JP6673129B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本明細書が開示する技術は、車両に搭載されており、リアクトルと他の電気部品がバスバで接続されている電力変換器に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a power converter mounted on a vehicle and having a reactor and other electric components connected by a bus bar.
特許文献1、2に、リアクトルとコンデンサがバスバで接続されている電力変換器が開示されている。いずれの文献の電力変換器も、電気自動車に搭載されるデバイスであり、バッテリの電力を走行用モータの駆動電力に変換する。リアクトルとコンデンサは、電圧コンバータ回路の部品である。バスバは、2個の電気部品を電気的に接続するための導電性の細長い金属板(金属棒)である。バスバは、大電力を低損失で伝送するのに適している。
車載の電力変換器は、走行中の車両振動の影響を受ける。電圧コンバータのコンデンサ自体も振動する。一方、リアクトルのコイルの引き出し線とバスバは、溶接で接合されることが多い。溶接部は、車両振動やコンデンサの振動の影響を受け、疲労劣化を起こす。本明細書は、リアクトルのコイルの引き出し線とバスバの溶接部の耐振動性を高める技術を提供する。 A vehicle-mounted power converter is affected by vehicle vibration during traveling. The capacitor itself of the voltage converter also oscillates. On the other hand, the lead wire of the coil of the reactor and the bus bar are often joined by welding. The welded portion is affected by vehicle vibration and capacitor vibration, causing fatigue deterioration. The present specification provides a technique for improving the vibration resistance of a weld between a lead wire of a coil of a reactor and a bus bar.
本明細書が開示する電力変換器は、リアクトルと他の電気部品がバスバで接続されている車載部品の一つである。リアクトルは、コイルの少なくとも一部を覆う樹脂カバーを備えている。バスバは、コイルの引き出し線(コイル端部)に溶接される溶接部と、電気部品に接続される接続部を備えている。本明細書が開示する電力変換器では、バスバの溶接部と接続部の間に、樹脂カバーに設けられた差込口に圧入される舌部が設けられている。そのような構造を採用することによって、バスバの接続部を通じて伝達する他の電気部品の振動のエネルギは、舌部を通じて減衰するので溶接部へ到達する振動エネルギを小さくすることができる。また、上記の構造により、溶接部と舌部がリアクトルの本体(即ち樹脂カバー)と一体になって振動するようになるので、溶接部の共振周波数が高くなり、車両振動に対する耐振動特性が向上する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 The power converter disclosed in this specification is one of vehicle-mounted components in which a reactor and other electrical components are connected by a bus bar. The reactor includes a resin cover that covers at least a part of the coil. The bus bar includes a welded portion welded to a lead wire (coil end) of the coil and a connection portion connected to an electric component. In the power converter disclosed in this specification, a tongue that is press-fitted into an insertion port provided in a resin cover is provided between a welded portion and a connection portion of a bus bar. By employing such a structure, the vibration energy of other electric components transmitted through the connection portion of the bus bar is attenuated through the tongue portion, so that the vibration energy reaching the welding portion can be reduced. Further, according to the above structure, the welded portion and the tongue vibrate integrally with the main body of the reactor (that is, the resin cover), so that the resonance frequency of the welded portion is increased, and the vibration resistance to vehicle vibration is improved. I do. The details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “Detailed description of the invention”.
図面を参照して実施例の電力変換器10を説明する。実施例の電力変換器10は、電気自動車において、バッテリの直流電力を、走行用モータを駆動するための交流電力に変換するデバイスである。まず、図1を参照して、電力変換器10の回路構成を概説する。電力変換器10は、2個の走行用モータ90a、90bへ交流電力を供給する。電力変換器10は、双方向DC−DCコンバータ8と、2個のインバータ9a、9bを含む。双方向DC−DCコンバータ8は、バッテリ2の電力の電圧を昇圧してインバータ9a、9bへ送る昇圧機能と、インバータ9a又は9bから送られる回生電力を降圧してバッテリ2へ送る降圧機能の双方を有する。回生電力とは、モータ90a又は90bが逆駆動されて発電した交流電力をインバータ9a又は9bが直流電力に変換した直流電力である。以下、説明の簡略化のため、双方向DC−DCコンバータ8を単純にコンバータ8と称する。
A
コンバータ8の回路構成を説明する。コンバータ8は、リアクトル4、フィルタコンデンサ3、2個のトランジスタ5a、5b、2個のダイオード6a、6bを備えている。2個のトランジスタ5a、5bは直列に接続されている。各トランジスタ5a、5bにダイオード6a、6bが逆並列に接続されている。2個のトランジスタ5a、5bの直列接続の高電位端と低電位端は、夫々、インバータ9a、9bの高電位端と低電位端に接続されている。リアクトル4の一端はコンバータ8のバッテリ側の高電位端に接続されており、他端は2個のトランジスタ5a、5bの直列接続の中点に接続されている。フィルタコンデンサ3は、バッテリ側の高電位端と低電位端の間に接続されている。トランジスタ5aとダイオード6bが主に降圧動作に関与し、トランジスタ5bとダイオード6aが主に昇圧動作に関与する。図1のコンバータ8の動作は良く知られているので詳しい説明は省略する。
The circuit configuration of the converter 8 will be described. The converter 8 includes a
インバータ9a、9bについては回路構成の説明を省略する。なお、コンバータ8とインバータ9a、9bの間には、それらの間を流れる電流の脈動を抑えるための平滑化コンデンサ7が接続されている。
The description of the circuit configuration of the
図2から図4を参照しつつリアクトル4のハードウエアについて説明する。図2は、電力変換器10の筐体12に取り付けられたリアクトル4の平面図である。図2は、上面カバーを外した筐体12の一部を示す平面図である。図3は、筐体12に取り付けられたリアクトル4を図中の座標系のX方向からみた側面図である。図4は、筐体12に取り付けられたリアクトル4をY方向からみた側面図である。図3、図4では、筐体12の下側の部品については図示を省略した。説明の便宜上、図中のZ軸正方向を「上」と称することにする。
The hardware of the
リアクトル4は、不図示のコアに捲回されたコイル41の周囲を樹脂カバー42で覆ったデバイスである。樹脂カバー42の側面の3か所からリブ42aが延びており、そのリブ42aがボルト52にて筐体12に固定されている。コイル41の上面と、コイル41の引き出し線41a、41bのみが、樹脂カバー42から露出している。引き出し線41aには第1バスバ31が接続されている。第1バスバ31の一端31aは、引き出し線41aと溶接で接合されている。第1バスバ31の他端31bは、ボルト51aにより、端子13と一緒に筐体12へ共締めされている。端子13は、筐体12に収容されているフィルタコンデンサ(不図示)から延びている端子である。即ち、第1バスバ31は、リアクトル4の一端と、フィルタコンデンサ3を電気的に接続する。
The
電力変換器10は、走行用モータを駆動する大電力を扱うので、電力を伝送する導体に、ケーブルではなく、細長金属板のバスバを用いる。
Since the
引き出し線41bには第2バスバ32が接続されている。第2バスバ32の一端32aは、引き出し線41bと溶接で接合されている。第2バスバ32の他端32bは、ボルト51bにより、中継バスバ14と一緒に共締めされている。中継バスバ14は、第2バスバ32と、筐体12に収容されているパワーカードを接続する別のバスバの端部である。パワーカードには、図1で示したトランジスタ5a、5bとダイオード6a、6bが封止されている。パワーカードの中でトランジスタ5a、5bは直列に接続されるとともに、トランジスタ5a、5bの夫々にダイオード6a、6bが逆並列に接続されている。中継バスバ14は、トランジスタ5a、5bの直列接続の中点に相当するパワーカード端子と接続されている。即ち、第2バスバ32は、リアクトル4と、トランジスタ5a、5bを電気的に接続する導体である。
The
図3と図4には、取り付へ前の第1バスバ31と第2バスバ32を仮想線(2点鎖線)で示してある。第1バスバ31は、細長の銅板である、その一端31aが、コイル41の引き出し線41aと溶接で接続され、他端31bがボルト51aを介して別の電気部品(フィルタコンデンサ3)の端子13と接続されている。第1バスバ31の一端31aと他端31bの間に、舌部31cが設けられており。舌部31cは、リアクトル4の樹脂カバー42に設けられた差込口43aに圧入され固定されている。
FIGS. 3 and 4 show the
第2バスバ32も、細長の銅板である、その一端32aが、コイル41の引き出し線41bと溶接で接続され、他端32bがボルト51bを介して中継バスバ14と接続されている。先に述べたように、中継バスバ14は、トランジスタ5a、5bの直列接続の中点につながっている。第2バスバ32の一端32aと他端32bの間に、舌部32cが設けられており。舌部32cは、リアクトル4の樹脂カバー42に設けられた差込口43bに圧入され固定されている。
The
電力変換器10では、リアクトル4の引き出し線41a、41bと別の電気部品を導通させる細長金属板のバスバ(第1バスバ31、第2バスバ32)が、その途中で樹脂カバー42の側面に設けられた差込口43a、43bで固定される。この構造により、溶接部(第1バスバ31の一端31a、第2バスバ32の一端32a)の耐振動性が向上する。この点について説明する。
In
電力変換器10は、電気自動車に搭載されており、走行中に振動する。リアクトル4も振動する。第1バスバ31と第2バスバ32は、その途中の舌部31c、32cで固定されているので、その両端のみで固定されている場合と比較して、固有振動数が高くなる。それゆえ、溶接されている第1バスバ31の一端31a、第2バスバ32の一端32aの溶接部分の耐振動性が向上する。また、フィルタコンデンサ3は、交流電流が流入/流出するために振動する。フィルタコンデンサ3の振動は、第1バスバ31を通じて第1バスバ31の一端31aと引き出し線41aの接合部に到達する。このとき、振動エネルギの一部は、樹脂カバー42に固定されている舌部31cを通じて樹脂カバー42に吸収される。このことにより、フィルタコンデンサ3の振動に対する接合部(一端31aと引き出し線41aの接合部)の耐振動性が向上する。
The
第1バスバ31が舌部31cで樹脂カバー42に固定され、第2バスバ32が舌部32cで樹脂カバー42に固定されることによって、次の利点も得られる。なお、第1バスバ31を例に利点を説明する。即ち、第1バスバ31は、一端31aが溶接され、他端31bがボルト51aで筐体12に固定される。電力変換器10の製造工程においては、第1バスバ31の一端31aが引き出し線41aに溶接された後に、第1バスバ31の他端31bがボルト51aによって筐体12に固定される。第1バスバ31はボルト51aで筐体12に固定される際、わずかに動く。第1バスバ31の一端31aは既に溶接にて固定されているため、他端31bが動くと第1バスバ31が変形し、内部応力が発生する。しかし、第1バスバ31は、一端31aと他端31bの間で舌部31cにより樹脂カバー42に固定されているため、内部応力は、他端31bと舌部31cの間で発生し、溶接されている一端31aに影響を及ぼさない。同様に、ボルト51aを締結するときの締結トルクの影響も、舌部31cで遮断され、溶接されている一端31aに及ばない。舌部32cで樹脂カバー42に固定されている第2バスバ32についても同様の利点が得られる。
Since the
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。第1バスバ31、第2バスバ32は、細長金属板の途中から枝分かれする舌部31c、32cを備えており、その舌部31c、32cが、リアクトル4の樹脂カバー42に設けられた差込口43a、43bに圧入されている。舌部31c、32cは、圧入でなく、ボルトで樹脂カバー42に固定されてもよい。あるいは、第1バスバ31、第2バスバ32は、舌部を備えず、バスバの途中が樹脂カバー42に設けられたスリットに係止固定される態様であってもよい。
Points to keep in mind regarding the technology described in the embodiment will be described. The
コイル41の引き出し線41aと溶接される第1バスバ31の一端31a、及び、引き出し線41bと溶接される第2バスバ32の一端32aが、請求項の「溶接部」の一例に相当する。端子13と共締めされる第1バスバ31の他端31b、及び、中継バスバ14と共締めされる第2バスバ32の他端32bが、請求項の接続部の一例に相当する。樹脂カバー42の差込口43aに固定される第1バスバ31の舌部31c、及び、差込口43bに固定される第2バスバ32の舌部32cが、請求項の固定部の一例に相当する。
The one
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 As described above, specific examples of the present invention have been described in detail, but these are merely examples, and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and alterations of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings can simultaneously achieve a plurality of objects, and has technical utility by achieving one of the objects.
2:バッテリ
3:フィルタコンデンサ
4:リアクトル
5a、5b:トランジスタ
6a、6b:ダイオード
7:平滑化コンデンサ
8:双方向DC−DCコンバータ(コンバータ)
9a、9b:インバータ
10:電力変換器
12:筐体
13:端子
14:中継バスバ
31:第1バスバ
31a、32a:一端
31b、32b:他端
31c、32c:舌部
32:第2バスバ
41:コイル
41a、41b:引き出し線
42:樹脂カバー
42a:リブ
43a、43b:差込口
51a、51b、52:ボルト
90a、90b:走行用モータ
2: Battery 3: Filter capacitor 4:
9a, 9b: inverter 10: power converter 12: housing 13: terminal 14: relay bus bar 31:
Claims (1)
前記リアクトルは、コイルの少なくとも一部を覆う樹脂カバーを備えており、
前記バスバは、前記コイルの引き出し線に溶接される溶接部と、前記電気部品に接続される接続部を備えているとともに、前記溶接部と前記接続部の間に、前記樹脂カバーに設けられた差込口に圧入される舌部が設けられている、電力変換器。 It is a power converter that is mounted on the vehicle, and the reactor and other electric components are connected by a bus bar,
The reactor includes a resin cover that covers at least a part of the coil,
The bus bar includes a welded portion welded to the lead wire of the coil and a connection portion connected to the electric component, and is provided on the resin cover between the welded portion and the connection portion . A power converter having a tongue that is press-fitted into an insertion port .
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