JPH08126346A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
- Publication number
- JPH08126346A JPH08126346A JP6253198A JP25319894A JPH08126346A JP H08126346 A JPH08126346 A JP H08126346A JP 6253198 A JP6253198 A JP 6253198A JP 25319894 A JP25319894 A JP 25319894A JP H08126346 A JPH08126346 A JP H08126346A
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- JP
- Japan
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- power
- semiconductor element
- power semiconductor
- electrolytic capacitor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型で、冷却性に優れ、かつ取扱性のよい電力
変換装置を提供するにある。 【構成】バッテリからの電圧を平滑するための電解コン
デンサと、該コンデンサからの電圧を電力変換して交流
電動機を制御してなる電力半導体素子を備えてなる電力
変換装置であって、前記電解コンデンサと電力半導体素
子間に冷却用ヒートシンクを配置した。 【効果】小型で、冷却性に優れ、かつ取扱性のよい電力
変換装置が得られる。
変換装置を提供するにある。 【構成】バッテリからの電圧を平滑するための電解コン
デンサと、該コンデンサからの電圧を電力変換して交流
電動機を制御してなる電力半導体素子を備えてなる電力
変換装置であって、前記電解コンデンサと電力半導体素
子間に冷却用ヒートシンクを配置した。 【効果】小型で、冷却性に優れ、かつ取扱性のよい電力
変換装置が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力変換装置に係り、特
に電気自動車用として好適な電力変換装置に関する。
に電気自動車用として好適な電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気自動車用電力変換装置を水等
の液体を使って強制冷却する技術は特開平5−292703 号
公報で知られている。
の液体を使って強制冷却する技術は特開平5−292703 号
公報で知られている。
【０００３】上記技術は電動機本体の軸線上にヒートシ
ンクと電力変換装置を並列に配置し、電力変換装置用ヒ
ートシンクと電動機本体を強制冷却している。
ンクと電力変換装置を並列に配置し、電力変換装置用ヒ
ートシンクと電動機本体を強制冷却している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記電力変換装置の冷
却はヒートシンクと電力変換素子との接触面積が大きい
ほどよく、これは一般的に電力変換素子の大きさによっ
て決まる。
却はヒートシンクと電力変換素子との接触面積が大きい
ほどよく、これは一般的に電力変換素子の大きさによっ
て決まる。
【０００５】また、ヒートシンクの中では冷却液通路の
内表面積が大きいほどよく、冷却液通路内での冷却液の
流速が早い法がよいが各パスでの流速分布が均一である
ことが重要であることは周知の通りである。
内表面積が大きいほどよく、冷却液通路内での冷却液の
流速が早い法がよいが各パスでの流速分布が均一である
ことが重要であることは周知の通りである。
【０００６】しかしながら、上記従来技術では、外側の
通路より内側の通路の方が流速が早く流速分布がアンバ
ランスである。また、冷却通路は平面的で冷却水の内表
面積が大きくとれないため冷却能力が小さいと言った課
題がある。
通路より内側の通路の方が流速が早く流速分布がアンバ
ランスである。また、冷却通路は平面的で冷却水の内表
面積が大きくとれないため冷却能力が小さいと言った課
題がある。
【０００７】また、平滑コンデンサがスイッチング素子
の外周に有るためブスバが長くなる。平滑コンデンサと
スイッチング素子の高さが異なるため高さ調整用スペー
サが必要になるなどの不都合がある。
の外周に有るためブスバが長くなる。平滑コンデンサと
スイッチング素子の高さが異なるため高さ調整用スペー
サが必要になるなどの不都合がある。
【０００８】本発明の目的は、小型で冷却性に優れた電
力変換装置を提供するにある。
力変換装置を提供するにある。
【０００９】本発明の他の目的は、小型で、冷却性に優
れ、かつ取扱性のよい電力変換装置を提供するにある。
れ、かつ取扱性のよい電力変換装置を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、バッテリから
の電圧を平滑するための電解コンデンサと、該コンデン
サからの電圧を電力変換して交流電動機を制御してなる
電力半導体素子を備えてなる電力変換装置であって、前
記電解コンデンサと電力半導体素子間に冷却用ヒートシ
ンクを配置することにより達成される。
の電圧を平滑するための電解コンデンサと、該コンデン
サからの電圧を電力変換して交流電動機を制御してなる
電力半導体素子を備えてなる電力変換装置であって、前
記電解コンデンサと電力半導体素子間に冷却用ヒートシ
ンクを配置することにより達成される。
【００１１】本発明の一つは、バッテリからの電圧を平
滑するための電解コンデンサと、該コンデンサからの電
圧を電力変換して交流電動機を制御してなる電力半導体
素子を備えてなる電力変換装置であって、前記電解コン
デンサと電力半導体素子間に、多角形状で、かつ中心部
に電解コンデンサ取付け用挿入穴を有し、さらに強制循
環路に接続される冷却液通路を備えた冷却用ヒートシン
クを配置し、前記多角状面に電力半導体素子を装着する
ことによって達成される。
滑するための電解コンデンサと、該コンデンサからの電
圧を電力変換して交流電動機を制御してなる電力半導体
素子を備えてなる電力変換装置であって、前記電解コン
デンサと電力半導体素子間に、多角形状で、かつ中心部
に電解コンデンサ取付け用挿入穴を有し、さらに強制循
環路に接続される冷却液通路を備えた冷却用ヒートシン
クを配置し、前記多角状面に電力半導体素子を装着する
ことによって達成される。
【００１２】好ましくはヒートシンクが六角状で電力半
導体素子間のヒートシンク上に電流センサが配置固定さ
れている。
導体素子間のヒートシンク上に電流センサが配置固定さ
れている。
【００１３】
【作用】入り口通路から導かれた冷却液は横に広がる環
状通路から縦の冷却通路を介して出口通路に接続される
環状通路に導かれる。冷却通路冷却液は電解コンデンサ
とＩＧＢＴで発生し、ヒートシンクに生じた熱を奪い冷
却して行く。加熱された冷却液はポンプ等で強制循環さ
れて冷却され、再利用される。
状通路から縦の冷却通路を介して出口通路に接続される
環状通路に導かれる。冷却通路冷却液は電解コンデンサ
とＩＧＢＴで発生し、ヒートシンクに生じた熱を奪い冷
却して行く。加熱された冷却液はポンプ等で強制循環さ
れて冷却され、再利用される。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の電力変換装置を用いた電気自
動車の駆動システムの電力概略系統図を示したもので、
バッテリ１からの電力を電力変換装置２で３相交流に変
換し、交流電動機３に供給するシステムである。
動車の駆動システムの電力概略系統図を示したもので、
バッテリ１からの電力を電力変換装置２で３相交流に変
換し、交流電動機３に供給するシステムである。
【００１５】バッテリ１からの直流電流は複数の電解コ
ンデンサ４、詳しくは３個の円筒状のコンデンサが三角
状に組付けられていて電圧，電流を平滑化して各相の電
力半導体素子〔以下ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar
Transistor）と言う〕５へ送られる。ＩＧＢＴではスイ
ッチングのＯＮ，ＯＦＦで正弦波の３相交流電源を作っ
て交流電動機３へ電力を供給する。
ンデンサ４、詳しくは３個の円筒状のコンデンサが三角
状に組付けられていて電圧，電流を平滑化して各相の電
力半導体素子〔以下ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar
Transistor）と言う〕５へ送られる。ＩＧＢＴではスイ
ッチングのＯＮ，ＯＦＦで正弦波の３相交流電源を作っ
て交流電動機３へ電力を供給する。
【００１６】図２及び図３に基づいて、電力変換装置の
構成を説明する。
構成を説明する。
【００１７】冷却用ヒートシンク６には熱引きがよくて
加工性のよいアルミニウム材が用いられて、六角形状に
押出し成形されると同時に、図６から判るように中心部
に１２０°間隔で電解コンデンサ取付け挿入穴６ａと、
後述するＩＧＢＴ取付け面の外壁面に沿って長手（縦）
方向に延びる冷却液通路６ｂを形成している。この冷却
液通路６ｂはその上下端において図５に示すように環状
の連絡通路６ｃ，６ｄで合流し、入り口通路７ａと，出
口通路７ｂと連通するように構成されている。
加工性のよいアルミニウム材が用いられて、六角形状に
押出し成形されると同時に、図６から判るように中心部
に１２０°間隔で電解コンデンサ取付け挿入穴６ａと、
後述するＩＧＢＴ取付け面の外壁面に沿って長手（縦）
方向に延びる冷却液通路６ｂを形成している。この冷却
液通路６ｂはその上下端において図５に示すように環状
の連絡通路６ｃ，６ｄで合流し、入り口通路７ａと，出
口通路７ｂと連通するように構成されている。
【００１８】そして、前記冷却用ヒートシンク６の両端
の連絡通路６ｃ，６ｄは加工した状態では開放溝となっ
ているため、後に金属状シール板８ａ，８ｂを被せ周囲
を溶接或いは接着することで密封された冷却液通路が形
成される。
の連絡通路６ｃ，６ｄは加工した状態では開放溝となっ
ているため、後に金属状シール板８ａ，８ｂを被せ周囲
を溶接或いは接着することで密封された冷却液通路が形
成される。
【００１９】図４は電解コンデンサ４が冷却用ヒートシ
ンク６に挿入された状態図で、電解コンデンサ取付け挿
入穴６ａに電解コンデンサ４が挿入嵌合されており、各
電解コンデンサ４に設けられている電解コンデンサの
(−)端子４１を冷却用ヒートシンク６の中心部に、(＋)
端子４２が外周部にそれぞれ１２０°点対称になるよう
に配置してある。
ンク６に挿入された状態図で、電解コンデンサ取付け挿
入穴６ａに電解コンデンサ４が挿入嵌合されており、各
電解コンデンサ４に設けられている電解コンデンサの
(−)端子４１を冷却用ヒートシンク６の中心部に、(＋)
端子４２が外周部にそれぞれ１２０°点対称になるよう
に配置してある。
【００２０】上記した電解コンデンサ４の各端子４１，
４２に平板からなる六角状の(＋)側閉ループブスバ９を
嵌め込みナット締めしている。次に同様形状で一回り小
形の(−)側閉ループブスバ１０を絶縁部材４３を介して
嵌め込み２階建て構造にしてナット締めしている。
４２に平板からなる六角状の(＋)側閉ループブスバ９を
嵌め込みナット締めしている。次に同様形状で一回り小
形の(−)側閉ループブスバ１０を絶縁部材４３を介して
嵌め込み２階建て構造にしてナット締めしている。
【００２１】前記ＩＧＢＴ５のそれぞれは、ヒートシン
ク６の外周面である取付面６ｅにそれぞれねじ５ａ，５
ｂで取付け固定されている。そして該ＩＧＢＴ(＋)側端
子５ｃ，５ｄと電解コンデンサ(＋)側閉ループブスバ９
とをブスバ１１で接続し、同様にＩＧＢＴ(−)側端子５
ｅ，５ｆと電解コンデンサ(−)側閉ループブスバ１０と
をブスバ１２で接続する。この(＋)(−)ブスバ１１，１
２はＵ，Ｖ，Ｗ相それぞれＬ字状に成形され、各相同一
部品形状となっている。また、Ｒはノイズ吸収用のスナ
バ抵抗で電力半導体素子間に配置され、該素子の取付面
と同一面に固定されている。
ク６の外周面である取付面６ｅにそれぞれねじ５ａ，５
ｂで取付け固定されている。そして該ＩＧＢＴ(＋)側端
子５ｃ，５ｄと電解コンデンサ(＋)側閉ループブスバ９
とをブスバ１１で接続し、同様にＩＧＢＴ(−)側端子５
ｅ，５ｆと電解コンデンサ(−)側閉ループブスバ１０と
をブスバ１２で接続する。この(＋)(−)ブスバ１１，１
２はＵ，Ｖ，Ｗ相それぞれＬ字状に成形され、各相同一
部品形状となっている。また、Ｒはノイズ吸収用のスナ
バ抵抗で電力半導体素子間に配置され、該素子の取付面
と同一面に固定されている。
【００２２】上記ブスバは各相同一部品から構成されて
いるので、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相それぞれ同一作業で実施出
来る。
いるので、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相それぞれ同一作業で実施出
来る。
【００２３】図２の側面に沿って配置されるブスバ１４
は同様に一端を端子５ｇ，５ｈに、他端を電流センサ取
付面６ｆに取付けられているリード線保持部材１５に接
続し、このブスバ１４は通常の電流センサのように電流
センサ１６の空間部を貫通して設けられている。リード
線保持部材１５ではハーネス１７とブスバ１４が共締め
され、このハーネス１７が交流電動機３の入力端と接続
されている。
は同様に一端を端子５ｇ，５ｈに、他端を電流センサ取
付面６ｆに取付けられているリード線保持部材１５に接
続し、このブスバ１４は通常の電流センサのように電流
センサ１６の空間部を貫通して設けられている。リード
線保持部材１５ではハーネス１７とブスバ１４が共締め
され、このハーネス１７が交流電動機３の入力端と接続
されている。
【００２４】なお、実施例ではＩＧＢＴ５を２個使った
ものを示しているが必要に応じては１個でも複数個でも
よい。電解コンデンサも同様である。
ものを示しているが必要に応じては１個でも複数個でも
よい。電解コンデンサも同様である。
【００２５】上記冷却液は一般に水或いは油が用いら
れ、強制的に冷却水はポンプ１８で冷却用ヒートシンク
入口パイプ７ａに送られ、冷却用ヒートシンク６の各冷
却液通路６ｃ，６ｄを流れ冷却用ヒートシンク出口パイ
プ７ｂへ送られラジエータ１９で冷却されポンプ１８へ
循環される。従って冷却水により電解コンデンサ挿入穴
６ａ，ＩＧＢＴ取付面６ｅ，電流センサ取付面６ｆはそ
れぞれ冷却される。
れ、強制的に冷却水はポンプ１８で冷却用ヒートシンク
入口パイプ７ａに送られ、冷却用ヒートシンク６の各冷
却液通路６ｃ，６ｄを流れ冷却用ヒートシンク出口パイ
プ７ｂへ送られラジエータ１９で冷却されポンプ１８へ
循環される。従って冷却水により電解コンデンサ挿入穴
６ａ，ＩＧＢＴ取付面６ｅ，電流センサ取付面６ｆはそ
れぞれ冷却される。
【００２６】又冷却用ヒートシンクの電流センサ取付面
６ｆに冷却用ヒートシンク入口パイプ７ａ，冷却用ヒー
トシンク出口パイプ７ｂが設けられている。
６ｆに冷却用ヒートシンク入口パイプ７ａ，冷却用ヒー
トシンク出口パイプ７ｂが設けられている。
【００２７】この取付面６ｆは六角状面の隔面に配置さ
れ、かつ前記電解コンデンサとブスバを介して結線され
る電力半導体素子と、該電力半導体素子の対称面に設け
られている。従って冷却水により電解コンデンサ挿入穴
６ａ，ＩＧＢＴ取付面６ｅ，電流センサ取付面６ｆはそ
れぞれ冷却される。
れ、かつ前記電解コンデンサとブスバを介して結線され
る電力半導体素子と、該電力半導体素子の対称面に設け
られている。従って冷却水により電解コンデンサ挿入穴
６ａ，ＩＧＢＴ取付面６ｅ，電流センサ取付面６ｆはそ
れぞれ冷却される。
【００２８】この様な構成にすることによって電解コン
デンサ側ブスバの材料歩留まりが非常によく安価に出来
る。
デンサ側ブスバの材料歩留まりが非常によく安価に出来
る。
【００２９】図７に電解コンデンサブスバのその他の実
施例を示す。
施例を示す。
【００３０】電解コンデンサ(＋)端子と(−)端子の高さ
が同一の場合は電解コンデンサ(＋)側ブスバ４４と電解
コンデンサ(−)側ブスバ４５との間に必要な絶縁距離Ｌ
を確保すれば(＋)側(−)側での耐電性は問題ない。
が同一の場合は電解コンデンサ(＋)側ブスバ４４と電解
コンデンサ(−)側ブスバ４５との間に必要な絶縁距離Ｌ
を確保すれば(＋)側(−)側での耐電性は問題ない。
【００３１】本発明の実施例によれば電解コンデンサの
温度上昇を１０℃程度低減でき、コンデンサの長寿命化
に大きく貢献する。且つ各相での電流アンバランスをほ
とんど皆無に出来る。（一般には電流アンバランス２０
％程度ある。） また、各相へのブスバが同一形状に出来、各相同一作業
が出来るため同一性能に対して２０％の組立工数低減が
出来る。
温度上昇を１０℃程度低減でき、コンデンサの長寿命化
に大きく貢献する。且つ各相での電流アンバランスをほ
とんど皆無に出来る。（一般には電流アンバランス２０
％程度ある。） また、各相へのブスバが同一形状に出来、各相同一作業
が出来るため同一性能に対して２０％の組立工数低減が
出来る。
【００３２】さらには、電解コンデンサ，冷却用ヒート
シンク，ＩＧＢＴ等を最短距離に配置出来るので３５％
以上の小型化が出来る。
シンク，ＩＧＢＴ等を最短距離に配置出来るので３５％
以上の小型化が出来る。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、電解コンデンサと電力半導体
素子間に冷却用ヒートシンクを配置し、冷却液を強制循
環させたことで小型で、冷却性に優れた電力変換装置が
得られる。
素子間に冷却用ヒートシンクを配置し、冷却液を強制循
環させたことで小型で、冷却性に優れた電力変換装置が
得られる。
【００３４】本発明は、電解コンデンサと電力半導体素
子間に、多角形状で、かつ中心部に電解コンデンサ取付
け用挿入穴を有し、さらに強制循環路に接続される冷却
液通路を備えた冷却用ヒートシンクを配置し、前記多角
状面に電力半導体素子を装着したことにより、小型で、
冷却性に優れ、かつ取扱性のよい電力変換装置が得られ
る。
子間に、多角形状で、かつ中心部に電解コンデンサ取付
け用挿入穴を有し、さらに強制循環路に接続される冷却
液通路を備えた冷却用ヒートシンクを配置し、前記多角
状面に電力半導体素子を装着したことにより、小型で、
冷却性に優れ、かつ取扱性のよい電力変換装置が得られ
る。
【図１】本発明の電力変換装置を用いた電気自動車の駆
動システムの電力概略系統図。
動システムの電力概略系統図。
【図２】同電力変換装置の側面図。
【図３】図２の上面図。
【図４】電解コンデンサを冷却用ヒートシンクに挿入し
た状態図。
た状態図。
【図５】図４の側面図で冷却通路を示す。
【図６】本発明の冷却用ヒートシンクの横断面図。
【図７】本発明の電解コンデンサブスバのその他の実施
例を示す平面図。
例を示す平面図。
１…バッテリ、２…電力変換装置、３…交流電動機、４
…電解コンデンサ、５…電力半導体素子（ＩＧＢＴ）、
６…冷却用ヒートシンク、６ａ…コンデンサ挿入穴、６
ｂ…冷却液通路、９，１０…閉ループブスバ、１１…ブ
スバ(＋)（電解コンデンサ〜ＩＧＢＴ）、１２…ブスバ
(−)（電解コンデンサ〜ＩＧＢＴ）、１６…電流セン
サ、Ｒ…スナバ抵抗。
…電解コンデンサ、５…電力半導体素子（ＩＧＢＴ）、
６…冷却用ヒートシンク、６ａ…コンデンサ挿入穴、６
ｂ…冷却液通路、９，１０…閉ループブスバ、１１…ブ
スバ(＋)（電解コンデンサ〜ＩＧＢＴ）、１２…ブスバ
(−)（電解コンデンサ〜ＩＧＢＴ）、１６…電流セン
サ、Ｒ…スナバ抵抗。
Claims (10)
- 【請求項１】バッテリからの電圧を平滑するための電解
コンデンサと、該コンデンサからの電圧を電力変換して
交流電動機を制御してなる電力半導体素子を備えてなる
電力変換装置において、 前記電解コンデンサと電力半導体素子間に冷却液を強制
循環させる冷却用ヒートシンクを配置したことを特徴と
する電力変換装置。 - 【請求項２】請求項１記載において、冷却用ヒートシン
クは中央部に電解コンデンサ取付け挿入穴を、その外側
に冷却液通路を複数配置した一体構造物であることを特
徴とする電力変換装置。 - 【請求項３】請求項２記載において、冷却用ヒートシン
クは多角形状に形成され、その外側に電力半導体素子が
配置固定されていることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項４】請求項１記載において、電解コンデンサの
一方向端面に同極の端子をそれぞれ共通の一枚の閉ルー
プブスバにして同心的に配置したことを特徴とする電力
変換装置。 - 【請求項５】請求項３記載において、電力半導体素子は
各相毎に同一平面に複数個配置され、その両者間にスナ
バ抵抗が配置されていることを特徴とする電力変換装
置。 - 【請求項６】請求項４記載において、電解コンデンサの
極端子と電力半導体素子の極端子とを結ぶブスバはＬ字
状に形成され、同一の極のブスバを共通形状としたこと
を特徴とする電力変換装置。 - 【請求項７】バッテリからの電圧を平滑するための電解
コンデンサと、該コンデンサからの電圧を電力変換して
交流電動機を制御してなる電力半導体素子を備えてなる
電力変換装置において、 前記電解コンデンサと電力半導体素子間に、多角形状
で、かつ中心部に電解コンデンサ取付け用挿入穴を有
し、さらに強制循環路に接続される冷却液通路を備えた
冷却用ヒートシンクを配置し、前記多角状面に電力半導
体素子を装着したことを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項８】請求項７記載において、冷却液通路はコン
デンサの軸方向に沿って複数個形成され、両端において
強制循環路に導かれる環状通路と接続されていることを
特徴とする電力変換装置。 - 【請求項９】請求項７記載において、冷却用ヒートシン
クはアルミニウム材で形成されていることを特徴とする
電力変換装置。 - 【請求項１０】バッテリからの電圧を平滑するための電
解コンデンサと、該コンデンサからの電圧を電力変換し
て交流電動機を制御してなる電力半導体素子を備えてな
る電力変換装置において、 前記電解コンデンサと電力半導体素子間に、六角形状
で、かつ中心部に電解コンデンサ取付け用挿入穴を有
し、さらに強制循環路に接続される冷却液通路を備えた
冷却用ヒートシンクと、前記六角状面の隔面に配置さ
れ、かつ前記電解コンデンサとブスバを介して結線され
る電力半導体素子と、該電力半導体素子の対称面に配置
固定され電動機と結線される電流センサとからなること
を特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6253198A JPH08126346A (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6253198A JPH08126346A (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08126346A true JPH08126346A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17247922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6253198A Pending JPH08126346A (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08126346A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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