コイル42の−Y方向の端部から、電力線320および電力線321が−Y方向に延びている。換言すると、電力線320の第1の端部および電力線321の第1の端部は、それぞれコイル42に接続されている。電力線320および電力線321は、放熱性樹脂315に埋設されている。なお、電力線320および電力線321の両方を放熱性樹脂315に埋設するのではなく、電力線320および電力線321の一方のみを放熱性樹脂315に埋設しても良い。
以上説明したように、本実施形態では、低電圧基板130に固定され、かつ、制御基板160が搭載される台座300と、台座300に一体的に設けられ、かつ、コイル42を取り囲むとともに低電圧基板130と接する側壁311を有するケース310とを備え、台座300は低電圧基板130に対して位置決めされ、かつ、コイル42はケース310に対して位置決めされる。
そのため、コイル42と低電圧基板130とを位置決めする機構を設けることなく、コイル42を低電圧基板130に対して位置決めすることができる。
本実施形態では、コイル42は、低電圧基板130と直に接している。具体的には、コイル42の下部コア42bの−Z側面が、低電圧基板130の+Z側面に被膜された絶縁層と直に接している。これにより、コイル42と低電圧基板130との絶縁を確保しつつ、コイル42で発生した熱を低電圧基板130に伝達することができる。そのため、コイル42を適切に冷却することができる。
本実施形態では、コイル42とケース310の側壁311との間の隙間には、放熱性樹脂315が充填される。そのため、コイル42で発生した熱を、放熱性樹脂315を介して低電圧基板130に伝達することができる。そのため、コイル42を適切に冷却することができる。
本実施形態では、台座300は、低電圧基板130に対して位置決めされている。特に、台座300に位置決めピンを設ける構成とした場合、台座300により、制御基板160および低電圧基板130を位置決め可能になる。そのため、制御基板160と低電圧基板130間の位置ずれ誤差を低減することができる。
本実施形態では、ケース310の側壁311には、コイル42に向かって突出し、コイル42と接することでコイル42を位置決めするリブ314が設けられている。そのため、側壁311にリブ314を設けるという簡易な構成で、コイル42をケース310に対して適切に位置決めすることができる。
本実施形態では、コイル42に第1の端部が接続された電力線320および電力線321の少なくとも一方が放熱性樹脂315に埋設されている。そのため、電力線320および電力線321の少なくとも一方で発生した熱の放熱性を高めることができるとともに、電力線320および電力線321の少なくとも一方を固定することができる。
(電流センサおよびその周辺の構成)
図7A、図7B、図7Cおよび図7Dを参照して、電流センサ90およびその周辺の構成について説明する。図7A〜図7Dには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、上述のものと共通のものである。なお、図7A〜図7Dにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
図7A、図7B、図7Cおよび図7Dを参照して、電流センサ90およびその周辺の構成について説明する。図7A〜図7Dには、便宜上、X軸、Y軸およびZ軸が描かれている。X軸、Y軸およびZ軸は、上述のものと共通のものである。なお、図7A〜図7Dにおいて、説明と直接関係のない構成は省略している。
図7Aは、電流センサ90およびその周辺の構成を示す斜視図である。図7Bは、電流センサ90およびその周辺の構成を示す平面図である。図7Aに示すように、第2カバー部材101bは、仕切り部材101の+Z側面に固定される。第2カバー部材101bは、モーター5(図2を参照)との固定に用いられる複数の固定部402を有する。
上述のとおり、仕切り部材101と第2カバー部材101bとに囲まれた第2空間103(図2を参照)には、低電圧の第2回路部分7(図2を参照)が格納されている。
第2カバー部材101bは、XY平面に延在する壁部400を有する。壁部400には、第2空間103と外部空間とを連通する開口部401が設けられている。壁部400から、壁部410が+Z方向へ突出している。すなわち、壁部410は、壁部400から外部空間へ向かって突出している。
壁部410は、X方向に延在する第1壁部411、第1壁部411の+X方向の端部から+Y方向に延在する第2壁部412、第1壁部411の−X方向の端部から+Y方向に延在する第3壁部413、および、第2壁部412の+Y方向の端部と第3壁部413の+Y方向の端部とを連結する第4壁部414を含む。
壁部410(第1壁部411、第2壁部412、第3壁部413および第4壁部414)に囲まれた第3空間415に、XY平面に延在する壁部420が設けられている。壁部420は、壁部400および壁部410と一体的に形成されている。なお、壁部420を壁部400および壁部410とは別部材とし、第2カバー部材101bに固定するようにしてもよい。
電流センサ90は、壁部420の+Z側面に固定される。上述のとおり、電流センサ90は、電力変換回路60から出力され、モーター5に供給される電力の電流値を検出するセンサである。
図7Cも合わせて参照して、電流センサ90について詳細に説明する。図7Cは、図7Bの7C−7C断面図である。電流センサ90は、本体部91と、固定部92と、本体部91をZ方向に貫通する第1孔93、第2孔94および第3孔95とを有する。第1孔93、第2孔94および第3孔95は、X方向に並んで設けられている。
上述のとおり、低電圧基板130には、モーター5に電力を供給するための電力変換回路60が実装されている。電力変換回路60から出力された三相交流電流は、低電圧基板130の+Z側面から+Z方向へ突出したバスバー430a、バスバー430bおよびバスバー430cから出力される。
図7Cに示すように、モーター5は、壁部410の+Z側面と密着するように載置され、第2カバー部材101bに対して固定される。壁部410の+Z側面には、Oリングが配置されており、壁部410で囲まれた第3空間415を密閉する。
モーター5から、バスバー5a、バスバー5bおよびバスバー5cが突出している。バスバー5aは、第1孔93に挿通される。バスバー5bは、第2孔94に挿通される。バスバー5cは、第3孔95に挿通される。バスバー5aは、バスバー430aと固定される。バスバー5bは、バスバー430bと固定される。バスバー5cは、バスバー430cと固定される。
電流センサ90が壁部420の+Z側面に固定されるため、電流センサ90と低電圧基板130との距離を確保することができる。これにより、低電圧基板130上に実装された回路において発生するノイズが電流センサ90に影響を及ぼすのを好適に防止し得る。そのため、電流センサ90の精度を良好なものとすることができる。
図7Dを参照して、配線の取り回しについて説明する。図7Dは、図7Bの7D−7D断面図である。図7Dに示すように、電源装置1とモーター5とを電気的に接続する信号線5dが設けられる。信号線5dの第1の端部はモーター5と接続され、信号線5dの第2の端部は電源装置1と接続される。
電源装置1とモーター5とを固定して一体化するにあたり、信号線5dの第1の端部がモーター5と接続され、信号線5dの第2の端部が電源装置1と接続された状態で、電源装置1とモーター5とが固定される。そのため、信号線5dとして比較的長い配線が用いられる。
本実施形態では、図7Dに示すように、モーター5が電源装置1に固定された状態で、モーター5を制御するための信号線5dは、壁部420の+Z側面に載置される。そのため、信号線5dが第2空間103に進入して、第2空間103内に配置された他の電気部品と接触することが防止される。
以上説明したように、本実施形態では、第2カバー部材101bは、第2空間103と外部空間とを連通する開口部401が設けられた壁部400と、壁部400から外部空間へ向かって突出し、かつ、開口部401を取り囲む壁部410と、を有する。そして、電力変換回路60から出力される電力の電流値を検出する電流センサ90が、壁部410に囲まれた第3空間415内に配置される。
これにより、電流センサ90と低電圧基板130との距離を確保することができる。そのため、低電圧基板130上に実装された回路において発生するノイズが電流センサ90に影響を及ぼすのを好適に防止し得る。そのため、電流センサ90の精度を良好なものとすることができる。
本実施形態では、壁部410から第3空間415へ向かって突出し、XY平面に延在する壁部420が設けられており、電流センサ90は、壁部420に固定される。そのため、電流センサ90が移動するのを防止することができる。
本実施形態では、電流センサ90は、壁部420の+Z側面、すなわち、外部空間側に配置される。そのため、外部空間側から、電流センサ90を壁部420に固定することができる。
本実施形態では、壁部420は、第2カバー部材101bの一部であり、壁部400および壁部410の少なくとも一方と一体的に形成される。そのため、壁部420が脱落するのを抑制することができる。
本実施形態では、壁部420に、信号線5dが載置される。そのため、信号線5dが第2空間103に進入して、第2空間103内に配置された他の電気部品と接触するのを防止することができる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。また、上述の実施形態および変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。
本開示に係る電圧変換装置によれば、小型化を図ることができ、電気自動車(EV)に好適に用いられる。
1 電源装置
2 外部電源
3 バッテリー
4 負荷
5 モーター
5a バスバー
5b バスバー
5c バスバー
5d 信号線
6 第1回路部分
7 第2回路部分
8 1次側回路
10 ACフィルタ部
20 充電器
21 整流部
22 力率改善部
22a コイル
22b スイッチング素子
22c ダイオード
23 コンデンサ
24 DC/DC変換部
24a インバータ
24b トランス
24c 2次側整流回路
24d スイッチング素子
24e 送電コイル
24f 受電コイル
24g スイッチング素子
30 コンデンサ
40 DC/DC変換部
41 スイッチング素子
42 コイル
42a 上部コア
42b 下部コア
42c コイル本体
43 コンデンサ
50 コンデンサ
60 電力変換部
70 第1制御部
80 第2制御部
90 電流センサ
91 本体部
92 固定部
93 第1孔
94 第2孔
95 第3孔
100 筐体
101 仕切り部材
101a 第1カバー部材
101b 第2カバー部材
102 第1空間
103 第2空間
104 放熱フィン
105 孔
110 ACフィルタ基板
120 高電圧基板
130、130A 低電圧基板
131 コネクタ
132、132A 配線パターン
133、133A 配線パターン
134、134A 配線パターン
135、135A 配線パターン
136 コネクタ
137 第1基板
138 第2基板
139 第3基板
140 電力線
150 信号線
160 制御基板
161 コネクタ
162 配線パターン
163 配線パターン
164 配線パターン
200 トランスケース
201 側壁
202 空間
210 トランスシールド
211 底壁部
212 第1側壁部
213 第2側壁部
214 第3側壁部
215 開口部
216 第1固定部
217 第4側壁部
218 第2固定部
219 中間部
220 第5側壁部
221 第6側壁部
231 上部コア
232 下部コア
233 コイル
240 放熱性樹脂
300 台座
310 ケース
311 側壁
311a 第1側壁
311b 第2側壁
311c 第3側壁
311d 第4側壁
312 空間
313 底面
314 リブ
314a 第1リブ
314b 第2リブ
314c 第3リブ
315 放熱性樹脂
320 電力線
321 電力線
400 壁部
401 開口部
402 固定部
410 壁部
411 第1壁部
412 第2壁部
413 第3壁部
414 第4壁部
415 第3空間
420 壁部
430a バスバー
430b バスバー
430c バスバー
2 外部電源
3 バッテリー
4 負荷
5 モーター
5a バスバー
5b バスバー
5c バスバー
5d 信号線
6 第1回路部分
7 第2回路部分
8 1次側回路
10 ACフィルタ部
20 充電器
21 整流部
22 力率改善部
22a コイル
22b スイッチング素子
22c ダイオード
23 コンデンサ
24 DC/DC変換部
24a インバータ
24b トランス
24c 2次側整流回路
24d スイッチング素子
24e 送電コイル
24f 受電コイル
24g スイッチング素子
30 コンデンサ
40 DC/DC変換部
41 スイッチング素子
42 コイル
42a 上部コア
42b 下部コア
42c コイル本体
43 コンデンサ
50 コンデンサ
60 電力変換部
70 第1制御部
80 第2制御部
90 電流センサ
91 本体部
92 固定部
93 第1孔
94 第2孔
95 第3孔
100 筐体
101 仕切り部材
101a 第1カバー部材
101b 第2カバー部材
102 第1空間
103 第2空間
104 放熱フィン
105 孔
110 ACフィルタ基板
120 高電圧基板
130、130A 低電圧基板
131 コネクタ
132、132A 配線パターン
133、133A 配線パターン
134、134A 配線パターン
135、135A 配線パターン
136 コネクタ
137 第1基板
138 第2基板
139 第3基板
140 電力線
150 信号線
160 制御基板
161 コネクタ
162 配線パターン
163 配線パターン
164 配線パターン
200 トランスケース
201 側壁
202 空間
210 トランスシールド
211 底壁部
212 第1側壁部
213 第2側壁部
214 第3側壁部
215 開口部
216 第1固定部
217 第4側壁部
218 第2固定部
219 中間部
220 第5側壁部
221 第6側壁部
231 上部コア
232 下部コア
233 コイル
240 放熱性樹脂
300 台座
310 ケース
311 側壁
311a 第1側壁
311b 第2側壁
311c 第3側壁
311d 第4側壁
312 空間
313 底面
314 リブ
314a 第1リブ
314b 第2リブ
314c 第3リブ
315 放熱性樹脂
320 電力線
321 電力線
400 壁部
401 開口部
402 固定部
410 壁部
411 第1壁部
412 第2壁部
413 第3壁部
414 第4壁部
415 第3空間
420 壁部
430a バスバー
430b バスバー
430c バスバー
Claims (7)
- 放熱基板と、
発熱部品と、
前記放熱基板に固定され、かつ、所定の部品が搭載される台座と、
前記台座に一体的に設けられ、かつ、前記発熱部品を取り囲むとともに前記放熱基板と接する側壁を有するケースと、を備え、
前記台座は前記放熱基板に対して位置決めされ、かつ、前記発熱部品は前記ケースに対して位置決めされる、
電力変換装置。 - 前記発熱部品は、前記放熱基板と直に接している、
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記発熱部品と前記側壁との隙間には、放熱性樹脂が充填されている、
請求項1または2に記載の電力変換装置。 - 前記台座は、前記所定の部品を介して前記放熱基板に対して位置決めされる、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記所定の部品は、電子部品が実装される基板である、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記側壁には、前記発熱部品に向かって突出し、前記発熱部品と接することで前記発熱部品を位置決めする突出部が設けられている、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記発熱部品に接続された電力線をさらに備え、
前記電力線は、前記放熱性樹脂に埋設される、
請求項1〜6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 |
---|---|---|---|
JP2018193043A JP2020061890A (ja) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018193043A JP2020061890A (ja) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 電力変換装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020061890A true JP2020061890A (ja) | 2020-04-16 |
Family
ID=70220409
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2018193043A Pending JP2020061890A (ja) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 電力変換装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2020061890A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024166200A1 (ja) * | 2023-02-07 | 2024-08-15 | 住友電気工業株式会社 | 電力変換器 |
-
2018
- 2018-10-12 JP JP2018193043A patent/JP2020061890A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024166200A1 (ja) * | 2023-02-07 | 2024-08-15 | 住友電気工業株式会社 | 電力変換器 |
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RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20191021 |