JP3689087B2 - Power converter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両などの移動体に搭載される電力変換器、特にインバータの構成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両には各種の交流電動機が搭載されるようになり、車両に搭載されたバッテリからインバータ(以下、電力変換器と称す)によりAC電力を得て電動機に供給している。電動機は電力変換器をPWM制御することによりトルク制御などが行われるため、制御内容が異なる複数の交流電動機を使用する場合には制御内容の差に応じた数の電力変換器を必要とすることになる。一方、車両に搭載される機器類は小型軽量化が要求されるため、このような電力変換器も冷却方式を液冷方式とすると共に、二組の電力変換器をヒートシンクに一体化して装着する試みがなれている。
【0003】
このように二組の電力変換器を一体化した構成としては、車両用の電力変換器ではないが特許文献1にその構成が開示されている。この公報に開示された一体化構成は、同文献の第9図に示されているように、一個の水冷ヒートシンクの両面に二台の電力変換器を設けるようにしたものである。また特許文献2には二組の電力変換器にDC電力を供給する正負の母線間に平滑用のコンデンサが接続され、電力変換器からコンデンサまでの高周波インピーダンスを電源からコンデンサまでの高周波インピーダンスより小さくすることにより、平滑用のコンデンサを二組のインバータが共用化することが開示されている。
【0004】
上記の従来例の内、特許文献1に開示されているような二組の電力変換器を一体化するものにおいては、二組の電力変換器のそれぞれに電源入力端子を設けるのが通常であり、特許文献1においてもヒートシンクの両面に設けられたインバータのそれぞれに電源入力端子とコンデンサとが実装されていることが同文献の第14図などと上記の第9図との対比から判定できる。また、特許文献2に開示された内容からは平滑用のコンデンサは共用されているが二組のインバータはそれぞれが独立した構成であり、それぞれが電源入力端子を有しているものと判定でき、従って、平滑用のコンデンサは二組のインバータから独立して別体として設けられると判定できる。
【0005】
【特許文献1】
特開平09−107683号公報(第3頁、第6頁、第9図、第14図)
【特許文献2】
特開2002−51566号公報(第4頁、第6頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、車両に搭載される機器類は小型軽量化が要求されるが、電力変換器の冷却を液冷方式とし、二組の電力変換器を一体化しただけでは充分に小型化されたとはいえず、電気制御装置を多数搭載する車両においては作業性と信頼性とを向上するために、電力変換器に対する配線も可能な限り簡素化する必要がある。また、振動の大きな車両に搭載するためには耐振性を加味した構成とする必要がある。
【0007】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、複数の電力変換器を使用する車両に対し、小型軽量であり、配線作業が容易で耐振性に優れた電力変換装置を得ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電力変換装置は、内部に冷却液通路を有する液冷型のヒートシンクと、ヒートシンクの両面に装着され、それぞれが半導体モジュールと制御回路と平滑用のコンデンサとを有する二組の電力変換器とを備え、二組の電力変換器の内、一方の電力変換器には電源から電力供給を受ける入力端子を有しており、他方の電力変換器は二組の電力変換器の間を接続する電源ラインから電力供給を受けるように構成し、前記ヒートシンクは、内部に一対の櫛形冷却フィンが噛み合うように配列されており、相隣る前記冷却フィン間に前記冷却液通路が形成されると共に、相対向する辺の外部に取付脚を有しており、前記冷却フィンは、前記取付脚が設けられた前記相対向する辺の一方の辺から他方の辺に向かって延長されるように形成されたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1ないし図5は、この発明の実施の形態1による電力変換装置を説明するもので、図1は外部構成を示す斜視図、図2はカバーを外した状態の内部構成の一部を示す斜視図、図3は、図2からコンデンサを外した状態を示す斜視図、図4は図3におけるA−A部の断面を示す断面図、図5は、図4を斜視図として示したものである。
【0010】
図1に示すように、この実施の形態による電力変換装置は、詳細は後述するヒートシンク1の上面に第一の電力変換器2を、また、ヒートシンク1の下面には第二の電力変換器3を装着したものである。ヒートシンク1には後述の図7で説明するような冷却液通路が内面に設けられており、冷却液の取り入れと排出のためのニップル4が設けられている。また、ヒートシンク1の相対向する辺には図示しない車両の取り付け部材に電力変換装置を取り付けるための取付脚1cが例えば片側に三脚ずつ設けられている。
【0011】
上記したようにヒートシンク1の一方の面には第一の電力変換器2が、また、他方の面には第二の電力変換器3が取り付けられているが、それぞれの電力変換器2または3にはカバー5が設けられており、カバー5の内部には図2〜5に示すように、インバータを構成する半導体モジュール6などが配設されると共に、一方の電力変換器には半導体モジュール6の動作に伴うリップルを吸収するためのコンデンサ7(図2参照)が取り付けられている。そして、第一の電力変換器2の側面には第一の電力変換器2と第二の電力変換器3との共通の入力端子8を有するコネクタ9が設けられ、図示しないバッテリなど直流電源からの入力は入力端子8からコンデンサ7の正負の電極に接続されると共に、第一の電力変換器2と第二の電力変換器3とに分配されるように構成されている。
【0012】
具体的な構成としては、例えば第一の電力変換器2側にコンデンサ7が設けられている場合にはコネクタ9も第一の電力変換器2側に設けられ、第一の電力変換器2は半導体モジュール6と、その制御回路と、コンデンサ7、および、フィードバック制御するための電流検出手段など、電力変換器としてのインバータの構成に必要な全部品を内蔵させて電力変換器を構築する。第二の電力変換器3側は入力端子とコンデンサとを除く全部品で電力変換器を構築し、第一の電力変換器2に設けられたコネクタ9内に第二の電力変換器3と第一の電力変換器2とを接続する電源ラインが設けられ、電力変換装置の組み付け時において第二の電力変換器3はこの電源ラインを介して第一の電力変換器2側に設けられた入力端子8およびコンデンサ7とに接続される。なお、必要に応じて第二の電力変換器3側にもコンデンサ7を内蔵することができ、共用化するのは入力端子8を有するコネクタ9のみとすることもできる。
【0013】
このように、この実施の形態による電力変換装置では二組の電力変換器を一つのヒートシンクに装着したものにおいて、一方の電力変換器に入力端子8を有するコネクタ9とコンデンサ7とを設け、コネクタ9内に設けられた電源ラインにより他方の電力変換器がコンデンサ7および入力端子8と接続されるようにしたので、車両に組み付けるとき、電源となるバッテリからの配線ケーブルと接続作業とを半減することができ、また、一方の電力変換器に内蔵されたコンデンサを共用するので他方の電力変換器にはコンデンサを設ける必要がなく、製造原価と重量とを低減することが可能になるものである。
【0014】
図6と図7とはこの発明の実施の形態1による電力変換装置に使用するヒートシンクを説明するもので、図6は外観を示す斜視図、図7は内部の構成を示す斜視図である。ヒートシンク1は上蓋10とヒートシンク本体1aとからなり、ヒートシンク本体1aには複数の冷却フィン1bにより区切られた冷却液通路1dが設けられ、一方のニップル4から流入する冷却液は冷却液通路1dを巡回して他方のニップル4から排出され、ヒートシンク本体1aに上蓋10を取り付けることにより冷却液通路1dは密閉されるように構成されている。
【0015】
冷却フィン1bは図7に示すように、取付脚1cが設けられた相対向する辺の一方の辺から他方の辺に向かって延長される一対の櫛形の冷却フィン1bが噛み合うように配列され、一方の冷却フィン1bの先端と他方の冷却フィン1bの根元との間に隙間を設けることにより、対向する櫛形の冷却フィン1bの間に冷却液通路1dが形成されるように構成されている。
【0016】
冷却フィン1bをこのように設けることにより、ヒートシンク本体1aの取付脚1cが設けられた相対向する辺間の断面二次モーメントを大きくすることができて、冷却フィン1bをヒートシンク本体1aの強度メンバとして機能させることができ、ヒートシンク1の耐振性、ひいては電力変換装置の耐振性を向上させることができると共に、例えばダイカストで作られるヒートシンク本体1aと上蓋10とを薄肉化して軽量化を図ることが可能になるものである。
【0017】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の電力変換装置によれば、内部に冷却液通路を有する液冷型のヒートシンクと、ヒートシンクの両面に装着され、それぞれが半導体モジュールと制御回路と平滑用のコンデンサとを有する二組の電力変換器とを備え、二組の電力変換器の内、一方の電力変換器には電源から電力供給を受ける入力端子を有しており、他方の電力変換器は二組の電力変換器の間を接続する電源ラインから電力供給を受けるように構成し、前記ヒートシンクは、内部に一対の櫛形冷却フィンが噛み合うように配列されており、相隣る前記冷却フィン間に前記冷却液通路が形成されると共に、相対向する辺の外部に取付脚を有しており、前記冷却フィンは、前記取付脚が設けられた前記相対向する辺の一方の辺から他方の辺に向かって延長されるように形成されたので、電源となるバッテリからの配線ケーブルと接続作業とを半減することができ、軽量化と共に作業性の良好な電力変換装置を得ることができる。加えて、ヒートシンク本体の取付脚が設けられた相対向する辺間の断面二次モーメントを大きくすることができて、冷却フィンをヒートシンク本体の強度メンバとして機能させることができ、ヒートシンクの耐振性、ひいては電力変換装置の耐振性を向上させることができると共に、例えばダイカストで作られるヒートシンク本体と上蓋とを薄肉化して軽量化を図ることが可能になるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による電力変換装置の外部構成を示す斜視図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による電力変換装置の内部構成の一部を示す斜視図である。
【図3】 この発明の実施の形態1による電力変換装置の内部構成の一部を示す斜視図である。
【図4】 この発明の実施の形態1による電力変換装置の断面図である。
【図5】 この発明の実施の形態1による電力変換装置を断面した状態の斜視図である。
【図6】 この発明の実施の形態1による電力変換装置に使用するヒートシンクの外観を示す斜視図である。
【図7】 この発明の実施の形態1による電力変換装置に使用するヒートシンクの内部構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 ヒートシンク、1a ヒートシンク本体、1b 冷却フィン、
1c 取付脚、1d 冷却液通路、2 第一の電力変換器、
3 第二の電力変換器、4 ニップル、5 カバー、
6 半導体モジュール、7 コンデンサ、8 入力端子、
9 コネクタ、10 上蓋。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration of a power converter, particularly an inverter, mounted on a moving body such as a vehicle.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various AC motors have been mounted on vehicles, and AC power is obtained from a battery mounted on the vehicle by an inverter (hereinafter referred to as a power converter) and supplied to the motor. Since the motor performs torque control by PWM control of the power converter, when a plurality of AC motors with different control contents are used, the number of power converters corresponding to the difference in the control contents is required. become. On the other hand, since the equipment mounted on the vehicle is required to be small and light, such a power converter also uses a liquid cooling method as a cooling method, and two sets of power converters are integrally mounted on a heat sink. There is an attempt.
[0003]
As a configuration in which two sets of power converters are integrated as described above, the configuration is disclosed in
[0004]
Among the conventional examples described above, in the case where two sets of power converters as disclosed in
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-107683 (
[Patent Document 2]
JP 2002-51566 A (4th page, 6th page, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As mentioned above, equipment mounted on the vehicle is required to be small and light, but the power converter is cooled by a liquid cooling system, and the two power converters are integrated to achieve a sufficiently small size. However, in a vehicle equipped with a large number of electric control devices, it is necessary to simplify the wiring to the power converter as much as possible in order to improve workability and reliability. Further, in order to be mounted on a vehicle having a large vibration, it is necessary to have a configuration in consideration of vibration resistance.
[0007]
The present invention has been made to solve such a problem, and obtains a power conversion device that is small and light with respect to a vehicle that uses a plurality of power converters, that is easy in wiring work and excellent in vibration resistance. It is for the purpose.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The power conversion device according to the present invention includes a liquid cooling type heat sink having a cooling liquid passage therein, and two sets of power conversions mounted on both sides of the heat sink, each having a semiconductor module, a control circuit, and a smoothing capacitor. Of the two sets of power converters, one of the power converters has an input terminal for receiving power supply from the power source, and the other power converter is between the two sets of power converters. The heat sink is arranged so that a pair of comb-shaped cooling fins engage with each other, and the coolant passage is formed between the adjacent cooling fins. In addition, mounting legs are provided outside the opposing sides, and the cooling fins extend from one side of the opposing sides provided with the mounting legs toward the other side. Formation The is intended.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 5 illustrate a power conversion apparatus according to
[0010]
As shown in FIG. 1, the power converter according to this embodiment includes a
[0011]
As described above, the
[0012]
As a specific configuration, for example, when the capacitor 7 is provided on the
[0013]
As described above, in the power conversion device according to this embodiment, two sets of power converters are mounted on one heat sink, and the
[0014]
Figure 6 is a and 7 serve to explain the heat sink to be used for power conversion apparatus according to
[0015]
As shown in FIG. 7, the cooling fins 1 b are arranged so that a pair of comb-shaped cooling fins 1 b extending from one side of the opposite sides provided with the mounting
[0016]
By providing the cooling fin 1b in this way, the cross-sectional secondary moment between the opposing sides on which the mounting
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the power conversion device of the present invention, the liquid cooling type heat sink having the cooling liquid passage therein and the both sides of the heat sink are mounted, the semiconductor module, the control circuit, and the smoothing capacitor, respectively. Of the two sets of power converters, one of the power converters has an input terminal for receiving power supply from the power source, and the other power converter has two sets of power converters. A power supply line connected between a pair of power converters is configured to receive power , and the heat sink is arranged so that a pair of comb-shaped cooling fins are engaged with each other, and between adjacent cooling fins. The cooling fluid passage is formed and has mounting legs outside the opposing sides, and the cooling fins are arranged from one side to the other side of the opposing sides where the mounting legs are provided. Heading to Since formed to be extended, it is possible to half the distribution cable and connection work from a power supply battery, it is possible to obtain a good power conversion device workability with lightening. In addition, it is possible to increase the cross-sectional secondary moment between the opposing sides provided with the mounting legs of the heat sink body, the cooling fin can function as a strength member of the heat sink body, As a result, it is possible to improve the vibration resistance of the power conversion device, and it is possible to reduce the weight by reducing the thickness of the heat sink body and the upper lid made of, for example, die casting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a power conversion device according to
FIG. 2 is a perspective view showing a part of the internal configuration of the power conversion device according to
FIG. 3 is a perspective view showing a part of the internal configuration of the power conversion device according to
FIG. 4 is a cross-sectional view of the power conversion device according to
FIG. 5 is a perspective view of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention in a cross-sectional state.
FIG. 6 is a perspective view showing an external appearance of a heat sink used in the power conversion device according to
FIG. 7 is a perspective view showing an internal configuration of a heat sink used in the power conversion device according to
[Explanation of symbols]
1 heat sink, 1a heat sink body, 1b cooling fin,
1c mounting leg, 1d coolant passage, 2 first power converter,
3 Second power converter, 4 nipple, 5 cover,
6 semiconductor modules, 7 capacitors, 8 input terminals,
9 Connector, 10 Upper lid.
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