Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5818754B2 - DC-DC converter device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5818754B2 - DC-DC converter device - Google Patents

DC-DC converter device Download PDF

Info

Publication number
JP5818754B2
JP5818754B2 JP2012179892A JP2012179892A JP5818754B2 JP 5818754 B2 JP5818754 B2 JP 5818754B2 JP 2012179892 A JP2012179892 A JP 2012179892A JP 2012179892 A JP2012179892 A JP 2012179892A JP 5818754 B2 JP5818754 B2 JP 5818754B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit board
converter device
capacitor element
bridge circuit
bus bar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012179892A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014039384A (en
Inventor
秀則 篠原
秀則 篠原
後藤 昭弘
昭弘 後藤
忠彦 千田
忠彦 千田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority to JP2012179892A priority Critical patent/JP5818754B2/en
Priority to PCT/JP2013/069089 priority patent/WO2014027536A1/en
Publication of JP2014039384A publication Critical patent/JP2014039384A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5818754B2 publication Critical patent/JP5818754B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/60Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
    • H10W40/641Snap-on arrangements, e.g. clips
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/01Resonant DC/DC converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • H05K7/1432Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14329Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927Liquid coolant without phase change
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10015Non-printed capacitor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10166Transistor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10651Component having two leads, e.g. resistor, capacitor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本発明は、DC−DCコンバータ装置に関する。   The present invention relates to a DC-DC converter device.

電気自動車やプラグインハイブリッド車は、動力駆動用の高電圧蓄電池でモータ駆動するためのインバータ装置および車両のライトやラジオなどの補機を作動させるための低電圧蓄電池を備えている。このような車両には、高電圧蓄電池から低電圧蓄電池への電力変換または低電圧蓄電池から高電圧蓄電池への電力変換を行うDC−DCコンバータ装置が搭載されている。   An electric vehicle and a plug-in hybrid vehicle include an inverter device for driving a motor with a high-voltage storage battery for driving power and a low-voltage storage battery for operating auxiliary equipment such as a vehicle light and a radio. Such a vehicle is equipped with a DC-DC converter device that performs power conversion from a high voltage storage battery to a low voltage storage battery or power conversion from a low voltage storage battery to a high voltage storage battery.

DC−DCコンバータ装置は、高電圧の直流電流を交流電流に変換する高電圧側スイッチング回路、交流高電圧を交流低電圧に変換するトランス、低電圧交流電圧を直流電流に変換する低電圧スイッチング回路を備えている。また、高電圧側スイッチング回路に入力される入力電流を平滑にするための平滑コンデンサ素子およびノイズフィルタ用コンデンサ素子等の機能の異なるコンデンサ素子を備えている。   The DC-DC converter device includes a high-voltage side switching circuit that converts a high-voltage direct current into an alternating current, a transformer that converts the alternating high voltage into an alternating low voltage, and a low-voltage switching circuit that converts the low-voltage alternating voltage into a direct current. It has. In addition, capacitor elements having different functions such as a smoothing capacitor element and a noise filter capacitor element for smoothing an input current input to the high voltage side switching circuit are provided.

従来のDC−DCコンバータ装置として、トランス、高電圧側スイッチング回路および低電圧側スイッチング回路を構成する電子部品を配線基板上に実装し、この配線基板を、放熱フィンを有する冷却ブロックに固定した構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a conventional DC-DC converter device, a structure in which electronic components constituting a transformer, a high-voltage side switching circuit and a low-voltage side switching circuit are mounted on a wiring board, and the wiring board is fixed to a cooling block having heat radiation fins Is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−143215号公報JP 2005-143215 A

上記特許文献1では、1枚の配線基板上に、DC−DCコンバータ装置を構成するすべての電子部品を配置する構造であるため、広い収納用スペースが必要とされる。また、大出力とするためには、コンデンサ素子等の電子部品として大容量ものを用いる必要があるが、このようにすると、電子部品の重量が増大し、耐振動性あるいは耐衝撃性が低下する。   In the above-mentioned patent document 1, since all the electronic components constituting the DC-DC converter device are arranged on one wiring board, a large storage space is required. In order to obtain a large output, it is necessary to use a large-capacity electronic component such as a capacitor element. However, this increases the weight of the electronic component and decreases the vibration resistance or impact resistance. .

本発明のDC−DCコンバータ装置は、トランスと、トランスの一次側に接続された共振コンデンサ素子と、共振コンデンサ素子を介してトランスの一次側に接続された高電圧側スイッチング回路部と、トランスの二次側に接続された低電圧側スイッチング回路部と、トランス、共振コンデンサ素子、高電圧側スイッチング回路部および低電圧側スイッチング回路部を収納するケース部材と、を備える。
高電圧側スイッチング回路部は、複数のパワー半導体モジュールと、複数のパワー半導体モジュールの各スイッチング素子がブリッジ回路に接続される配線を有するブリッジ回路基板と、ブリッジ回路に入力される直流電流を平滑化する平滑コンデンサ素子と、ノイズフィルタ用コンデンサ素子と、を備える。
平滑コンデンサ素子およびノイズフィルタ用コンデンサ素子はコンデンサケース内に収納され、複数のパワー半導体モジュールはケース部材の底部内面に配置され、コンデンサケースはパワー半導体モジュールの上方に配置され、ブリッジ回路基板は、コンデンサケースの底部と交差する方向に、コンデンサケースとパワー半導体モジュールとに跨るように立ち上げて配置されている。
The DC-DC converter device of the present invention includes a transformer, a resonant capacitor element connected to the primary side of the transformer, a high-voltage side switching circuit unit connected to the primary side of the transformer via the resonant capacitor element, A low-voltage side switching circuit unit connected to the secondary side, and a case member that houses the transformer, the resonant capacitor element, the high-voltage side switching circuit unit, and the low-voltage side switching circuit unit.
The high-voltage side switching circuit section smoothes DC power input to the bridge circuit board having a plurality of power semiconductor modules, a wiring to which each switching element of the plurality of power semiconductor modules is connected to the bridge circuit, and the bridge circuit A smoothing capacitor element and a noise filter capacitor element.
The smoothing capacitor element and the noise filter capacitor element are housed in a capacitor case, a plurality of power semiconductor modules are disposed on the bottom inner surface of the case member, the capacitor case is disposed above the power semiconductor module, and the bridge circuit board is a capacitor In a direction crossing the bottom of the case, it is arranged so as to straddle the capacitor case and the power semiconductor module.

本発明によれば、ブリッジ回路基板を、コンデンサケースの底部と交差する方向に、立ち上げて配置したので、収納スペースを小さくすることができる。また、平滑コンデンサ素子およびノイズフィルタ用コンデンサ素子をコンデンサケース内に収納したので、耐振動性あるいは耐衝撃性の向上を図ることができる。   According to the present invention, since the bridge circuit board is raised and arranged in the direction intersecting the bottom of the capacitor case, the storage space can be reduced. Further, since the smoothing capacitor element and the noise filter capacitor element are housed in the capacitor case, it is possible to improve vibration resistance or shock resistance.

本発明のDC−DCコンバータ装置を備える電力変換装置の外観斜視図。The external appearance perspective view of a power converter device provided with the DC-DC converter apparatus of this invention. DCーDCコンバータ装置の回路構成の一実施の形態を示す図。The figure which shows one Embodiment of the circuit structure of a DC-DC converter apparatus. 本発明の一実施の形態としてのDC−DCコンバータ装置の分解斜視図。The disassembled perspective view of the DC-DC converter apparatus as one embodiment of this invention. 図3に図示されたDC−DCコンバータ装置に収納された高電圧モジュールの分解斜視図。FIG. 4 is an exploded perspective view of a high voltage module housed in the DC-DC converter device illustrated in FIG. 3. 図3に図示された高電圧モジュールのV−V線断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of the high voltage module shown in FIG. 図4に図示されたコンデンサモジュールの外観斜視図。FIG. 5 is an external perspective view of the capacitor module illustrated in FIG. 4. コンデンサモジュールの平面図。The top view of a capacitor | condenser module.

[電力変換装置]
以下、図面を参照して、本発明のDC−DCコンバータ装置の一実施の形態について説明する。
図1は、本発明のDC−DCコンバータ装置を備える電力変換装置の外観斜視図である。
電力変換装置1は、DC−DCコンバータ装置100とインバータ装置200とを一体化したものであり、図1ではDC−DCコンバータ装置100とインバータ装置200とを分離した状態で示されている。DC−DCコンバータ装置100は、複数のボルトによりインバータ装置200のケース上面側に固定されている。
[Power converter]
Hereinafter, an embodiment of a DC-DC converter device of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external perspective view of a power conversion device including the DC-DC converter device of the present invention.
The power conversion device 1 is obtained by integrating the DC-DC converter device 100 and the inverter device 200. FIG. 1 shows the DC-DC converter device 100 and the inverter device 200 in a separated state. The DC-DC converter device 100 is fixed to the upper surface side of the case of the inverter device 200 with a plurality of bolts.

電力変換装置1は、電気自動車やプラグインハイブリッド車等の車両に適用され、インバータ装置200は車載の高電圧蓄電池からの電力により走行用モータを駆動する。車両にはライトやラジオなどの補機を作動させるための低電圧蓄電池が搭載されており、DC−DCコンバータ装置100は、高電圧蓄電池から低電圧蓄電池への電力変換または低電圧蓄電池から高電圧蓄電池への電力変換を行う。   The power conversion device 1 is applied to a vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle, and the inverter device 200 drives a traveling motor with electric power from an on-vehicle high voltage storage battery. The vehicle is equipped with a low voltage storage battery for operating an auxiliary machine such as a light or a radio, and the DC-DC converter device 100 performs power conversion from a high voltage storage battery to a low voltage storage battery or a high voltage from a low voltage storage battery. Perform power conversion to storage battery.

インバータ装置200のケース201にはインバータ装置200内の発熱部品の冷却のため、冷媒が流れる冷却流路204が形成されている。冷媒は入口配管202から流路内に流入し、出口配管203から流出する。一方、DC−DCコンバータ装置100のケース部材101は、その底面部がインバータ装置200と対向して固定される。DC−DCコンバータ装置100は、インバータ装置200が固定された状態では、DC−DCコンバータ装置100の底面部も、冷却流路204の一部を構成する。すなわち、冷却流路204の上面側の壁面となっている。これにより、DC−DCコンバータ装置100は、冷却流路204内を流通する冷媒により直接冷却される。DC−DCコンバータ装置100のケース部材101の底面部と、インバータ装置200の上面部の間には、冷却流路204の冷媒が漏れ出ないように、Oリングなどのシール(図示せず)が設けられている。   The case 201 of the inverter device 200 is formed with a cooling flow path 204 through which a refrigerant flows in order to cool the heat generating components in the inverter device 200. The refrigerant flows into the flow path from the inlet pipe 202 and flows out from the outlet pipe 203. On the other hand, the bottom surface of the case member 101 of the DC-DC converter device 100 is fixed so as to face the inverter device 200. In the DC-DC converter device 100, the bottom surface portion of the DC-DC converter device 100 also constitutes a part of the cooling channel 204 when the inverter device 200 is fixed. That is, it is a wall surface on the upper surface side of the cooling channel 204. As a result, the DC-DC converter device 100 is directly cooled by the refrigerant flowing through the cooling flow path 204. A seal (not shown) such as an O-ring is provided between the bottom surface portion of the case member 101 of the DC-DC converter device 100 and the top surface portion of the inverter device 200 so that the refrigerant in the cooling flow path 204 does not leak out. Is provided.

本実施の形態では、冷媒としては不凍液と水を1:1で混合したものが一般的に適している。しかし、それ以外の冷媒を用いることもできる。
上記インバータ装置200とDC−DCコンバータ装置100とを冷却する冷却装置は、一実施の形態として示したものであり、他に、空気等の冷却気体を用いた冷却装置等を用いても差し支えはない。また、インバータ装置200は、DC−DCコンバータ装置100と共に構成される電力変換装置の一実施の形態を示すものであり、形状・構造等は、種々、変形して適用が可能である。
In the present embodiment, a mixture of antifreeze and water in a ratio of 1: 1 is generally suitable as the refrigerant. However, other refrigerants can be used.
The cooling device that cools the inverter device 200 and the DC-DC converter device 100 is shown as an embodiment. In addition, a cooling device using a cooling gas such as air may be used. Absent. Moreover, the inverter apparatus 200 shows one Embodiment of the power converter device comprised with the DC-DC converter apparatus 100, A shape, a structure, etc. can be applied with various deformation | transformation.

[DC−DCコンバータ装置の回路構成]
次に、DC−DCコンバータ装置100について説明する。図2はDC−DCコンバータ装置100の回路構成の一実施の形態を示す図である。
図2に示すように、本発明の一実施の形態として示すDC−DCコンバータ装置100は、双方向DCーDCコンバータである。このDC−DCコンバータ装置100は、高電圧側スイッチング回路部106と、低圧側スイッチング回路部150と、高電圧側スイッチング回路部106と低圧側スイッチング回路部150との間に設けられたトランス(Tr)104とを備えている。高電圧側スイッチング回路部106と低圧側スイッチング回路部150は、制御回路基板108に設けた制御回路部CRTによりスイッチ制御が行われる。
[Circuit Configuration of DC-DC Converter Device]
Next, the DC-DC converter device 100 will be described. FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a circuit configuration of the DC-DC converter device 100.
As shown in FIG. 2, a DC-DC converter device 100 shown as an embodiment of the present invention is a bidirectional DC-DC converter. The DC-DC converter device 100 includes a high voltage side switching circuit unit 106, a low voltage side switching circuit unit 150, and a transformer (Tr) provided between the high voltage side switching circuit unit 106 and the low voltage side switching circuit unit 150. 104). The high voltage side switching circuit unit 106 and the low voltage side switching circuit unit 150 are switch-controlled by a control circuit unit CRT provided on the control circuit board 108.

高電圧側スイッチング回路部106は、Hブリッジ型スイッチング回路として接続されたMOSFET(スイッチング素子)H1〜H4と、平滑コンデンサCnと、ノイズフィルタ用コンデンサ素子Cy1、Cy2と、共振コンデンサ素子Crと、共振コイルLrと、チョークコイルLcと、シャント抵抗Riと、ゲート抵抗Rと、IGBTスイッチHoとを備える。   The high voltage side switching circuit unit 106 includes MOSFETs (switching elements) H1 to H4 connected as an H bridge type switching circuit, a smoothing capacitor Cn, noise filter capacitor elements Cy1 and Cy2, a resonance capacitor element Cr, A coil Lr, a choke coil Lc, a shunt resistor Ri, a gate resistor R, and an IGBT switch Ho are provided.

Hブリッジ型スイッチング回路の入力側には、高電圧側スイッチング回路部106に入力される入力電流を平滑にするための平滑コンデンサ素子Cnおよびノイズフィルタ用コンデンサ素子Cy1、Cy2が接続されている。
主トランスTrの一次側には、共振回路を構成する共振コンデンサ素子Crおよび共振コイルLrが直列に接続されている。
IGBTスイッチH0には、シャント抵抗RiおよびチョークコイルLcが接続されている。制御回路部CTRにより、シャント抵抗Riの両端の電位差を測定し、高電圧系の電流を検出することができる。チョークコイルLcは、高電圧電源HV(−)とシャント抵抗Riとの間に配置されており、ノーマルモードフィルタとして機能する。
MOSFETからなるスイッチング素子H1〜H4およびS1〜S4のゲート端子には、ゲート抵抗Rが接続されている。
A smoothing capacitor element Cn and noise filter capacitor elements Cy1 and Cy2 for smoothing an input current input to the high voltage side switching circuit unit 106 are connected to the input side of the H-bridge type switching circuit.
On the primary side of the main transformer Tr, a resonance capacitor element Cr and a resonance coil Lr constituting a resonance circuit are connected in series.
A shunt resistor Ri and a choke coil Lc are connected to the IGBT switch H0. The control circuit unit CTR can measure a potential difference between both ends of the shunt resistor Ri and detect a high-voltage current. The choke coil Lc is disposed between the high voltage power supply HV (−) and the shunt resistor Ri and functions as a normal mode filter.
A gate resistor R is connected to the gate terminals of the switching elements H1 to H4 and S1 to S4 made of MOSFET.

スイッチング制御にあっては、LC回路(Cr、Lr)を用いて高スイッチング周波数(100kHz)でゼロ電圧スイッチング(ZVS)させ、スイッチング損失を低減し変換効率を向上するようにした。また、双方向動作(降圧モード動作と昇圧モード動作)に対応して、降圧モード動作時にオンし、昇圧モード動作時にオフする切り替えスイッチとしてIGBTスイッチH0を設けている。   In switching control, zero voltage switching (ZVS) is performed at a high switching frequency (100 kHz) using an LC circuit (Cr, Lr) to reduce switching loss and improve conversion efficiency. In correspondence with bidirectional operation (step-down mode operation and step-up mode operation), an IGBT switch H0 is provided as a changeover switch that is turned on during step-down mode operation and turned off during step-up mode operation.

低電圧側スイッチング回路部150は、低電圧側での高出力を確保するために、同期整流回路を構成するMOSFET(スイッチング素子)S3,S4と、アクティブクランプ回路を構成するスイッチング素子S1,S2と、MOSFET S1〜S2のゲート抵抗Rと、全波整流型の倍電流(カレントダブラー)として構成されたリアクトルL1,L2と、抵抗Rsと、コンデンサCoとを備える。   The low voltage side switching circuit unit 150 includes MOSFETs (switching elements) S3 and S4 constituting a synchronous rectifier circuit and switching elements S1 and S2 constituting an active clamp circuit in order to ensure a high output on the low voltage side. , MOSFETs S1 and S2, gate resistors R, reactors L1 and L2 configured as a full-wave rectification type double current (current doubler), a resistor Rs, and a capacitor Co.

スイッチング回路および平滑リアクトルの小型リアクトル(L1,L2)を、対称性を持たせるように2回路並列配置とすることで高出力化している。このように、小型リアクトルを2回路配置とすることで、大型リアクトル1台を配置させる場合に比べて、DC−DCコンバータ装置全体の小型化が可能となる。加えて、還流ダイオードを持つMOSFET S1,S2を用いたアクティブクランプ回路を設けて、スイッチング時のサージ電圧発生を抑制してスイッチング素子の耐圧を低減させることで、回路部品の低耐圧化を図り、装置を小型化している。   High output is achieved by arranging the small-sized reactors (L1, L2) of the switching circuit and the smoothing reactor in parallel so as to have symmetry. As described above, by arranging the small reactors in two circuits, it is possible to reduce the size of the entire DC-DC converter device as compared with the case where one large reactor is disposed. In addition, an active clamp circuit using MOSFETs S1 and S2 having freewheeling diodes is provided to suppress the occurrence of surge voltage during switching and reduce the breakdown voltage of the switching element, thereby reducing the breakdown voltage of circuit components. The device is downsized.

[DC−DCコンバータ装置の構造]
図3は、本発明の一実施の形態としてのDC−DCコンバータ装置の分解斜視図である。
DC−DCコンバータ装置100は、金属製(例えば、アルミダイカスト製)のケース部材101を有する。
ケース部材101内には、上述した主トランス104、インダクタ素子105、高電圧側スイッチング回路部を構成する高電圧モジュール106、低電圧側スイッチング回路部150等が収納されている。
ACバスバー110は、ケース部材101の底面部から上方に突出した複数の支持部(図示せず)にボルトにより固定され、高電圧モジュール106と主トランス104の間を電気的に接続する。主な発熱部品は、主トランス104、インダクタ素子105、およびスイッチング素子H1〜H4、S1〜S4である。
[Structure of DC-DC converter device]
FIG. 3 is an exploded perspective view of a DC-DC converter device as an embodiment of the present invention.
The DC-DC converter device 100 includes a case member 101 made of metal (for example, made of aluminum die casting).
The case member 101 houses the main transformer 104, the inductor element 105, the high voltage module 106 constituting the high voltage side switching circuit unit, the low voltage side switching circuit unit 150, and the like.
The AC bus bar 110 is fixed with bolts to a plurality of support portions (not shown) protruding upward from the bottom surface portion of the case member 101, and electrically connects the high voltage module 106 and the main transformer 104. The main heat generating components are the main transformer 104, the inductor element 105, and the switching elements H1 to H4 and S1 to S4.

図2の回路図との対応を記載すると、主トランス104は主トランスTrに、インダクタ素子105はカレントダブラのリアクトルL1,L2に対応している。   When the correspondence with the circuit diagram of FIG. 2 is described, the main transformer 104 corresponds to the main transformer Tr, and the inductor element 105 corresponds to the reactors L1 and L2 of the current doubler.

高電圧モジュール106は、後述する如く、スイッチング素子H1〜H4であるパワー半導体モジュール35,36、後述するコンデンサモジュール10、およびスイッチング素子H1〜H4をブリッジ回路に接続する配線が形成された高電圧回路基板、すなわちブリッジ回路基板40を含む。高電圧回路基板40には、チョークコイルLcおよびシャント抵抗Riが実装されている。つまり、高電圧回路基板40には、図2に点線で囲まれた領域内の電子部品の中、スイッチング素子H1〜H4を除く電子部品が実装されている。   As will be described later, the high voltage module 106 includes power semiconductor modules 35 and 36 that are switching elements H1 to H4, a capacitor module 10 that will be described later, and a wiring that connects the switching elements H1 to H4 to a bridge circuit. A substrate, ie, a bridge circuit board 40 is included. A choke coil Lc and a shunt resistor Ri are mounted on the high voltage circuit board 40. That is, on the high voltage circuit board 40, electronic components other than the switching elements H1 to H4 are mounted among the electronic components in the region surrounded by the dotted line in FIG.

低電圧回路基板107には、図2のアクティブクランプ回路のスイッチング素子S1,S2と、同期整流回路のスイッチング素子S3,S4も搭載されており、図2の点線で囲まれた領域内の電子部品がすべて実装されている。図示はしないが、低電圧回路基板107に実装されたスイッチング素子S1〜S4は、その一面が金属基板に圧接されており、金属基板の他面は、金属製のケース部材101の底部に密着して固定されている。   On the low-voltage circuit board 107, switching elements S1 and S2 of the active clamp circuit of FIG. 2 and switching elements S3 and S4 of the synchronous rectification circuit are also mounted. Electronic components in the region surrounded by the dotted line in FIG. Are all implemented. Although not shown, the switching elements S1 to S4 mounted on the low-voltage circuit board 107 have one surface pressed against the metal substrate, and the other surface of the metal substrate is in close contact with the bottom of the metal case member 101. Is fixed.

主トランス104、インダクタ素子105、高電圧モジュール106、および低電圧回路基板107は、ケース部材101の底部に固定されており、主トランス104、インダクタ素子105および低電圧回路基板107の上部に、金属製のベース板109が取り付けられる。ベース板109は、高電圧モジュール106を覆わない大きさ形状である。ベース板109は、ケース部材101内において、ケース部材101の底部における周縁部に設けられたボス部(図示せず)等にボルト等の締結部材によって固定される。これにより、低電圧回路基板107(特に、スイッチング素子S1〜S4)、主トランス104、インダクタ素子105等の発熱量が大きい部品から発生される熱は、ベース板109を介してケース部材101から放熱され、冷却される。   The main transformer 104, the inductor element 105, the high voltage module 106, and the low voltage circuit board 107 are fixed to the bottom of the case member 101, and a metal is formed on the main transformer 104, the inductor element 105, and the low voltage circuit board 107. A base plate 109 made of metal is attached. The base plate 109 has a size and shape that does not cover the high voltage module 106. In the case member 101, the base plate 109 is fixed to a boss portion (not shown) provided at the peripheral edge portion of the bottom portion of the case member 101 by a fastening member such as a bolt. As a result, heat generated from components that generate a large amount of heat, such as the low-voltage circuit board 107 (particularly the switching elements S1 to S4), the main transformer 104, and the inductor element 105, is radiated from the case member 101 via the base plate 109. And cooled.

ベース板109の上部には、制御回路基板108が配置されている。
制御回路基板108は、ケース部材101の底部とほぼ平行に配置されている。制御回路基板108と高電圧モジュール106との間にベース板109が介在しないので、制御回路基板108と高電圧モジュール106との電気的な接続が容易となっている。制御回路基板108には、高電圧側スイッチング回路部106に設けられたスイッチング素子H1〜H4および低電圧側スイッチング回路部150に設けられたスイッチング素子S1〜S4を制御する制御回路部CTRが設けられている。制御回路基板108は、金属製のベース板109の上面に形成された凸部にボルト等の締結部材により固定されている。
A control circuit board 108 is disposed on the base plate 109.
The control circuit board 108 is disposed substantially parallel to the bottom of the case member 101. Since the base plate 109 is not interposed between the control circuit board 108 and the high voltage module 106, electrical connection between the control circuit board 108 and the high voltage module 106 is facilitated. The control circuit board 108 is provided with a control circuit unit CTR for controlling the switching elements H1 to H4 provided in the high voltage side switching circuit unit 106 and the switching elements S1 to S4 provided in the low voltage side switching circuit unit 150. ing. The control circuit board 108 is fixed to a convex portion formed on the upper surface of the metal base plate 109 by a fastening member such as a bolt.

ベース板109により、制御回路基板108の機械的な共振周波数を高める作用を持たせている。
すなわち、ベース板109に制御回路基板108を固定するためのねじ止め部を短い間隔で配置して制御回路基板108の支持点間の距離を短くしている。これにより、エンジン等から伝わる振動周波数に対して制御回路基板108の共振周波数を高くして、振動の影響を受け難くすることができる。
The base plate 109 has an effect of increasing the mechanical resonance frequency of the control circuit board 108.
In other words, screwing portions for fixing the control circuit board 108 to the base plate 109 are arranged at short intervals to shorten the distance between the support points of the control circuit board 108. As a result, the resonance frequency of the control circuit board 108 can be increased with respect to the vibration frequency transmitted from the engine or the like, thereby making it less susceptible to vibration.

ベース板109は、また、ケース部材101の底部に設けられた発熱部品からの輻射熱の遮蔽部材として機能するとともに、スイッチング素子H1〜H4、S1〜S4からのスイッチング放射ノイズを遮蔽するシールドとしても機能する。   The base plate 109 also functions as a shielding member for radiant heat from the heat-generating components provided at the bottom of the case member 101, and also functions as a shield for shielding switching radiation noise from the switching elements H1 to H4 and S1 to S4. To do.

また、ケース部材101の開口部には、ボルト等の締結部材によりケースカバー102が取り付けられる。ケースカバー102は、アルミニウム等の金属部材により形成されており、ベース板109および制御回路基板108が収納されたケース部材101の開口を塞いで、内部を密閉する。   A case cover 102 is attached to the opening of the case member 101 by a fastening member such as a bolt. The case cover 102 is formed of a metal member such as aluminum, and closes the inside of the case member 101 in which the base plate 109 and the control circuit board 108 are accommodated.

ケース部材101の底部の側面には雌ねじ101aが設けられている。雌ねじ101aには、低電圧蓄電池の(−)端子と同じ電位である車体のシャーシ等に取り付けるための締結部材が螺合される。このため、雌ねじ101aは、GND端子としての機能を有している。
また、ケース部材101の底部を貫通して、内部から突き出す雄ねじ120が設けられている。雄ねじ120は、ケース部材101とは絶縁されており、低電圧蓄電池の(+)端子と同じ電位の部位に締結される。このため、雄ねじ120は、正極端子としての機能を有している。
A female screw 101 a is provided on the side surface of the bottom portion of the case member 101. A fastening member for attaching to the chassis or the like of the vehicle body having the same potential as the (−) terminal of the low voltage storage battery is screwed into the female screw 101a. For this reason, the internal thread 101a has a function as a GND terminal.
Further, a male screw 120 that penetrates the bottom of the case member 101 and protrudes from the inside is provided. The male screw 120 is insulated from the case member 101 and is fastened to a portion having the same potential as the (+) terminal of the low voltage storage battery. For this reason, the male screw 120 has a function as a positive electrode terminal.

信号コネクタ121、(+)電線122、(−)電線123はインバータ装置200に接続され、インバータ装置200の信号コネクタ及び高電圧コネクタ(図示せず)から車両の制御装置と高電圧蓄電池にそれぞれ電気的に接続される。   The signal connector 121, the (+) electric wire 122, and the (−) electric wire 123 are connected to the inverter device 200, and the signal connector and the high voltage connector (not shown) of the inverter device 200 are electrically connected to the vehicle control device and the high voltage storage battery, respectively. Connected.

[高電圧モジュール]
図4は、図3に図示されたDC−DCコンバータ装置に収納された高電圧モジュール106の分解斜視図である。
高電圧モジュール106は、高電圧回路基板40、コンデンサモジュール10、パワー半導体モジュール35、36、金属ベース(ベース部材)30、板ばね33および温度センサ34から構成されている。パワー半導体モジュール35は、図2のMOSFET H1〜H4に対応し、また、パワー半導体モジュール36は、図2のIGBTスイッチH0に対応する。
[High voltage module]
4 is an exploded perspective view of the high voltage module 106 housed in the DC-DC converter device shown in FIG.
The high voltage module 106 includes a high voltage circuit board 40, a capacitor module 10, power semiconductor modules 35 and 36, a metal base (base member) 30, a leaf spring 33, and a temperature sensor 34. The power semiconductor module 35 corresponds to the MOSFETs H1 to H4 in FIG. 2, and the power semiconductor module 36 corresponds to the IGBT switch H0 in FIG.

金属ベース30は、例えば、アルミダイカスト等により形成され、ケース部材101の底部内面にねじ等の締結部材により固定される。金属ベース30には、上部に凹部30aが形成されており、凹部30a内にパワー半導体モジュール35、36が配置されている。パワー半導体モジュール35、36は、その上方に配置された板ばね33により圧接されて、熱伝導性の良い絶縁シート31を介して金属ベース30の凹部底面に接触している。板ばね33は、ねじ等の締結部材によりケース部材101の底部に固定されている。   The metal base 30 is formed by, for example, aluminum die casting or the like, and is fixed to a bottom inner surface of the case member 101 by a fastening member such as a screw. The metal base 30 has a recess 30a formed in the upper part, and power semiconductor modules 35 and 36 are disposed in the recess 30a. The power semiconductor modules 35 and 36 are pressed against each other by a leaf spring 33 disposed above the power semiconductor modules 35 and 36, and are in contact with the bottom surface of the concave portion of the metal base 30 through an insulating sheet 31 having good thermal conductivity. The leaf spring 33 is fixed to the bottom of the case member 101 by a fastening member such as a screw.

金属ベース30として、例えば、A6063のような熱伝導率が高い材料を用いることにより、ケース部材101を、例えば、ADC12タイプのような一般的なアルミダイカスト用材料を用いることが可能となる。これにより、金属ベース30を装着せず、ケース部材101全体を熱伝導率が高い材料で形成する場合に比し、材料費を安価にすることができる。   By using a material having high thermal conductivity such as A6063 as the metal base 30, for example, a general aluminum die casting material such as ADC12 type can be used for the case member 101. Thereby, compared with the case where the metal base 30 is not attached and the entire case member 101 is formed of a material having high thermal conductivity, the material cost can be reduced.

ケース部材101の内部底面と金属ベース30との間、金属ベース30と絶縁シート31の間、絶縁シート31とパワー半導体モジュール35、36の間には熱伝導性グリース(図示せず)が塗布されている。上述した如く、ケース部材101の底面部は、インバータ装置200と共に冷却流路204を構成しており、パワー半導体モジュール35、36等の発熱部材から発生した熱は、冷却流路204を循環する冷媒によって冷却される。   Thermal conductive grease (not shown) is applied between the inner bottom surface of the case member 101 and the metal base 30, between the metal base 30 and the insulating sheet 31, and between the insulating sheet 31 and the power semiconductor modules 35 and 36. ing. As described above, the bottom surface portion of the case member 101 forms the cooling flow path 204 together with the inverter device 200, and the heat generated from the heat generating members such as the power semiconductor modules 35 and 36 is a refrigerant circulating in the cooling flow path 204. Cooled by.

温度センサ34は金属ベース30にねじ等の締結部材より固定されている。温度センサ34は、ハーネスにより、図3に図示された制御回路基板108に接続されている。温度センサ34は、金属ベース30を介してパワー半導体モジュール35、36の温度を検出し、その検出信号を制御回路基板108に構成された制御回路部CTRに送信する。制御回路部CTRは、温度センサ34から送信される温度情報に基づいて異常発生の有無を判断し、異常有りと判断された場合には、DC−DCコンバータ装置100からの出力を制限する等の保護制御を行う。   The temperature sensor 34 is fixed to the metal base 30 by a fastening member such as a screw. The temperature sensor 34 is connected to the control circuit board 108 shown in FIG. 3 by a harness. The temperature sensor 34 detects the temperature of the power semiconductor modules 35 and 36 via the metal base 30 and transmits the detection signal to the control circuit unit CTR configured on the control circuit board 108. The control circuit unit CTR determines whether or not an abnormality has occurred based on the temperature information transmitted from the temperature sensor 34. If it is determined that there is an abnormality, the output from the DC-DC converter device 100 is limited. Perform protection control.

図5は、図3に図示された高電圧モジュール106のV−V線断面図である。但し、図5においては、樹脂25は図示を省略されている。
コンデンサモジュール10は、パワー半導体モジュール35、35を圧接する板ばね33の上方に、この板ばね33と僅かな空隙を存して配置される。コンデンサモジュール10は、コンデンサ素子12,13A,13B、14を収容するコンデンサケース11を有し、このコンデンサケース11の側部に設けた複数の取付部11aを介してねじ等の締結部材により金属ベース30に取り付けられる。
すなわち、ケース部材101の底部内面に金属ベース30が熱伝導性グリースを介して密着して配置され、金属ベース30の凹部30a内に熱伝導性のよい絶縁シート31を介してパワー半導体モジュール35、36が配置されている。金属ベース30の凹部30aの底面と絶縁シート31との間および絶縁シート31とパワー半導体モジュール35、36との間には熱伝導性グリースが塗布さている。パワー半導体モジュール35、36は、板ばね33により押圧されて、絶縁シート31に圧接されている。板ばね33の上方に、板ばね33と空隙をあけてコンデンサモジュール10のコンデンサケース11の底面が配置されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the high voltage module 106 shown in FIG. However, the resin 25 is not shown in FIG.
The capacitor module 10 is disposed above the leaf spring 33 that press-contacts the power semiconductor modules 35 and 35 with a slight gap from the leaf spring 33. The capacitor module 10 includes a capacitor case 11 that accommodates capacitor elements 12, 13A, 13B, and 14, and a metal base is formed by a fastening member such as a screw through a plurality of mounting portions 11a provided on the side of the capacitor case 11. 30.
That is, the metal base 30 is disposed in close contact with the inner surface of the bottom portion of the case member 101 via thermal conductive grease, and the power semiconductor module 35 is disposed in the recess 30a of the metal base 30 via the insulating sheet 31 having good thermal conductivity. 36 is arranged. Thermally conductive grease is applied to and between the insulating sheet 31 and the power semiconductor module 35, 36 between the bottom surface and the insulating sheet 31 in the recess 30a of the metal base 30. The power semiconductor modules 35 and 36 are pressed by the leaf spring 33 and are pressed against the insulating sheet 31. The bottom surface of the capacitor case 11 of the capacitor module 10 is disposed above the leaf spring 33 with a gap from the leaf spring 33.

詳細は後述するが、コンデンサモジュール10のコンデンサケース11内には、平滑コンデンサ素子12(図2のCnに対応する。以下、同様)、ノイズフィルタ用コンデンサ素子13A、13B(Cy1,Cy2)および共振コンデンサ素子14(Cr)が収納されている。複数のコンデンサ素子は、コンデンサケース11に充填された封止用の樹脂25で固化されている。
図4も参照すると、コンデンサケース11の長手方向(図5の紙面と垂直の方向であり、図7の左右方向)に延在する一側面には、高電圧回路基板40が設けられている。すなわち、高電圧回路基板40は、ねじ等の締結部材により、金属ベース30に取り付けられている。高電圧回路基板40は、ケース部材101の底部にほぼ垂直に立ち上げて配置されており、金属ベース30の凹部30a内に配置されたパワー半導体モジュール35、36に対応する位置からコンデンサケース11の側面の上端部の位置に跨って設けられている。高電圧回路基板40は、金属ベース30の下端面近傍からコンデンサケース11の上端部に至る寸法とすることにより、高電圧回路基板40の面積を大きくし、ケース部材101の内部スペースを有効に活用している。
Although details will be described later, a smoothing capacitor element 12 (corresponding to Cn in FIG. 2; the same applies hereinafter), noise filter capacitor elements 13A and 13B (Cy1, Cy2), and resonance are provided in the capacitor case 11 of the capacitor module 10. A capacitor element 14 (Cr) is accommodated. The plurality of capacitor elements are solidified with a sealing resin 25 filled in the capacitor case 11.
Referring also to FIG. 4, a high-voltage circuit board 40 is provided on one side surface extending in the longitudinal direction of the capacitor case 11 (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 5 and the left-right direction of FIG. 7). That is, the high voltage circuit board 40 is attached to the metal base 30 by a fastening member such as a screw. The high-voltage circuit board 40 is arranged so as to rise substantially perpendicularly to the bottom of the case member 101, and the capacitor case 11 is positioned from a position corresponding to the power semiconductor modules 35 and 36 arranged in the recess 30 a of the metal base 30. It is provided across the position of the upper end of the side surface. The high voltage circuit board 40 is dimensioned from the vicinity of the lower end surface of the metal base 30 to the upper end portion of the capacitor case 11, thereby increasing the area of the high voltage circuit board 40 and effectively utilizing the internal space of the case member 101. doing.

図5に図示されるように、高電圧回路基板40には、パワー半導体モジュール35のリード端子35aが接続されている。図5には図示されていないが、4つのパワー半導体モジュール36の12個のリード端子36a(図4参照)も高電圧回路基板40に接続されている。高電圧回路基板40がパワー半導体モジュール35、36と対向する面には、図4に詳細を示すリード端子ガイド50が取り付けられている。パワー半導体モジュール35、36のリード端子35a,36aは、高電圧回路基板40に設けられた端子孔40aに挿通され、半田付けされる。   As shown in FIG. 5, the lead terminal 35 a of the power semiconductor module 35 is connected to the high voltage circuit board 40. Although not shown in FIG. 5, twelve lead terminals 36 a (see FIG. 4) of the four power semiconductor modules 36 are also connected to the high voltage circuit board 40. A lead terminal guide 50 shown in detail in FIG. 4 is attached to the surface of the high voltage circuit board 40 facing the power semiconductor modules 35 and 36. The lead terminals 35a and 36a of the power semiconductor modules 35 and 36 are inserted into the terminal holes 40a provided in the high voltage circuit board 40 and soldered.

リード端子ガイド50は、パワー半導体モジュール35、36の各リード端子35a,36aを高電圧回路基板40の端子孔40aに挿通する際、リード端子35a,36aのガイドとしての機能を有するものである。図4を参照すると、リード端子ガイド50は高電圧回路基板40の長手方向の幅と略同等の長さで延在し、パワー半導体モジュール35,36の15個のリード端子35a,36aをガイドする15個の半円錐ガイド面を有する。パワー半導体モジュール35、36の各リード端子35a,36aは、リード端子ガイド50の円錐ガイド面に沿って端子孔40aに容易に挿入することができる。このため、パワー半導体モジュール35、36の各リード端子35a,36aと、高電圧回路基板40の端子孔40aとの間に多少位置ずれがある場合であっても、リード端子35a,36aが引っかかることなく、効率的に作業を行うことができる。   The lead terminal guide 50 has a function as a guide for the lead terminals 35a and 36a when the lead terminals 35a and 36a of the power semiconductor modules 35 and 36 are inserted into the terminal holes 40a of the high-voltage circuit board 40. Referring to FIG. 4, the lead terminal guide 50 extends with a length substantially equal to the longitudinal width of the high voltage circuit board 40, and guides the 15 lead terminals 35a, 36a of the power semiconductor modules 35, 36. It has 15 half-cone guide surfaces. The lead terminals 35 a and 36 a of the power semiconductor modules 35 and 36 can be easily inserted into the terminal holes 40 a along the conical guide surface of the lead terminal guide 50. For this reason, even if there is a slight displacement between the lead terminals 35a and 36a of the power semiconductor modules 35 and 36 and the terminal holes 40a of the high-voltage circuit board 40, the lead terminals 35a and 36a are caught. And can work efficiently.

上述したように、高電圧回路基板40に接続された4個のパワー半導体モジュール36のスイッチング素子H1〜H4は、高電圧回路基板40に設けられた配線により、Hブリッジ回路として接続される。
図4を参照すると、高電圧回路基板40には、上部側に複数のコネクタピンを有するコネクタ41が実装されている。コネクタ41の各コネクタピンは、ケース部材101の底部とほぼ平行に配置され、かつ、高電圧回路基板40とはほぼ垂直に配置された制御回路基板108(図3参照)に設けられたピン孔に挿通され、半田付けされている。制御回路基板108に設けられた制御回路部CTR(図2参照)とパワー半導体モジュール35、36とはコネクタ41により電気的に接続され、制御回路部CTRによりパワー半導体モジュール35のスイッチング制御およびパワー半導体モジュール36のオン・オフ制御が行われる。
As described above, the switching elements H1 to H4 of the four power semiconductor modules 36 connected to the high voltage circuit board 40 are connected as an H bridge circuit by wiring provided on the high voltage circuit board 40.
Referring to FIG. 4, a connector 41 having a plurality of connector pins on the upper side is mounted on the high voltage circuit board 40. Each connector pin of the connector 41 is provided in a pin hole provided in a control circuit board 108 (see FIG. 3) which is arranged substantially parallel to the bottom of the case member 101 and arranged substantially perpendicular to the high voltage circuit board 40. Is inserted and soldered. The control circuit unit CTR (see FIG. 2) provided on the control circuit board 108 and the power semiconductor modules 35 and 36 are electrically connected by a connector 41. Switching control and power semiconductors of the power semiconductor module 35 are performed by the control circuit unit CTR. On / off control of the module 36 is performed.

高電圧回路基板40には、チョークコイル42(図2のLc)が実装されている。チョークコイル42は、高電圧電源の(+)または(−)とHブリッジ回路の間に電気的に接続され、ノーマルモードフィルタとして機能する。   A choke coil 42 (Lc in FIG. 2) is mounted on the high voltage circuit board 40. The choke coil 42 is electrically connected between the (+) or (−) of the high voltage power supply and the H bridge circuit, and functions as a normal mode filter.

高電圧回路基板40には、図2に示したように、パワー半導体モジュール35、36のゲート端子と制御回路基板108の間に電気的に接続されたゲート抵抗Rが実装されている。ゲート抵抗Rには、制御回路基板108からゲート電圧が出力される。ゲート抵抗Rを、制御回路基板108に設けずに、高電圧回路基板40に設け、ゲート端子の側近に配置することにより、外部からのノイズの影響による誤動作などを抑えることが出来る。   As shown in FIG. 2, a gate resistor R electrically connected between the gate terminals of the power semiconductor modules 35 and 36 and the control circuit board 108 is mounted on the high voltage circuit board 40. A gate voltage is output from the control circuit board 108 to the gate resistor R. By providing the gate resistor R on the high voltage circuit board 40 without providing it on the control circuit board 108 and arranging it near the gate terminal, malfunctions due to the influence of external noise can be suppressed.

高電圧回路基板40には、ゲート抵抗Rの他にも高電圧系の回路部品(図示せず)が実装されている。実装される回路部品は、スイッチング回路部品や、高電圧の電流や電圧をモニタするための回路部品等がある。   In addition to the gate resistor R, a high-voltage circuit component (not shown) is mounted on the high-voltage circuit board 40. Circuit components to be mounted include switching circuit components, circuit components for monitoring high voltage currents and voltages, and the like.

コンデンサモジュール10には、図2で符号15,15A、16〜20で示す複数のバスバーが取り付けられている。これらのバスバーは、コンデンサケース11内に収納された平滑コンデンサ素子12、ノイズフィルタ用コンデンサ素子13A、13B(Cy1,Cy2)および共振コンデンサ素子14(Cr)を、高電圧回路基板40、あるいは、所定端子に接続するために使用される。
次に、コンデンサモジュール10の詳細を説明する。
A plurality of bus bars indicated by reference numerals 15, 15 </ b> A, and 16 to 20 in FIG. 2 are attached to the capacitor module 10. These bus bars include the smoothing capacitor element 12, the noise filter capacitor elements 13A and 13B (Cy1, Cy2), and the resonance capacitor element 14 (Cr) housed in the capacitor case 11, the high voltage circuit board 40, or a predetermined one. Used to connect to terminals.
Next, details of the capacitor module 10 will be described.

[コンデンサモジュール]
図6は、図4に図示されたコンデンサモジュール10の外観斜視図であり、図7は、コンデンサモジュール10の平面図である。なお、図6、7においては、樹脂25は図示を省略されている。
コンデンサケース11は、導電性金属部材により形成されており、底部に対してほぼ垂直に立ち上げられた外周側壁を有する。コンデンサケース11は、その外周側壁の内面により、内部が3つのコンデンサ収納室11b、11c、11dに仕切られている。中央に位置するコンデンサ収納室11b内には、3つの平滑コンデンサ素子12(図2のCnに対応)が並列に接続されて収納されている。3つの平滑コンデンサ素子12は、同形状、同サイズであり、コンデンサケース11の幅方向(図7の上下方向)に直線状に配列されている。
[Capacitor module]
6 is an external perspective view of the capacitor module 10 illustrated in FIG. 4, and FIG. 7 is a plan view of the capacitor module 10. 6 and 7, the resin 25 is not shown.
The capacitor case 11 is formed of a conductive metal member, and has an outer peripheral side wall that rises substantially perpendicularly to the bottom. The capacitor case 11 is partitioned into three capacitor storage chambers 11b, 11c, and 11d by the inner surface of the outer peripheral side wall. In the capacitor storage chamber 11b located in the center, three smoothing capacitor elements 12 (corresponding to Cn in FIG. 2) are connected and stored in parallel. The three smoothing capacitor elements 12 have the same shape and the same size, and are arranged linearly in the width direction of the capacitor case 11 (vertical direction in FIG. 7).

コンデンサ収納室11bの一方側に配置されたコンデンサ収納室11c内には、2つのノイズフィルタ用コンデンサ素子13A、13B(Cy1,Cy2)が収納されている。2つのノイズフィルタ用コンデンサ素子13の一方は、(+)極性用、他方は(−)極性用であり、2つの素子は同形状、同サイズであり、コンデンサケース11の幅方向に直交する長手方向(図7の左右方向)に直線状に配列されている。コンデンサ収納室11bの他方側に配置されたコンデンサ収納室11d内には、4つの共振コンデンサ素子14(Cr)が並列に接続されて収納されている。4つの共振コンデンサ素子14は、同形状、同サイズであり、コンデンサケース11の幅方向に直交する長手方向(図7の左右方向)に直線状に配列されている。   Two capacitor elements 13A and 13B (Cy1, Cy2) for noise filter are stored in the capacitor storage chamber 11c disposed on one side of the capacitor storage chamber 11b. One of the two noise filter capacitor elements 13 is for (+) polarity, and the other is for (−) polarity. The two elements have the same shape and size, and are longitudinally perpendicular to the width direction of the capacitor case 11. It is arranged linearly in the direction (left-right direction in FIG. 7). Four resonant capacitor elements 14 (Cr) are connected and stored in parallel in the capacitor storage chamber 11d disposed on the other side of the capacitor storage chamber 11b. The four resonant capacitor elements 14 have the same shape and the same size, and are linearly arranged in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 7) orthogonal to the width direction of the capacitor case 11.

コンデンサ収納室11b内に収納された3つの平滑コンデンサ素子12は、コンデンサ素子3個で大きな容量を確保し、DC−DCコンバータ装置の高出力化を可能としている。図7において、平滑コンデンサ素子12の(+)端子は右側に、(−)端子は左側に位置する。平滑コンデンサ素子12の(+)端子は、図7において、第4のバスバー15の右辺からケース底面に折り曲って設けられた端部15aに並列に接続されている。第4のバスバー15は、コンデンサケース11の幅方向を横断して延出され、その先端部15bが高電圧回路基板40側に突き出している。この先端部15bは、高電圧回路基板40に電気的に接続されている(図5参照)。   The three smoothing capacitor elements 12 housed in the capacitor housing chamber 11b ensure a large capacity with the three capacitor elements, and can increase the output of the DC-DC converter device. In FIG. 7, the (+) terminal of the smoothing capacitor element 12 is located on the right side, and the (−) terminal is located on the left side. In FIG. 7, the (+) terminal of the smoothing capacitor element 12 is connected in parallel to an end 15 a that is bent from the right side of the fourth bus bar 15 to the case bottom. The fourth bus bar 15 extends across the width direction of the capacitor case 11, and the tip portion 15 b protrudes toward the high voltage circuit board 40. The tip 15b is electrically connected to the high voltage circuit board 40 (see FIG. 5).

平滑コンデンサ素子12の(−)端子は、図7において、第5のバスバー18の左辺からケース底面に折り曲って設けられた端部18aに並列に接続されている。第5のバスバー18(図5、図7参照)は、コンデンサケース11の幅方向を横断して延出され、その先端部18bが高電圧回路基板40側に突き出して高電圧回路基板40に電気的に接続されている(図5参照)。   In FIG. 7, the (−) terminal of the smoothing capacitor element 12 is connected in parallel to an end 18 a that is bent from the left side of the fifth bus bar 18 to the case bottom. The fifth bus bar 18 (see FIGS. 5 and 7) extends across the width direction of the capacitor case 11, and its tip end 18 b protrudes toward the high voltage circuit board 40 to electrically connect to the high voltage circuit board 40. Connected (see FIG. 5).

コンデンサ収納室11c内に収納された2つのノイズフィルタ用コンデンサ素子13A、13Bの中の一方のノイズフィルタ用コンデンサ素子13Aは、その(+)端子が第1のバスバー15Aに接続されている。第1のバスバー15Aは、ねじ等の締結部材により第4のバスバー15の第3の端子部15cに接続されている。第1のバスバー15Aと第4のバスバー15の第3の端子部15cとを接続するねじ等の締結部材により、図3に示す(+)電線122も、第1のバスバー15Aと第4のバスバー15に電気的に接続される。   One of the two noise filter capacitor elements 13A and 13B housed in the capacitor housing chamber 11c has a (+) terminal connected to the first bus bar 15A. The first bus bar 15A is connected to the third terminal portion 15c of the fourth bus bar 15 by a fastening member such as a screw. The (+) electric wire 122 shown in FIG. 3 is also connected to the first bus bar 15A and the fourth bus bar by a fastening member such as a screw connecting the first bus bar 15A and the third terminal portion 15c of the fourth bus bar 15. 15 is electrically connected.

他方のノイズフィルタ用コンデンサ素子13Bは、その(−)端子が第2のバスバー16に接続されている。第2のバスバー16の一端部16aは、ねじ等の締結部材により図3に示す(−)電線123に接続される。(+)電線122および(−)電線123は、それぞれ図2の端子HV+,HV−に相当し、インバータ装置200を経由して高電圧蓄電池に電気的に接続される。また、第2のバスバー16は、コンデンサケース11の幅方向を横断して延出され、その先端部16bが高電圧回路基板40側に突き出して高電圧回路基板40に電気的に接続される。   The other noise filter capacitor element 13 </ b> B has a (−) terminal connected to the second bus bar 16. One end 16a of the second bus bar 16 is connected to a (−) electric wire 123 shown in FIG. 3 by a fastening member such as a screw. The (+) electric wire 122 and the (−) electric wire 123 correspond to the terminals HV + and HV− in FIG. 2, respectively, and are electrically connected to the high voltage storage battery via the inverter device 200. The second bus bar 16 extends across the width direction of the capacitor case 11, and the tip end portion 16 b protrudes toward the high voltage circuit board 40 and is electrically connected to the high voltage circuit board 40.

ノイズフィルタ用コンデンサ素子13Aの(−)端子(図7の上側)およびノイズフィルタ用コンデンサ素子13Bの(+)端子(図7の上側)は、第3のバスバー17により接続されている。第3のバスバー17の一端部17aは、コンデンサケース11の側部に形成された取付部11a(図6参照)に重ねられ、ねじ等の締結部材によりコンデンサケース11と共に金属ベース30に固定され、ケース部材101に接続される。これにより、第3のバスバー17がケース部材101と同じGND電位となり、ノイズフィルタ用コンデンサ素子13A、13Bは、ノイズフィルタ素子として機能する。   The (−) terminal (upper side in FIG. 7) of the noise filter capacitor element 13A and the (+) terminal (upper side in FIG. 7) of the noise filter capacitor element 13B are connected by a third bus bar 17. One end portion 17a of the third bus bar 17 is overlaid on a mounting portion 11a (see FIG. 6) formed on a side portion of the capacitor case 11, and is fixed to the metal base 30 together with the capacitor case 11 by a fastening member such as a screw. Connected to the case member 101. As a result, the third bus bar 17 has the same GND potential as that of the case member 101, and the noise filter capacitor elements 13A and 13B function as noise filter elements.

コンデンサ収納室11d内に収納された4つの共振コンデンサ素子14には、第6のバスバー19と第7のバスバー20が電気的に接続される。第6のバスバー19の一端部は、高電圧回路基板40側に延出され、高電圧回路基板40に電気的に接続される。また、第7のバスバー20の端子部20aは、図2に示す共振コイルLrと電気的に接続される。   A sixth bus bar 19 and a seventh bus bar 20 are electrically connected to the four resonant capacitor elements 14 stored in the capacitor storage chamber 11d. One end portion of the sixth bus bar 19 extends to the high voltage circuit board 40 side and is electrically connected to the high voltage circuit board 40. Further, the terminal portion 20a of the seventh bus bar 20 is electrically connected to the resonance coil Lr shown in FIG.

また、コンデンサケース11には、第8のバスバー21が取り付けられている。第8のバスバー21は、コンデンサケース11の幅方向を横断して延出され、その一端部21aが高電圧回路基板40と電気的に接続される。第8のバスバー21の他の端子部21bは、図3に示すACバスバー110と電気的に接続される。したがって、第8のバスバー21とACバスバー110とを経由して高電圧回路基板40と主トランス104とが接続される。したがって、第8のバスバー21は、コンデンサケース11内に収納されるいずれかのコンデンサ素子に接続するためのバスバーではない。   Further, an eighth bus bar 21 is attached to the capacitor case 11. The eighth bus bar 21 extends across the width direction of the capacitor case 11, and one end 21 a thereof is electrically connected to the high voltage circuit board 40. The other terminal portion 21b of the eighth bus bar 21 is electrically connected to the AC bus bar 110 shown in FIG. Therefore, the high voltage circuit board 40 and the main transformer 104 are connected via the eighth bus bar 21 and the AC bus bar 110. Therefore, the eighth bus bar 21 is not a bus bar for connecting to any capacitor element housed in the capacitor case 11.

ACバスバー110は樹脂で絶縁された入力と出力の2系統の導体(図示せず)から構成されている。高電圧回路基板40のHブリッジ回路で交流に変換された高電圧の電流は、第6のバスバー19から共振コンデンサ素子14を通り、第7のバスバー20から共振コイルLrと図3に示すACバスバー110の入力側の導体を経由して主トランス104の一次側コイルに流れる。主トランス104の一次側コイルを通った電流は、ACバスバー110の出力側の導体を経由し、第8のバスバー21を通り、高電圧モジュール内のHブリッジ回路に戻る。   The AC bus bar 110 is composed of two conductors (not shown) of input and output insulated with resin. The high-voltage current converted into alternating current by the H-bridge circuit of the high-voltage circuit board 40 passes from the sixth bus bar 19 through the resonant capacitor element 14 and from the seventh bus bar 20 to the resonant coil Lr and the AC bus bar shown in FIG. It flows to the primary side coil of the main transformer 104 via the input side conductor 110. The current passing through the primary side coil of the main transformer 104 passes through the conductor on the output side of the AC bus bar 110, passes through the eighth bus bar 21, and returns to the H bridge circuit in the high voltage module.

上記本発明の一実施の形態によれば下記の効果を奏する。
(1)高電圧回路基板40を、ケース部材101の底部、換言すれば、コンデンサケース11の底部にほぼ垂直に立ち上げて配置し、制御回路基板108を、高電圧回路基板40にほぼ垂直に配置した。このため、ケース部材101の面積を小さくすることができる。ケース部材101の高さは、主トランス104等の部品を収納しており、これらの部品の高さ以上とする必要がある。このため、高電圧回路基板40をケース部材101の底部にほぼ垂直に立ち上げて配置することにより、ケース部材101のスペースを有効活用して、ケース部材101、換言すれば、DC−DCコンバータ装置全体を小型化することができる。
According to one embodiment of the present invention, the following effects are obtained.
(1) The high voltage circuit board 40 is arranged so as to rise substantially vertically to the bottom of the case member 101, in other words, the bottom of the capacitor case 11, and the control circuit board 108 is almost perpendicular to the high voltage circuit board 40. Arranged. For this reason, the area of the case member 101 can be reduced. The height of the case member 101 accommodates components such as the main transformer 104 and needs to be equal to or higher than the height of these components. For this reason, by arranging the high voltage circuit board 40 so as to rise substantially perpendicularly to the bottom of the case member 101, the space of the case member 101 can be used effectively, so that the case member 101, in other words, the DC-DC converter device. The whole can be reduced in size.

(2)平滑コンデンサ素子12、ノイズフィルタ用コンデンサ素子13A、13Bおよび共振コンデンサ素子14をコンデンサケース11内にそれぞれ設けたコンデンサ室11b、11c、11dに収納した。このため、耐振動性あるいは耐衝撃性を向上することができる。 (2) The smoothing capacitor element 12, the noise filter capacitor elements 13A and 13B, and the resonance capacitor element 14 were accommodated in capacitor chambers 11b, 11c, and 11d provided in the capacitor case 11, respectively. For this reason, vibration resistance or impact resistance can be improved.

(3)平滑コンデンサ素子12および共振コンデンサ素子14を、それぞれ、複数のコンデンサ素子により構成するようにした。このため、小型のコンデンサ素子を用いることが可能となり、コンデンサケース11を、すなわち、DC−DCコンバータ装置全体を小型化することができる。 (3) Each of the smoothing capacitor element 12 and the resonant capacitor element 14 is constituted by a plurality of capacitor elements. For this reason, a small capacitor element can be used, and the capacitor case 11, that is, the entire DC-DC converter device can be downsized.

(4)高電圧回路基板40は、金属ベース30の下端面近傍からコンデンサケース11の上端部に亘る幅(高さ)として、高電圧回路基板40の面積を大きくしている。これにより、ケース部材101の内部スペースを有効に活用している。 (4) The area of the high voltage circuit board 40 is increased as the width (height) from the vicinity of the lower end surface of the metal base 30 to the upper end portion of the capacitor case 11. Thereby, the internal space of the case member 101 is effectively utilized.

(5)パワー半導体モジュール35のゲート端子に接続されるゲート抵抗Rを、コンデンサモジュール10の近傍に配置される高電圧回路基板40に設けた。このため、ゲート抵抗Rを制御回路基板108に設ける場合に比し、外部からのノイズの影響による誤動作などを抑えることが出来る。 (5) The gate resistor R connected to the gate terminal of the power semiconductor module 35 is provided on the high voltage circuit board 40 disposed in the vicinity of the capacitor module 10. For this reason, as compared with the case where the gate resistor R is provided on the control circuit board 108, malfunction due to the influence of noise from the outside can be suppressed.

(6)低電圧回路基板107、主トランス104、インダクタ素子105の上部に、金属製のベース板109を配置した。これにより、低電圧回路基板107、主トランス104、インダクタ素子105等の発熱量が大きい部品から発生される熱を、ベース板109を介してケース部材101から放熱して、冷却することができる。 (6) A metal base plate 109 is disposed on the low voltage circuit board 107, the main transformer 104, and the inductor element 105. As a result, heat generated from components that generate a large amount of heat, such as the low-voltage circuit board 107, the main transformer 104, and the inductor element 105, can be dissipated from the case member 101 via the base plate 109 and cooled.

(7)ベース板109に制御回路基板108を固定するためのねじ止め部を短い間隔で配置して、制御回路基板108の支持点間の距離を短くしている。これにより、エンジン等から伝わる振動周波数に対して制御回路基板108の共振周波数を高くして、振動の影響を受け難くすることができる。
(8)また、ベース板109は、ケース部材101の底部に設けられた発熱部品からの輻射熱の遮蔽部材として機能するとともに、スイッチング素子H1〜H4、S1〜S4からのスイッチング放射ノイズを遮蔽するシールドとしても機能する。
(7) The screwing portions for fixing the control circuit board 108 to the base plate 109 are arranged at short intervals to shorten the distance between the support points of the control circuit board 108. As a result, the resonance frequency of the control circuit board 108 can be increased with respect to the vibration frequency transmitted from the engine or the like, thereby making it less susceptible to vibration.
(8) In addition, the base plate 109 functions as a shielding member for radiant heat from the heat generating components provided at the bottom of the case member 101, and shields switching radiation noise from the switching elements H1 to H4 and S1 to S4. Also works.

(9)高電圧回路基板40がパワー半導体モジュール35、36と対向する面に、リード端子ガイド50が取り付けられている。これにより、パワー半導体モジュール35、36の各リード端子を高電圧回路基板40の端子孔に挿通する工程の効率を向上することができる。 (9) The lead terminal guide 50 is attached to the surface where the high voltage circuit board 40 faces the power semiconductor modules 35 and 36. Thereby, the efficiency of the process of inserting each lead terminal of the power semiconductor modules 35 and 36 into the terminal hole of the high voltage circuit board 40 can be improved.

(10)金属ベース30として熱伝導率が高い材料を用い、ケース部材101として一般的なアルミダイカスト用材料を用いている。これにより、金属ベース30を装着せず、ケース部材101全体を熱伝導率が高い材料で形成する場合に比し、材料費を安価にすることができる。 (10) A material having high thermal conductivity is used as the metal base 30, and a general aluminum die casting material is used as the case member 101. Thereby, compared with the case where the metal base 30 is not attached and the entire case member 101 is formed of a material having high thermal conductivity, the material cost can be reduced.

なお、上記一実施の形態では、コンデンサケース11内に、平滑コンデンサ素子12、ノイズフィルタ用コンデンサ素子13A、13Bおよび共振コンデンサ素子14を収納した構造として例示した。しかし、共振コンデンサ素子14を、ケース部材101内の別の位置に配置したり、別のケース内に収容したりするようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the capacitor case 11 is illustrated as a structure in which the smoothing capacitor element 12, the noise filter capacitor elements 13A and 13B, and the resonance capacitor element 14 are accommodated. However, the resonant capacitor element 14 may be arranged at a different position in the case member 101 or housed in another case.

上記一実施の形態では、平滑コンデンサ素子12、および共振コンデンサ素子14を、それぞれ、複数個のコンデンサ素子により構成した。しかし、平滑コンデンサ素子12および共振コンデンサ素子14の一方または両方を1個のコンデンサ素子により構成するようにしてもよい。   In the above embodiment, each of the smoothing capacitor element 12 and the resonance capacitor element 14 is constituted by a plurality of capacitor elements. However, one or both of the smoothing capacitor element 12 and the resonant capacitor element 14 may be constituted by a single capacitor element.

上記一実施の形態では、共振コイルLrは、コンデンサケース11内に収納されない構造として例示した。しかし、共振コイルLrをコンデンサケース11内に収納するようにすることもできる。このように、コンデンサケース11内に収納する電子部品の種類、数は、任意に変更することが可能であり、要は、コンデンサケース11内に、少なくとも、平滑コンデンサ素子12、ノイズフィルタ用コンデンサ素子13A、13Bを収納するようにしたものであればよい。   In the above embodiment, the resonance coil Lr is exemplified as a structure that is not housed in the capacitor case 11. However, the resonance coil Lr can be accommodated in the capacitor case 11. As described above, the type and number of electronic components stored in the capacitor case 11 can be arbitrarily changed. In short, at least the smoothing capacitor element 12 and the noise filter capacitor element are included in the capacitor case 11. What is necessary is just to accommodate 13A, 13B.

上記一実施の形態では、パワー半導体モジュール35、35を、金属ベース30を介してケース部材101に熱伝導する構造で例示したが、金属ベース30を用いずにケース部材101に熱伝導するようにしてもよい。   In the above embodiment, the power semiconductor modules 35 and 35 are exemplified as a structure that conducts heat to the case member 101 via the metal base 30, but heat conduction is performed to the case member 101 without using the metal base 30. May be.

上記一実施の形態では、コンデンサケース11の外周側壁を底部に対してほぼ垂直に立ち上げ、この外周側壁の中の一側壁に対向するように高電圧回路基板40を金属ケース30を介して取り付けた構造として例示した。
しかし、コンデンサケース11の外周側壁および/または高電圧回路基板40を、高電圧回路基板40の底部に対して傾斜して立ち上げるようにしてもよく、必ずしも、高電圧回路基板40の底部に対して垂直に立ち上げる必要はない。また、高電圧回路基板40は、コンデンサケース11に取り付ける構造でなくてもよい。
In the above embodiment, the outer peripheral side wall of the capacitor case 11 is raised substantially perpendicular to the bottom, and the high voltage circuit board 40 is attached via the metal case 30 so as to face one side wall of the outer peripheral side wall. It was illustrated as a structure.
However, the outer peripheral side wall of the capacitor case 11 and / or the high-voltage circuit board 40 may be raised with respect to the bottom of the high-voltage circuit board 40, and is not necessarily limited to the bottom of the high-voltage circuit board 40. There is no need to stand up vertically. Further, the high voltage circuit board 40 may not have a structure attached to the capacitor case 11.

上記一実施の形態では、高電圧回路基板40にパワー半導体モジュール35、36のリード端子をガイドするためのリード端子ガイド50を設けた構造で例示したが、リード端子ガイド50は必ずしも必要ではない。   In the above embodiment, the lead terminal guide 50 for guiding the lead terminals of the power semiconductor modules 35 and 36 is provided on the high voltage circuit board 40, but the lead terminal guide 50 is not necessarily required.

コンデンサケース11内に収納される平滑コンデンサ素子12、ノイズフィルタ用コンデンサ素子13A、13Bおよび共振コンデンサ素子14、それぞれの個数、配置は、上記一実施の形態に限定されるものではなく、任意に、変更することが可能である。
また、各コンデンサ素子12、13、14を高電圧回路基板40や、他の電子部品に接続する第1〜第7のバスバー15〜20および高電圧回路基板40と主トランス104を接続するACバスバー110の個数、形状、取付け位置等も任意に変更することが可能である。
The number and arrangement of the smoothing capacitor element 12, the noise filter capacitor elements 13A and 13B, and the resonance capacitor element 14 housed in the capacitor case 11 are not limited to the above-described embodiment, and may be arbitrarily set. It is possible to change.
The capacitor elements 12, 13, and 14 are connected to the high voltage circuit board 40, the first to seventh bus bars 15 to 20 for connecting to other electronic components, and the AC bus bar for connecting the high voltage circuit board 40 to the main transformer 104. The number, shape, mounting position, etc. of 110 can be arbitrarily changed.

上記一実施の形態では、インバータ装置200に一体化され電力変換装置1を構成するDC−DCコンバータ装置100として例示した。しかし、本発明のDC−DCコンバータ装置100は、インバータ装置以外の装置に一体化したり、あるいは、単独で所定の取付位置に装着したりすることができるものである。また、上記一実施の形態では、電気自動車やプラグインハイブリッド車等の車両に搭載される電力変換装置を例に説明したが、本発明はこれらに限らず建設機械等の車両に用いられる電力変換装置にも適用することができる。   In the said one Embodiment, it illustrated as the DC-DC converter apparatus 100 which is integrated with the inverter apparatus 200 and comprises the power converter device 1. FIG. However, the DC-DC converter device 100 of the present invention can be integrated into a device other than the inverter device, or can be mounted alone at a predetermined mounting position. In the above-described embodiment, the power conversion device mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and the power conversion device used for a vehicle such as a construction machine is used. It can also be applied to devices.

その他、本発明は、本発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、複数のパワー半導体素子を有するパワー半導体モジュールと、パワー半導体素子がブリッジ回路に接続される配線を有するブリッジ回路基板と、平滑コンデンサ素子と、ノイズフィルタ用コンデンサ素子と、を備え、平滑コンデンサ素子およびノイズフィルタ用コンデンサ素子をコンデンサケース内に収納し、ブリッジ回路基板を、コンデンサケースの底部と交差する方向に、コンデンサケースとパワー半導体モジュールとに跨るように立ち上げて配置したものであればよい。   In addition, the present invention can be applied in various modifications within the scope of the gist of the present invention. In short, a power semiconductor module having a plurality of power semiconductor elements, and the power semiconductor elements in a bridge circuit. A bridge circuit board having wiring to be connected, a smoothing capacitor element, and a noise filter capacitor element. The smoothing capacitor element and the noise filter capacitor element are housed in a capacitor case. What is necessary is just to raise and arrange | position so that it may straddle a capacitor | condenser case and a power semiconductor module in the direction which cross | intersects the bottom part.

10 コンデンサモジュール
11 コンデンサケース
12 平滑コンデンサ素子(Cn)
13A、13B ノイズフィルタ用コンデンサ素子(Cy1,cy2)
14 共振コンデンサ素子(Cr)
15、15A、16〜21 バスバー
30 金属ベース(ベース部材)
33 板ばね
35、36 パワー半導体モジュール(H1〜H4、H0)
40 高電圧回路基板(ブリッジ回路基板)
41 コネクタ
42 チョークコイル(Lc)
50 リード端子ガイド
100 DC−DCコンバータ装置
101 ケース部材
102 ケースカバー
104 主トランス(Tr)
105 インダクタ素子(L1、L2)
106 高電圧モジュール(高電圧側スイッチング回路部)
107 低電圧回路基板
108 制御回路基板
109 ベース板
110 ACバスバー
150 低電圧側スイッチング回路部
200 インバータ装置
CTR 制御回路部
R ゲート抵抗
Ri シャント抵抗
Lr 共振コイル
10 Capacitor Module 11 Capacitor Case 12 Smoothing Capacitor Element (Cn)
13A, 13B Noise filter capacitor elements (Cy1, cy2)
14 Resonant capacitor element (Cr)
15, 15A, 16-21 Bus bar 30 Metal base (base member)
33 Leaf spring 35, 36 Power semiconductor module (H1-H4, H0)
40 High-voltage circuit board (bridge circuit board)
41 Connector 42 Choke coil (Lc)
50 Lead terminal guide 100 DC-DC converter device 101 Case member 102 Case cover 104 Main transformer (Tr)
105 Inductor element (L1, L2)
106 High voltage module (High voltage side switching circuit)
107 Low voltage circuit board 108 Control circuit board 109 Base board 110 AC bus bar 150 Low voltage side switching circuit part 200 Inverter device CTR Control circuit part R Gate resistance Ri Shunt resistance Lr Resonant coil

Claims (15)

トランスと、
前記トランスの一次側に接続された共振コンデンサ素子と、
前記共振コンデンサ素子を介して前記トランスの一次側に接続された高電圧側スイッチング回路部と、
前記トランスの二次側に接続された低電圧側スイッチング回路部と、
前記トランス、前記共振コンデンサ素子、前記高電圧側スイッチング回路部および前記低電圧側スイッチング回路部を収納するケース部材と、を備え、
前記高電圧側スイッチング回路部は、複数のパワー半導体モジュールと、前記複数のパワー半導体モジュールの各スイッチング素子をブリッジ回路として接続するための配線を有するブリッジ回路基板と、前記ブリッジ回路に入力される直流電流を平滑化する平滑コンデンサ素子と、ノイズフィルタ用コンデンサ素子と、を備え、
前記平滑コンデンサ素子および前記ノイズフィルタ用コンデンサ素子をコンデンサケース内に収納し、
前記複数のパワー半導体モジュールを前記ケース部材の底部内面に配置し、
前記コンデンサケースを前記パワー半導体モジュールの上方に配置し、
前記ブリッジ回路基板を、前記コンデンサケースの底部と交差する方向に、前記コンデンサケースと前記パワー半導体モジュールとに跨るように立ち上げて配置したことを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
With a transformer,
A resonant capacitor element connected to the primary side of the transformer;
A high-voltage side switching circuit connected to the primary side of the transformer via the resonant capacitor element;
A low voltage side switching circuit connected to the secondary side of the transformer;
A case member that houses the transformer, the resonant capacitor element, the high-voltage side switching circuit unit, and the low-voltage side switching circuit unit;
The high voltage side switching circuit unit includes a plurality of power semiconductor modules, a bridge circuit board having wiring for connecting the switching elements of the plurality of power semiconductor modules as a bridge circuit, and a direct current input to the bridge circuit A smoothing capacitor element that smoothes the current and a noise filter capacitor element,
Storing the smoothing capacitor element and the noise filter capacitor element in a capacitor case;
The plurality of power semiconductor modules are arranged on the bottom inner surface of the case member,
Placing the capacitor case above the power semiconductor module;
The DC-DC converter device according to claim 1, wherein the bridge circuit board is disposed so as to straddle the capacitor case and the power semiconductor module in a direction intersecting a bottom portion of the capacitor case.
請求項1に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記平滑コンデンサ素子および前記ノイズフィルタ用コンデンサ素子は、前記コンデンサケースの内面に形成したそれぞれの収納室に配設されていることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 1,
The DC-DC converter device, wherein the smoothing capacitor element and the noise filter capacitor element are disposed in respective storage chambers formed on an inner surface of the capacitor case.
請求項2に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記共振コンデンサ素子は、前記コンデンサケースの内面に形成した収納室に配設されていることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter apparatus according to claim 2,
The DC-DC converter device according to claim 1, wherein the resonant capacitor element is disposed in a storage chamber formed on an inner surface of the capacitor case.
請求項1に記載のDC−DCコンバータ装置において、
さらに、前記パワー半導体モジュールと前記ケース部材の底部との間に配置されたベース部材を備え、前記各パワー半導体モジュールは、その一面が前記ベース部材に圧接されていることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 1,
Further, the power semiconductor module includes a base member disposed between the power semiconductor module and the bottom of the case member, and each power semiconductor module has one surface pressed against the base member. Converter device.
請求項1に記載のDC−DCコンバータ装置において、
さらに、前記ノイズフィルタ用コンデンサ素子と前記ブリッジ回路との間に設けられたチョークコイルを備え、前記チョークコイルは、前記ブリッジ回路基板に設けられていることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 1,
The DC-DC converter device further comprises a choke coil provided between the noise filter capacitor element and the bridge circuit, wherein the choke coil is provided on the bridge circuit board.
請求項1に記載のDC−DCコンバータ装置において、
さらに、前記各パワー半導体モジュールのゲート端子に電気的に接続されたゲート抵抗を備え、前記各ゲート抵抗は、前記ブリッジ回路基板に設けられていることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 1,
The DC-DC converter device further comprises a gate resistor electrically connected to a gate terminal of each power semiconductor module, and each of the gate resistors is provided on the bridge circuit board.
請求項6に記載のDC−DCコンバータ装置において、
さらに、前記トランスと前記低電圧側スイッチング回路部の上部に、少なくとも、前記ブリッジ回路基板の上部に対応する一部を開放して配置されたベース板と、前記ベース板の上部に配置され、前記ベース板の前記一部を介して前記ブリッジ回路基板に接続され、前記ゲート抵抗にゲート電圧を出力する制御回路部を有する制御回路基板と、を備えることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 6,
Further, on the upper part of the transformer and the low-voltage side switching circuit unit, at least a base plate arranged to open corresponding to the upper part of the bridge circuit board, and arranged on the upper part of the base plate, A DC-DC converter device comprising: a control circuit board having a control circuit unit connected to the bridge circuit board via the part of the base plate and outputting a gate voltage to the gate resistor.
請求項1に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記各パワー半導体モジュールは、前記ブリッジ回路基板側に向けて配置されたリード端子を有し、前記ブリッジ回路基板には、前記リード端子を挿通する貫通孔が設けられ、前記ブリッジ回路基板が前記パワー半導体モジュールと対向する面に、前記リード端子を前記貫通孔に案内するためのリード端子ガイドが設けられていることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 1,
Each of the power semiconductor modules has a lead terminal arranged toward the bridge circuit board side, and the bridge circuit board is provided with a through hole through which the lead terminal is inserted, and the bridge circuit board is connected to the power supply module. A DC-DC converter device, wherein a lead terminal guide for guiding the lead terminal to the through hole is provided on a surface facing the semiconductor module.
請求項1に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記コンデンサケース内に収納された前記平滑コンデンサ素子および前記ノイズフィルタ用コンデンサ素子は、それぞれ、複数個であることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 1,
The DC-DC converter device characterized in that the smoothing capacitor element and the noise filter capacitor element housed in the capacitor case are plural in number.
請求項9に記載のDC−DCコンバータ装置において、
さらに、前記ノイズフィルタ用コンデンサ素子の1つに一端部が接続され、他端部が前記ブリッジ回路および外部装置に接続された第1のバスバーと、前記ノイズフィルタ用コンデンサ素子の他の1つに一端部が接続され、他端部が前記ブリッジ回路および外部装置に接続された第2のバスバーと、前記ノイズフィルタ用コンデンサ素子の前記1つと前記他の1つとの間に一端部が接続され、他端部がGND電位の部位に接続された第3のバスバーと、を備えることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 9,
Further, a first bus bar having one end connected to one of the capacitor elements for noise filter and the other end connected to the bridge circuit and an external device, and another one of the capacitor element for noise filter One end is connected between one end of the noise filter capacitor element and the second bus bar, one end of which is connected and the other end connected to the bridge circuit and the external device, And a third bus bar whose other end is connected to a portion having a GND potential.
請求項10に記載のDC−DCコンバータ装置において、
さらに、前記各平滑コンデンサ素子の一方の電極に一端部が接続され、他端部が前記ブリッジ回路基板に接続された第4のバスバーと、前記各平滑コンデンサ素子の他方の電極に一端部が接続され、他端部が前記ブリッジ回路基板に接続された第5のバスバーと、を備えることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 10,
Further, one end of each smoothing capacitor element is connected to one electrode, the other end is connected to the bridge circuit board, and one end is connected to the other electrode of each smoothing capacitor element. And a fifth bus bar having the other end connected to the bridge circuit board.
請求項11に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記第4のバスバーは前記第1のバスバーに接続される第3の端部を有することを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter apparatus according to claim 11,
The fourth bus bar has a third end connected to the first bus bar, and is a DC-DC converter device.
請求項3に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記コンデンサケース内に収容された前記共振コンデンサ素子は、複数個であり、隣接して並置されていることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter apparatus according to claim 3,
The DC-DC converter device according to claim 1, wherein a plurality of the resonant capacitor elements housed in the capacitor case are arranged adjacent to each other.
請求項13に記載のDC−DCコンバータ装置において、
さらに、前記共振コンデンサ素子と共に共振回路を構成する共振コイルと、前記各共振コンデンサ素子の一方の電極に一端部が接続され、他端部が前記ブリッジ回路基板に接続された第6のバスバーと、前記各共振コンデンサ素子の他方の電極に一端部が接続され、他端部が前記共振コイルに接続された第7のバスバーと、を備えることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 13,
A resonance coil that forms a resonance circuit with the resonance capacitor element; a sixth bus bar having one end connected to one electrode of each resonance capacitor element and the other end connected to the bridge circuit board; A DC-DC converter device comprising: a seventh bus bar having one end connected to the other electrode of each resonance capacitor element and the other end connected to the resonance coil.
請求項1に記載のDC−DCコンバータ装置において、
前記トランスに接続された交流バスバーと、前記交流バスバーに一端部が接続され、他端部が前記ブリッジ回路基板に接続された第8のバスバーと、を備え、前記第8のバスバーは前記コンデンサケースに取り付けられていることを特徴とするDC−DCコンバータ装置。
The DC-DC converter device according to claim 1,
An AC bus bar connected to the transformer, and an eighth bus bar having one end connected to the AC bus bar and the other end connected to the bridge circuit board, the eighth bus bar being the capacitor case The DC-DC converter apparatus characterized by being attached to.
JP2012179892A 2012-08-14 2012-08-14 DC-DC converter device Expired - Fee Related JP5818754B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012179892A JP5818754B2 (en) 2012-08-14 2012-08-14 DC-DC converter device
PCT/JP2013/069089 WO2014027536A1 (en) 2012-08-14 2013-07-12 Dc-dc converter device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012179892A JP5818754B2 (en) 2012-08-14 2012-08-14 DC-DC converter device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014039384A JP2014039384A (en) 2014-02-27
JP5818754B2 true JP5818754B2 (en) 2015-11-18

Family

ID=50287092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012179892A Expired - Fee Related JP5818754B2 (en) 2012-08-14 2012-08-14 DC-DC converter device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5818754B2 (en)
WO (1) WO2014027536A1 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101510056B1 (en) * 2014-05-14 2015-04-07 현대자동차주식회사 Hybrid power control apparatus for vehicle
JP6571358B2 (en) * 2015-03-24 2019-09-04 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 Circuit board for power conversion and electric compressor
WO2018193589A1 (en) * 2017-04-20 2018-10-25 三菱電機株式会社 Filter module for power conversion device
KR102396103B1 (en) * 2017-07-10 2022-05-10 엘지이노텍 주식회사 Connector and converter
CN111742480A (en) * 2018-02-22 2020-10-02 日本电产株式会社 Inverter with a voltage regulator
JP6975902B2 (en) * 2018-03-28 2021-12-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 LLC resonant converter
IT201800007376A1 (en) 2018-07-20 2020-01-20 BATTERY CHARGERS FOR VEHICLES AND RELATED PRODUCTION PROCEDURE
JP6980630B2 (en) * 2018-09-25 2021-12-15 日立Astemo株式会社 High voltage filter and power converter
JP7147598B2 (en) * 2019-01-29 2022-10-05 株式会社デンソー power supply
JP7203141B2 (en) * 2021-04-15 2023-01-12 三菱電機株式会社 power converter
JP7784983B2 (en) * 2022-11-18 2025-12-12 三菱電機株式会社 Power Conversion Device
DE102024100025A1 (en) * 2024-01-02 2025-07-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Electronic circuit arrangement with heat conduction bridge / cooling bridge as a multifunctional cast component

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4418208B2 (en) * 2003-11-06 2010-02-17 ニチコン株式会社 DC-DC converter device
JP2011050160A (en) * 2009-08-26 2011-03-10 Toyota Industries Corp Isolated dc-dc converter
JP5099379B2 (en) * 2009-12-28 2012-12-19 Tdk株式会社 Base plate structure and power supply
JP5869207B2 (en) * 2010-01-08 2016-02-24 田淵電機株式会社 Circuit component mounting structure and its mounting board
JP5855899B2 (en) * 2011-10-27 2016-02-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 DC-DC converter and power converter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014039384A (en) 2014-02-27
WO2014027536A1 (en) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5818754B2 (en) DC-DC converter device
JP5855899B2 (en) DC-DC converter and power converter
US8665623B2 (en) Power converter designed to enhance stability in operation
JP6383408B2 (en) Converter and power converter
DE112012003135B4 (en) power converter
JP6175556B2 (en) Power converter
JP6104347B1 (en) Power converter
US20130100634A1 (en) Electric power supply
JP5926651B2 (en) DC-DC converter device and power converter device
JP6169181B2 (en) DC-DC converter device
US9814154B2 (en) Power converter
US20150163961A1 (en) Power Conversion Apparatus
JP6932225B1 (en) Power converter
JP4396627B2 (en) Power converter
JP6158051B2 (en) Power converter
US10581339B2 (en) Power conversion system and assembling method
US20230104166A1 (en) Power conversion device
US11990799B2 (en) Capacitor module, inverter module, and motor unit
JP2007159254A (en) Power converter
CN220087792U (en) Motor driving equipment
JP6186439B2 (en) DC-DC converter device
JP7134305B1 (en) power converter
JP5609811B2 (en) Power supply

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140523

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150901

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150929

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5818754

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees