JP2004254358A

JP2004254358A - 電力変換装置

Info

Publication number: JP2004254358A
Application number: JP2003039402A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Matsuo; 治之松尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-18
Also published as: JP3689087B2

Abstract

【課題】二組の電力変換器を一体化した電力変換装置において、小型軽量化と、配線作業の容易化と、耐振性の向上とを図る。
【解決手段】内部に冷却液通路１ｄを有する液冷型のヒートシンク１と、ヒートシンク１の両面に装着され、それぞれが半導体モジュール６と制御回路と平滑用のコンデンサ７とを有する二組の電力変換器２および３とを備え、二組の電力変換器２および３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８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たものである。
【選択図】図２

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実施の形態２にて説明するヒートシンク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には実施の形態２にて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】
実施の形態２．
図６と図７とはこの発明の実施の形態２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ものである。
【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２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２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。

Claims

内部に冷却液通路を有する液冷型のヒートシンク、前記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を備え、前記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前記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たことを特徴とする電力変換装置。
前記二組の電力変換器の間を接続する電源ラインが、前記一方の電力変換器に設けられた前記平滑用のコンデンサに接続されることにより、前記他方の電力変換器側の平滑用コンデンサを排除したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
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ていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。