(57)【要約】【課題】平滑コンデンサの騒音を低減し、小型で低騒音の電力変換装置を提供する。【解決手段】スイッチング素子のスイッチング動作により直流と交流との間の電力変換を行う電力変換部と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路部と、前記スイッチング素子に供給される電源電圧の変動を抑制する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサを固定すると共に前記スイッチング素子と前記平滑用コンデンサを収納するケースと、前記ケースに固定され前記スイッチング素子を冷却する冷却部材とを備えた電力変換装置に於いて、前記冷却部材と前記ケースとの間に防振部材を挿入し、電力変換部に供給される直流電圧若しくは直流電流の脈動による騒音を低減するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のスイッチング動作により直流と交流との間の電力変換を行う電力変換部と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路部と、前記スイッチング素子に供給される電源電圧の変動を抑制する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサを固定すると共に前記スイッチング素子と前記平滑用コンデンサを収納するケースと、前記ケースに固定され前記スイッチング素子を冷却する冷却部材とを備えた電力変換装置に於いて、前記冷却部材と前記ケースとの間に防振部材を挿入したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記防振部材は、前記ケースが前記平滑用コンデンサを固定している位置に対応して挿入されていることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ケースと前記冷却部材とのうちの少なくとも一方に、前記防振部材の位置を規制する位置規制部を設けたことを特徴とする請求項1又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記防振部材は、エチレン−プロピレンゴム発泡体により形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
スイッチング素子のスイッチング動作により直流と交流との間の電力変換を行う電力変換部と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路部と、前記スイッチング素子に供給される電源電圧の変動を抑制する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサを固定すると共に前記スイッチング素子と前記平滑用コンデンサを収納するケースと、前記ケースに固定され前記スイッチング素子を冷却する冷却部材とを備えた電力変換装置に於いて、前記冷却部材と前記ケースとの間に空洞部を設けたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
前記空洞部は、前記ケースに設けられた凹部により形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記冷却部材と前記ケースとの間に防振部材を挿入したことを特徴とする請求項５又は６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記ケースと前記冷却部材とのうちの少なくとも一方に、前記防振部材の位置を規制する位置規制部を設けたことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記防振部材は、エチレン−プロピレンゴム発泡体により形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記平滑用コンデンサは、扁平巻きフィルムコンデンサにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のうちの何れか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等に搭載される車載用の電力変換装置に関し、特にインバータ等の電力変換部を構成する半導体スイッチング素子を備えた電力変換装置の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車等の車両に於いては、インバータ等の電力変換部によりバッテリーからの直流電力を所定の交流電力に変換してモータに供給し、車両の運転者によるアクセル操作等に応じて電力変換部を構成する半導体スイッチング素子のスイッチング動作を制御してモータの出力トルクを制御している。電力返還部のスイッチング動作の制御は、半導体スイッチング素子に与えるゲート信号の発生タイミングを制御回路部により制御することにより行われる。
【０００３】
前述のスイッチング動作の制御には、インバータ等の電力変換部に供給される直流電圧若しくは直流電流の脈動を抑制することが必要であるが、通常は、大容量平滑コンデンサを用いて前述の脈動を抑制している。大容量平滑コンデンサとしては、一般的に容易に大静電容量が得られるアルミ電解コンデンサ、又はフィルムコンデンサ等が使用される。又、従来、大容量平滑コンデンサとして、強めのテンションでフィルムを巻き取って形成した円筒巻きフィルムコンデンサを使用し、電力変換部に供給される直流電圧若しくは直流電流の脈動による騒音若しくは振動を、円筒巻きフィルムコンデンサの特性を利用して更に低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の電力変換装置は、前述のように平滑コンデンサとして大静電容量の平滑コンデンサを用いているため、電力変換部に供給される直流電圧若しくは直流電流の脈動による平滑用コンデンサからの騒音若しくは振動は低減される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０４４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献1に示された従来の装置の場合、複数個の円筒巻きフィルムコンデンサを並列
接続して必要な静電容量を確保するようにしており、電力変換部に供給される直流電圧若しくは直流電流の脈動による騒音や振動を低減することができるが、並列接続された複数個の円筒巻きフィルムコンデンサ間のデッドスペースが大きく、小型化できないという課題があった。
【０００７】
又、円筒巻きフィルムコンデンサに代えて扁平巻きフィルムコンデンサを使用した場合は、複数個の扁平巻きフィルムコンデンサ間のデッドスペースが小さくできるため小型化できるが、扁平巻きフィルムコンデンサの特性上、電力変換部に供給される直流電圧若しくは直流電流の脈動による騒音若しくは振動が円筒巻きフィルムコンデンサの場合より大きいという課題があった。
【０００８】
この発明は、従来の電力変換装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、低騒音若しくは低振動で且つ小型の電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による電力変換装置は、スイッチング素子のスイッチング動作により直流と交
流との間の電力変換を行う電力変換部と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路部と、前記スイッチング素子に供給される電源電圧の変動を抑制する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサを固定すると共に前記スイッチング素子と前記平滑用コンデンサを収納するケースと、前記ケースに固定され前記スイッチング素子を冷却する冷却部材とを備えた電力変換装置に於いて、前記冷却部材と前記ケースとの間に防振部材を挿入したことを特徴とするものである。
【００１０】
又、この発明による電力変換装置は、スイッチング素子のスイッチング動作により直流と交流との間の電力変換を行う電力変換部と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路部と、前記スイッチング素子に供給される電源電圧の変動を抑制する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサを固定すると共に前記スイッチング素子と前記平滑用コンデンサを収納するケースと、前記ケースに固定され前記スイッチング素子を冷却する冷却部材とを備えた電力変換装置に於いて、前記冷却部材と前記ケースとの間に空洞部を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明による電力変換装置によれば、冷却部材とケースとの間に防振部材を挿入したので、平滑用コンデンサとして例えば扁平巻きフィルムコンデンサを使用することにより、低騒音若しくは低振動で、且つ小型の電力変換装置を得ることができる。
【００１２】
又、この発明による電力変換装置によれば、冷却部材とケースとの間に空洞部を設けたので、平滑用コンデンサとして例えば扁平巻きフィルムコンデンサを使用することにより、低騒音若しくは低振動で、且つ小型の電力変換装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる電力変換装置を示す構成図である。図１に於いて、スイッチング素子とフリーホイールダイオードとが樹脂封止によりモジュール化されたスイッチングパワーモジュール８は、６個設けられており、三相ブリッジ回路により構成されるインバータ等の電力変換部（図示せず）の各相の正極側アームと負極側アームを夫々構成する。
【００１４】
冷却部材６は、金属製のケース４の底面に一部分が接触して固定されている。前述の６個のスイッチングパワーモジュール８は、冷却部材６に接触して固定され、且つケース４の内側に配置されている。スイッチングパワーモジュール８に発生する熱は、冷却部材６に設けられた冷却フィン６１を介して大気中に放熱される。
【００１５】
扁平巻きフィルムコンデンサにより構成された平滑用コンデンサ１は、ケース４の内側に配置され、ケース４に螺合された本体固定ネジ３によりケース４に固定されている。尚、本体固定ネジ３は、ケース４を貫通して冷却部材６に螺合されていても良い。平滑用コンデンサ１は、電力変換部に供給される直流電圧若しくは直流電流の脈動を抑制するために設けられているものであり、必要な静電容量を確保するために複数個設けられ、これらは互いに並列接続されている。並列接続された複数個の平滑用コンデンサ１は、電力変換部の直流側端子間に接続される。図示していないが、複数個の平滑用コンデンサ１は、隣接して並置されてケース４に固定されている。
【００１６】
スイッチングパワーモジュール８の直流側入力端子８１は、平滑コンデンサ１の一方の端子１１と共にケース４に端子固定ネジ２１により固定されている。スイッチングパワーモジュール８の直流入力端子８１と、平滑コンデンサ１の端子１１と、ケース４とは、相互に電気的に接続され、バッテリー等の主電源（図示せず）に接続されている。スイッチ
ングパワーモジュール８の交流側入力端子８２は、端子固定ネジ２２によりケース４に固定されると共に電気的に接続されており、車両のモータ（図示せず）に接続される。
【００１７】
平滑用コンデンサ１を固定している位置の近傍に対応するケース４の裏面には、凹部４１が形成されている。防振部材５は、ケース４の凹部４１の内面と冷却部材６の表面との間に圧接された状態で挿入されている。ケース４の凹部４１は、防振部材５の位置を規制する位置規制部を構成する。ケース４に固定されたカバー７は、前述の複数個の平滑用コンデンサ１、及び複数個のスイッチングパワーモジュール８等から成る電力変換装置全体を覆い、電力変換装置に対して異物の混入や結露から保護している。
【００１８】
平滑用コンデンサ１は、扁平巻きフィルムコンデンサを使用しているので、電力変換部を構成するインバータに供給される直流電圧若しくは直流電流の脈動による騒音が発生するが、車載用の電力変換装置には、異物の混入や結露を防ぐために電力変換装置全体を覆うカバー７が取付けられており、このカバー７により遮音効果の機能も十分伴っているため、平滑コンデンサ１の上面と側面方向の騒音を低減することができる。
【００１９】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による電力変換装置によれば、ケース４と冷却部材６との間に防振部材５を挿入しているので、平滑用コンデンサ１に発生する振動若しくは騒音は、防振部材５により吸収されてケース４への伝達が遮断され、ケース４と冷却部材６との隙間と冷却部材６とから発生する騒音若しくは振動を大幅に低減することができる。
【００２０】
又、平滑用コンデンサ１として扁平巻きフィルムコンデンサを使用しているので、複数の平滑用コンデンサ１の並置によるデッドスペースが少なく、小型で低騒音若しくは低振動で、且つ小型の電力変換装置を得ることができる。
【００２１】
更に、防振部材５の位置決めをしていない場合は、ヒートサイクル等の伸縮により防振材５の位置が移動して遮音性能が減少してしまう可能性があるが、この発明の実施の形態１による電力変換装置によれば、ケース４の裏面に防振部材５を挿入するための凹部４１を設けているので、防振部材５の挿入位置を規制して防振部材５の挿入位置がずれることを防止して遮音性能を維持することができると共に、電力変換装置の外形サイズを変更することなく防振部材５を挿入することができる。
【００２２】
又、防振部材５の種類と挿入範囲を任意に変更することにより、遮音性能を任意にコントロールすることができる。例えば、遮音性能を向上させたい場合は、エチレン−プロピレンゴム発泡体を防振部材５として使用すればよい。防振部材５とケース４及び冷却部材６が密着していない場合は遮音効果が薄れてしまうが、エチレン−プロピレンゴム発泡体は非常に小さな力でも圧縮できるため、ケース４の変形を伴わずに簡単に夫々を密着させることができ、又、防音と防振性に非常に優れているため、絶大な遮音性能を得ることができる。
【００２３】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による電力変換装置を示す構成図である。図２に於いて、平滑用コンデンサ１を固定している位置の近傍に対応するケース４の裏面には、凹部４１により形成された空洞部９が設けられている。又、空洞部９に近接して、ケース４の裏面に凹部４２が形成されている。防振部材５１は、ケース４の凹部４２の内面と冷却部材６の表面との間に圧接された状態で挿入されている。ケース４の凹部４２は、防振部材５の位置を規制する位置規制部を構成する。その他の構成は、実施の形態１に於ける電力変換装置と同様である。
【００２４】
平滑用コンデンサ１は、扁平巻きフィルムコンデンサを使用しているので、電力変換部を構成するインバータに供給される直流電圧若しくは直流電流の脈動による騒音が発生するが、車載用の電力変換装置には、異物の混入や結露を防ぐために電力変換装置全体を覆うカバー７が取付けられており、このカバー７により遮音効果の機能も十分伴っているため、平滑コンデンサ１の上面と側面方向の騒音を低減することができる。
【００２５】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による電力変換装置によれば、ケース４と冷却部材６との間に空洞部９を設けると共に防振部材５１を挿入しているので、平滑用コンデンサ１に発生する振動若しくは騒音は、防振部材５により吸収されてケース４への伝達が遮断され、ケース４と冷却部材６との隙間と冷却部材６とから発生する騒音若しくは振動を大幅に低減することができる。特に、防振部材５１と空洞９とを組合わせることで、遮音性能に必要な最小面積にできるため、騒音対策によるコストアップを最低限に抑えることができる。
【００２６】
又、平滑用コンデンサ１として扁平巻きフィルムコンデンサを使用しているので、複数の平滑用コンデンサ１の並置によるデッドスペースが少なく、小型で低騒音若しくは低振動で、且つ小型の電力変換装置を得ることができる。
【００２７】
更に、ケース４の裏面に防振部材５１を挿入するための凹部４２を設けているので、電力変換装置の外形サイズを変更することなく防振部材５を挿入することができると共に、防振部材５１の挿入位置を規制して防振部材５１の挿入位置がずれることを防止することができる。
【００２８】
更に、防振部材５の位置決めをしていない場合は、ヒートサイクル等の伸縮により防振材５１の位置が移動して遮音性能が減少してしまう可能性があるが、この発明の実施の形態２による電力変換装置によれば、ケース４の裏面に防振部材５１を挿入するための凹部４２を設けているので、防振部材５１の挿入位置を規制して防振部材５１の挿入位置がずれることを防止して遮音性能を維持することができると共に、電力変換装置の外形サイズを変更することなく防振部材５１を挿入することができる。
【００２９】
又、防振部材５の種類と挿入範囲を任意に変更することにより、遮音性能を任意にコントロールすることができる。例えば、遮音性能を向上させたい場合は、エチレン−プロピレンゴム発泡体を防振部材５１として使用すればよい。防振部材１とケース４及び冷却部材６が密着していない場合は遮音効果が薄れてしまうが、エチレン−プロピレンゴム発泡体は非常に小さな力でも圧縮できるため、ケース４の変形を伴わずに簡単に夫々を密着させることができ、又、防音と防振性に非常に優れているため、絶大な遮音性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による電力変換装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    平滑コンデンサ
２    端子固定ネジ
３    本体固定ネジ
４    ケース
４１、４２    凹部
５、５１    防振部材
６    冷却部材
７    カバー
８    スイッチングパワーモジュール
９    空洞部
１０    平滑用コンデンサ
【図１】
2010115089.tif 000003
【図２】
2010115089.tif 000004