УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ELECTRIC POWER CONVERSION DEVICE

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству преобразования электроэнергии.
Уровень техники
[0002] В обычном устройстве преобразования электроэнергии полупроводниковый модуль и конденсатор расположены смежно. Конденсатор имеет квадратную форму и  прикреплен к корпусу устройства преобразования электроэнергии с помощью болтов. Болты крепятся, например, в четырех углах конденсатора (например, см. патентный документ 1).
Документы уровня техники
Патентные документы
[0003] Патентный документ 1: Выложенная заявка на патент Японии № 2013-9581
Сущность изобретения
Проблема, решаемая изобретением
[0004] Однако в обычном устройстве преобразования электроэнергии, поскольку четыре угла конденсатора служат точками для крепления конденсатора прикреплением болтов, между полупроводниковым модулем и конденсатором должно быть предусмотрено пространство для инструмента. По этой причине существует проблема увеличения объема и, следовательно, размера устройства преобразования электроэнергии.
[0005] Ввиду описанной выше проблемы задачей настоящего изобретения является достижение уменьшения размера устройства преобразования электроэнергии.
Средства решения проблемы
[0006] Устройство преобразования электроэнергии согласно настоящему раскрытию, которое решает описанную выше задачу, содержит корпус, заключенный в корпусе полупроводниковый модуль, сглаживающий конденсатор, расположенный параллельно полупроводниковому модулю, прикрепленный к корпусу крепежными болтами и подавляющий колебания напряжения, и участок высоковольтного соединения, к которому электрически присоединены полупроводниковый модуль и сглаживающий конденсатор. Места, в которых сглаживающий конденсатор прикреплен к корпусу крепежными болтами, являются точками крепления конденсатора, причем эти точки крепления конденсатора расположены в положениях, которые избегают угловых частей сглаживающего конденсатора. Сглаживающий конденсатор имеет шину. Шина и полупроводниковый модуль электрически соединены крепежными болтами на участке высоковольтного соединения. Когда места, в которых шина прикреплена к полупроводниковому модулю крепежными болтами, являются точкой крепления шины, эта точка крепления шины служит двойному назначению - электрического соединения и крепления конденсатора. Точка крепления шины является точкой крепления конденсатора.
Эффекты изобретения
[0007] Таким образом, когда те места, в которых сглаживающий конденсатор прикреплен к корпусу крепежными болтами, являются точками крепления конденсатора, причем эти точки крепления конденсатора расположены в положениях, которые избегают угловых частей сглаживающего конденсатора, тем самым можно реализовать уменьшение размера устройства преобразования электроэнергии.
Краткое описание чертежей
[0008] Фиг. 1 - принципиальная схема системы привода, в которой применяется инверторное устройство согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 2 - вид сверху инверторного устройства согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 3 - вид в перспективе сглаживающего конденсатора согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 4 - схематический вид в разрезе, поясняющий соединение между силовым модулем и сглаживающим конденсатором в вариантах 1-2, и схематический вид в разрезе, иллюстрирующий сечение по линии II-II на фиг. 2, линии III-III на фиг. 7, или линии IV-IV на фиг. 7.
Фиг. 5 - вид сверху инверторного устройства в соответствии с обычным примером.
Фиг. 6 - принципиальная схема системы привода электрического транспортного средства с расширенным диапазоном, в котором применяется инверторное устройство согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 7 - вид сверху инверторного устройства согласно второму варианту осуществления.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0009] Предпочтительные варианты реализации устройства преобразования электроэнергии согласно настоящему изобретению будут описаны ниже со ссылкой на варианты 1 и 2, проиллюстрированные на чертежах.
Первый вариант
[0010] Сначала описана конфигурация. Устройство преобразования электроэнергии в соответствии с первым вариантом осуществления применяется в инверторном устройстве (один пример устройства преобразования электроэнергии) генератора-двигателя, который установлен в электрическом транспортном средстве (один пример транспортного средства с электроприводом) в качестве источника привода в движение, или тому подобном. Конфигурация первого варианта осуществления будет описана ниже.
[Конфигурация цепей системы привода]
[0011] Фиг. 1 иллюстрирует принципиальную схему системы привода электрического транспортного средства, в которой применяется инверторное устройство согласно первому варианту осуществления. Конфигурация цепей системы привода в соответствии с первым вариантом осуществления будет описана ниже со ссылкой на фиг. 1.
[0012] Система 1А привода содержит источник 2 питания постоянного тока (аккумуляторную батарею повышенной мощности), инверторное устройство 3А и генератор-двигатель (ГД) 11.
[0013] Источник 2 питания постоянного тока представляет собой высоковольтную тяговую аккумуляторную батарею для электромобилей и включает в себя аккумуляторную батарею (не показана), в которой множество аккумуляторов соединены последовательно или параллельно. Источник 2 питания постоянного тока выдает напряжение постоянного тока между P-шиной 12 (плюс, положительной) и N-шиной 13 (минус, отрицательный).
[0014] Инверторное устройство 3А преобразует электроэнергию постоянного тока, подаваемую от источника 2 питания постоянного тока, в электроэнергию переменного тока и выдает преобразованную электрическую энергию (электропитание) в генератор-двигатель 11. Кроме того, инверторное устройство 3А преобразует электроэнергию переменного тока, генерируемую генератором-двигателем 11, в электроэнергию постоянного тока и выдает преобразованную электрическую энергию в источник 2 питания постоянного тока. Инверторное устройство 3А включает в себя силовой модуль 4 (полупроводниковый модуль), сглаживающий конденсатор 5 и трехфазную линию 6.
[0015] Силовой модуль 4 включает в себя множество групп переключателей, состоящих из множества модульных переключающих элементов, таких как биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) или полевые транзисторы со структурой металл-оксид-полупроводник (MOSFET), на подложке. Питание постоянного тока от источника 2 питания постоянного тока преобразуется путем включения и выключения переключающих элементов на основе управляющего сигнала от контроллера, который не показан, и питание переменного тока выдается на генератор-двигатель 11 через трехфазную линию 6. Кроме того, силовой модуль 4 преобразует электроэнергию постоянного тока рекуперированной мощности (электроэнергию переменного тока) генератора-двигателя 11 посредством рекуперативной работы генератора-двигателя 11, которая подается на источник 2 питания постоянного тока; таким образом, источник 2 питания постоянного тока заряжается рекуперированной мощностью генератора-двигателя 11.
[0016] Генератор-двигатель 11 электрически соединен со стороной переменного тока силового модуля 4 через трехфазную линию 6. Сглаживающий конденсатор 5 электрически подключен к стороне постоянного тока силового модуля 4. Силовой модуль 4 содержит множество переключающих элементов и множество диодов. В качестве переключающих элементов используются транзисторы, такие как IGBT или MOSFET. Диоды являются диодами свободного хода. Переключающие элементы и диоды соединены параллельно с ориентированными навстречу друг другу направлениями проводимости тока. Цепь, в которой множество параллельных цепей переключающих элементов и диодов соединены последовательно, становится плечом 40U, 40V, 40W каждой из фаз U, V и W. Множество плеч 40U, 40V, 40W включены параллельно между P-шиной 12 и N-шиной 13.
[0017] Сглаживающий конденсатор 5 сглаживает колебания электрического напряжения. Сглаживающий конденсатор 5 подавляет колебания электрического напряжения путем зарядки при высоком напряжении и разрядки при низком напряжении. То есть сглаживающий конденсатор 5 сглаживает входные/выходные напряжения на стороне постоянного тока U-, V- и W-фазных плеч 40U, 40V, 40W. Сглаживающий конденсатор 5 подключен между P-шиной 12 и N-шиной 13.
[0018] Трехфазная линия 6 включает в себя проводящие U-, V- и W-фазные шины 6U, 6V, 6W. Эти U-, V- и W-фазные шины 6U, 6V, 6W электрически соединяют каждое из плеч 40U, 40V, 40W фазы U, V и W с катушкой статора каждой фазы генератора-двигателя 11.
[0019] Генератор-двигатель 11 представляет собой, например, синхронный электродвигатель, в котором постоянный магнит встроен в ротор, а вокруг статора намотана статорная катушка. Генератор-двигатель 11 подсоединен к оси транспортного средства и приводится в действие посредством электромагнитного воздействия с созданием вращательного усилия за счет электрической энергии, подаваемой от инверторного устройства 3А.
[Конфигурация инверторного устройства]
[0020] Фиг. 2 представляет собой вид сверху инверторного устройства согласно первому варианту осуществления. Инверторное устройство 3А согласно первому варианту осуществления будет описано ниже со ссылкой на фиг. 2.
[0021] Инверторное устройство 3А имеет корпус 30 для размещения силового модуля 4 и т.п. На фиг. 2 показана только нижняя поверхность корпуса 30. Корпус 30 расположен, например, в положении над генератором-двигателем 11. Силовой модуль 4, сглаживающий конденсатор 5, трехфазная линия 6, монтажная плата 7, участок 8 высоковольтного соединения, P-шина 12 и N-шина 13 заключены внутри этого корпуса 30. Корпус 30 выполнен из металла, например.
[0022] Силовой модуль (СМ) 4 расположен параллельно сглаживающему конденсатору 5 и прикреплен к корпусу 30 с помощью закрепляющих СМ крепежных болтов 41. U-, V- и W-фазные плечи 40U, 40V, 40W смонтированы на верхней поверхности 7a монтажной платы 7. Эти U-, V- и W-фазные плечи 40U, 40V, 40W расположены в линию (в направлении вперед-назад). Кроме того, ниже монтажной платы 7 в направлении Z (направлении, ортогональном плоскости бумаги на фиг. 2, т.е. вертикальном направлении) предусмотрен охладитель, который не показан. Охладитель имеет контур теплоносителя, по которому протекает теплоноситель (например, охлаждающая вода). Силовой модуль 4 охлаждается за счет теплообмена между теплоносителем и теплом, выделяемым при работе силового модуля 4. Например, способ охлаждения силового модуля 4 является методом непосредственного охлаждения (конструкция с прямым водяным охлаждением). Способ охлаждения силового модуля 4 также может быть методом опосредованного охлаждения (конструкция с непрямым водяным охлаждением) или методом со встроенным охладителем.
[0023] Каждая фазная клемма 4U, 4V, 4W каждого из U-, V- и W-фазных плеч 40U, 40V, 40W предусмотрена с правой стороны каждого из U-, V- и W-фазных плеч 40U, 40V, 40W. Каждая из этих U-, V- и W-фазных клемм 4U, 4V, 4W подключена к каждому из U-, V- и W-фазных плеч 40U, 40V, 40W. В одном конце каждой из U-, V- и W-фазных шин 6B, 6V, 6W и каждой из U-, V- и W-фазных клемм 4U, 4V, 4W выполнено отверстие для вставки крепежного болта переменного тока (не показано), в которое вставлен крепежный болт 42 переменного тока. Кроме того, в силовом модуле 4 ниже отверстия для вставки крепежного болта переменного тока каждой из клемм 4U, 4V, 4W в направлении Z выполнен снабженный отверстием участок переменного тока, который не показан. Поэтому крепежный болт 42 переменного тока вставляется в два отверстия для вставки крепежного болта переменного тока одной клеммы и одной шины и прикрепляется болтом к снабженному отверстием участку переменного тока. То есть каждая из клемм 4U, 4V, 4W и каждая из шин 6U, 6V, 6W прикреплены к силовому модулю 4 крепежным болтом 42 переменного тока. Другой конец каждой из U-, V- и W-фазных шин 6U, 6V, 6W соединен с каждой из U-фазы, V-фазы и W-фазы катушки статора генератора-двигателя 11, не показано. Таким образом соединены силовой модуль 4 и генератор-двигатель 11.
[0024] С левой стороны каждого из U-, V- и W-фазных плеч 40U, 40V, 40W предусмотрена PN-клемма 4P, 4N, соответствующая каждому из U-, V- и W-фазных плеч 40U, 40V, 40W. Эта PN-клемма 4P, 4N соединена с каждым из U-, V- и W-фазных плеч 40U, 40V, 40W, причем одна P-клемма 4P и одна N-клемма 4N составляют пару. На PN-клемме 4P, 4N выполнено отверстие 4H для вставки на стороне клеммы, через которое вставлен крепежный болт 43 постоянного тока (крепежный болт) (см. фиг. 4). Кроме того, в силовом модуле 4 ниже отверстия 4H для вставки на стороне клеммы каждой клеммы 4P, 4N выполнен снабженный отверстием участок 44 постоянного тока (см. фиг. 4). В силовом модуле 4 выполнены шесть снабженных отверстием участков 44 постоянного тока.
[0025] Сглаживающий конденсатор 5 расположен с левой стороны силового модуля 4. Сглаживающий конденсатор 5 предусмотрен между силовым модулем 4 и источником 2 питания постоянного тока, который не показан. Этот сглаживающий конденсатор 5 включает в себя P-шину 55 источника питания, N-шину 56 источника питания, P-шину 57 постоянного тока и N-шину 58 постоянного тока. P-Шина 55 источника питания и N-шина 56 источника питания подключены к источнику 2 питания постоянного тока, который не показан. P-Шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока крепятся с помощью PN-клеммы 4P, 4N и крепежного болта 43 постоянного тока, которые соответствуют каждой из фаз U, V и W. Силовой модуль 4 и сглаживающий конденсатор 5 электрически соединены таким образом. Участок, где силовой модуль 4 и сглаживающий конденсатор 5 электрически соединены, является участком 8 высоковольтного соединения. Соединение между силовым модулем 4 и сглаживающим конденсатором 5 будет описано ниже. Здесь P-шина 55 источника питания и P-шина 57 постоянного тока составляют P-шину 12, а N-шина 56 источника питания и N-шина 58 постоянного тока составляют N-шину 13.
[Конфигурация основных компонентов]
[0026] Фиг. 3 - вид в перспективе сглаживающего конденсатора в соответствии с первым вариантом осуществления. Фиг. 4 - схематичный вид в разрезе, поясняющий соединение между силовым модулем и сглаживающим конденсатором в соответствии с первым вариантом осуществления. Основные компоненты первого варианта осуществления будут описаны ниже со ссылкой на фиг. 2-4.
[0027] Как показано на фиг. 3, сглаживающий конденсатор 5 включает в себя корпус 51 конденсатора в виде прямоугольного параллелепипеда, три участка 52 крепления конденсатора, P-шину 55 источника питания, N-шину 56 источника питания, P-шину 57 постоянного тока и N-шину 58 постоянного тока.
[0028] Как показано на фиг. 2, корпус 51 конденсатора имеет прямоугольную форму на виде сверху. Как показано на фиг. 4, положение по высоте (положение в вертикальном направлении) верхней поверхности 51a (поверхности расширения) корпуса 51 конденсатора является близким положением (смежным положением) положению по высоте (вертикальному положению) поверхности 10 крепления шины. Здесь «поверхность 10 крепления шины» представляет собой поверхность, на которой закреплены P-клемма 4P и P-шина 57 постоянного тока (см. фиг. 4), или поверхность, на которой закреплены N-клемма 4N и N-шина 58 постоянного тока. Кроме того, «близкое положение» относится к предписанному диапазону, в котором должно быть сопротивление (контактное сопротивление) во время контакта между P-клеммой 4P и P-шиной 57 постоянного тока или контакта между N-клеммой 4N и N-шиной 58 постоянного тока. Например, диапазон этого «близкого положения» представляет собой диапазон от верхнего соседнего положения 10B до нижнего соседнего положения 10C, как показано на фиг. 4. Это «близкое положение» не включает положение 10А, в котором положение по высоте поверхности 10 крепления шины является таким же (тем же положением), что и положение по высоте верхней поверхности 51а. Кроме того, в общем случае сопротивление во время контакта (контактное сопротивление) сводится к минимуму за счет выполнения положения по высоте поверхности 10 крепления шины и положения по высоте верхней поверхности 51а одинаковыми.
[0029] Как показано на фиг. 2 и 3, по одному на участков 52 крепления конденсатора предусмотрено во внешнем периферийном положении каждой из передней, задней и левой сторон 5b корпуса 51 конденсатора. Участки 52 крепления конденсатора предусмотрены во внешних периферийных положениях трех сторон 5b из четырех сторон 5b сглаживающего конденсатора 5. А именно, участки 52 крепления конденсатора расположены в тех положениях, которые избегают угловых частей 5a сглаживающего конденсатора 5. Как показано на фиг. 3, отверстие 53 для вставки крепежного болта выполнено в каждом из участков 52 крепления конденсатора. Как показано на фиг. 2, закрепляющий конденсатор болт 54 (крепежный болт) вставлен в каждое из отверстий 53 для вставки крепежного болта. Закрепляющий конденсатор болт 54 прикручен к участку с отверстием в корпусе, который не показан, выполненному в корпусе 30. Сглаживающий конденсатор 5 прикреплен к корпусу 30 этими закрепляющими конденсатор болтами 54. Здесь положения, в которых сглаживающий конденсатор 5 прикреплен к корпусу 30 закрепляющими конденсатор болтами 54, определяются как точки 9C крепления конденсатора.
[0030] Как показано на фиг. 2 и 3, P-шина 55 источника питания и N-шина 56 источника питания проходят от верхней поверхности 51a корпуса 51 конденсатора. Форма P-шины 55 источника питания будет описана ниже. Как показано на фиг. 3, P-шина 55 источника питания имеет изогнутую часть 100 на стороне источника питания, которая проходит вверх от верхней поверхности 51a в вертикальном направлении и изогнута в середине в горизонтальном направлении. P-Шина 55 источника питания проходит горизонтально от изогнутой части 100 на стороне источника питания к клеммной колодке 200 сглаживающего конденсатора 5. Форма N-шины 56 источника питания будет описана ниже. N-Шина 56 источника питания имеет изогнутую часть 100 на стороне источника питания таким же образом, как и P-шина 55 источника питания. Кроме того, N-шина 56 источника питания проходит горизонтально от изогнутой части 100 на стороне источника питания к клеммной колодке 200. P-Шина 55 источника питания и N-шина 56 источника питания соединены с шиной, которая проходит от источника 2 питания постоянного тока, который не показан.
[0031] Как показано на фиг. 3, P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока выступают с правой стороны верхней поверхности 51a корпуса 51 конденсатора. Выступающая P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока проходят вправо. То есть, как показано на фиг. 2, P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока проходят от сглаживающего конденсатора 5 к силовому модулю 4. Кроме того, по три P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока проходят в соответствии с каждой из фаз U, V и W. Как показано на фиг. 3, между P-шиной 57 постоянного тока и N-шиной 58 постоянного тока сформирован полимерный участок 201. Этот полимерный участок 201 предотвращает контакт между P-шиной 57 постоянного тока и N-шиной 58 постоянного тока.
[0032] Далее будет описана форма P-шины 57 постоянного тока. Как показано на фиг. 4, P-шина 57 постоянного тока имеет первую изогнутую часть 101, которая проходит вверх от верхней поверхности 51a в вертикальном направлении и изогнута в середине в горизонтальном направлении (вправо). P-Шина 57 постоянного тока имеет вторую изогнутую часть 102, которая проходит от первой изогнутой части 101 в горизонтальном направлении и изогнута вниз в середине в вертикальном направлении. P-Шина 57 постоянного тока имеет третью изогнутую часть 103, которая проходит от второй изогнутой части 102 в вертикальном направлении и изогнута посередине в горизонтальном направлении (вправо) на противоположной стороне от первой изогнутой части 101 (противоположной стороне тому направлению, в котором расположена первая изогнутая часть 101). P-шина 57 постоянного тока проходит в горизонтальном направлении от третьей изогнутой части 103 к P-клемме 4P силового модуля 4. Кроме того, как показано на фиг. 2 и 3, ширина P-шины 57 постоянного тока в направлении вперед-назад выполнена широкой от верхней поверхности 51a до второй изогнутой части 102 и выполнена узкой от второй изогнутой части 102 до P-клеммы 4P силового модуля 4. Кроме того, как показано на фиг. 3, в P-шине 57 постоянного тока выполнено отверстие 59 для вставки на стороне шины, в которое вставлен крепежный болт 43 постоянного тока.
[0033] Теперь будет описана форма N-шины 58 постоянного тока. Как и P-шина 57 постоянного тока, N-шина 58 постоянного тока имеет первую изогнутую часть 101, вторую изогнутую часть 102 и третью изогнутую часть 103. N-Шина 58 постоянного тока проходит в горизонтальном направлении от третьей изогнутой части 103 до N-клеммы 4N силового модуля 4. В отличие от P-шины 57 постоянного тока, ширина N-шины 58 постоянного тока в направлении вперед-назад выполнена одинаковой от верхней поверхности 51a до P-клеммы 4P силового модуля 4. Кроме того, как показано на фиг. 3, в N-шине 58 постоянного тока выполнено отверстие 59 для вставки на стороне шины, в которое вставлен крепежный болт 43 постоянного тока.
[0034] Как показано на фиг. 2, P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока подключены к PN-клеммам 4P, 4N, которые соответствуют каждой из фаз U, V и W на участке 8 высоковольтного соединения. Здесь участок 8 высоковольтного соединения включает в себя участок, на котором расположены PN-клемма 4P, 4N, P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока, и включает в себя участок, на котором силовой модуль 4 и сглаживающий конденсатор 5 электрически соединены. То есть диапазон участка 8 высоковольтного соединения составляет от U-фазной N-клеммы 4N до W-фазной P-клеммы 4P в направлении вперед-назад и от P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока до PN-клеммы 4P, 4N в направлении слева направо.
[0035] Далее будет описано соединение между P-шиной 57 постоянного тока, P-клеммой 4P, N-шиной 58 постоянного тока и N-клеммой 4N. Во-первых, перед соединением этих элементов силовой модуль 4 и сглаживающий конденсатор 5 приближают друг к другу на участке 8 высоковольтного соединения. Расстояние между силовым модулем 4 и сглаживающим конденсатором 5 является расстоянием, на котором не нужно учитывать пространство для инструмента (например, приблизительно несколько миллиметров).
[0036] Затем совмещают вертикальные положения снабженного отверстием участка 44 постоянного тока, отверстия 4H для вставки на стороне клеммы и отверстия 59 для вставки на стороне шины. Например, как показано на фиг. 4, совмещают вертикальные положения снабженного отверстием участка 44 постоянного тока силового модуля 4, отверстия 4H для вставки на стороне клеммы U-фазной P-клеммы 4P и отверстия 59 для вставки на стороне шины P-шины 57 постоянного тока.
[0037] Затем крепежный болт 43 постоянного тока вставляют в отверстие 59 для вставки на стороне шины и в отверстие 4H для вставки на стороне клеммы и прикручивают к снабженному отверстием участку 44 постоянного тока. То есть P-шину 57 постоянного тока и P-клемму 4P прикрепляют к силовому модулю 4 с помощью крепежного болта 43 постоянного тока. Кроме того, N-шину 58 постоянного тока и N-клемму 4N прикрепляют к силовому модулю 4 с помощью крепежного болта 43 постоянного тока.
[0038] Здесь то положение, в котором P-шина 57 постоянного тока и P-клемма 4P прикреплены к силовому модулю 4 с помощью крепежного болта 43 постоянного тока, и то положение, в котором N-шина 58 постоянного тока и N-клемма 4N прикреплены к силовому модулю 4 с помощью крепежного болта 43 постоянного тока, определены как точка 9B крепления шины. То есть в первом варианте осуществления организовано шесть точек 9B крепления шины.
[0039] Далее будет описана подробная конфигурация точек крепления конденсатора в соответствии с первым вариантом осуществления со ссылкой на фиг. 2. Точки 9C крепления конденсатора предусмотрены во внешних периферийных положениях трех сторон 5b (передней/задней/левой) из четырех сторон 5b сглаживающего конденсатора 5. То есть точки 9C крепления конденсатора расположены в положениях, которые избегают угловых частей 5a сглаживающего конденсатора 5. Точки 9C крепления конденсатора являются точками непосредственного крепления, где сглаживающий конденсатор 5 прикреплен к корпусу 30 закрепляющими конденсатор болтами 54.
[0040] Кроме того, точки 9B крепления шины предусмотрены во внешних периферийных положениях оставшейся одной стороны 5b (правой стороны) из четырех сторон 5b сглаживающего конденсатора 5. То есть точки 9B крепления шины расположены в положениях, которые избегают угловых частей 5a сглаживающего конденсатора 5.
[0041] При этом P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока и PN-клемма 4P, 4N прикреплены к силовому модулю 4 крепежным болтом 43 постоянного тока. В результате силовой модуль 4 и сглаживающий конденсатор 5 электрически соединяются. Кроме того, силовой модуль 4 прикреплен к корпусу 30 с помощью закрепляющих СМ болтов 41. Следовательно, точки 9B крепления шины являются точками опосредованного крепления, которые крепятся к корпусу 30 через силовой модуль 4.
[0042] Таким образом, точки 9B крепления шины служат целям как электрического соединения, так и крепления конденсатора. Кроме того, шестью точками 9B крепления шины можно обеспечить такую же закрепляемость, что и точками 9C крепления конденсатора в качестве точек непосредственного крепления. В результате точки 9B крепления шины заданы как точки 9C крепления конденсатора. То есть, как показано на фиг. 2, из четырех точек 9C крепления конденсатора точки 9B крепления шины заданы как одна из двух точек 9C крепления конденсатора, расположенных по диагонали (в противоположных положениях) в направлении слева направо.
[0043] Действия описаны ниже. «Действие создания проблемы» и «принцип действия инверторного устройства» будут описаны отдельно в отношении действий инверторного устройства 3А согласно первому варианту осуществления.
[Действие создания проблемы]
[0044] Фиг. 5 - вид сверху инверторного устройства в соответствии с обычным примером. Действие создания проблемы будет описано со ссылкой на фиг. 5.
[0045] Традиционно, в инверторном устройстве, которое является одним из типов устройства преобразования электроэнергии, полупроводниковый модуль и конденсатор расположены в смежных положениях. Конденсатор имеет квадратную форму на виде сверху и прикреплен к корпусу инверторного устройства с помощью болтов. Болты крепятся в четырех углах конденсатора.
[0046] Однако, поскольку в обычном инверторном устройстве четыре угла конденсатора служат точками крепления конденсатора крепежными болтами, между полупроводниковым модулем и конденсатором должно быть предусмотрено пространство для инструмента. По этой причине существует проблема, заключающаяся в том, что объем и, следовательно, размер инверторного устройства будут увеличиваться. Например, на фиг. 5 объем, а значит, и размер инверторного устройства увеличиваются в направлении слева направо инверторного устройства на виде сверху.
[0047] Кроме того, длина шины, которая простирается от конденсатора, должна быть такой длиной, которая соответствует пространству для инструмента. В результате возникает проблема, заключающаяся в том, что повышается стоимость из-за увеличенной длины шины.
[Принцип действия инверторного устройства]
[0048] Как описано выше, должно быть предусмотрено пространство для инструмента, что увеличивает размер инверторного устройства. Напротив, в первом варианте осуществления, когда те места, в которых сглаживающий конденсатор 5 прикреплен к корпусу 30 закрепляющими конденсатор болтами 54 в точках 9C крепления конденсатора, точки 9C крепления конденсатора расположены в положениях, которые избегают угловых частей 5а сглаживающего конденсатора 5. Кроме того, силовой модуль 4 и сглаживающий конденсатор 5 приближены друг к другу на участке 8 высоковольтного соединения. То есть, поскольку точки 9C крепления конденсатора расположены в положениях, которые избегают угловых частей 5a сглаживающего конденсатора 5, нет необходимости предусматривать пространство для инструмента между силовым модулем 4 и сглаживающим конденсатором 5. По этой причине расстояние между силовым модулем 4 и сглаживающим конденсатором 5 уменьшается. В результате, инверторное устройство 3А может быть уменьшено (выполнено компактным).
[0049] Кроме того, если электрическое соединение между силовым модулем 4 и сглаживающим конденсатором 5 имеет ошиновку, можно уменьшить расстояние между силовым модулем 4 и сглаживающим конденсатором 5. Поэтому длины P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока, которые проходят от сглаживающего конденсатора 5, уменьшаются. Таким образом, можно снизить стоимость P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока.
[0050] В первом варианте осуществления, когда места, в которых P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока прикреплены к силовому модулю 4 крепежными болтами 43 постоянного тока, являются точками 9B крепления шины, эти точки 9B крепления шины служат целям как электрического соединения, так и крепления конденсатора. Таким образом, точки 9B крепления шины заданы как точка 9C крепления конденсатора.
[0051] Например, существуют случаи, в которых число точек крепления конденсатора уменьшается из-за расположения точек крепления конденсатора, которые избегают угловых частей конденсатора. То есть четырехточечное крепление становится трехточечным. В результате существует риск того, что прочность, с которой конденсатор прикреплен к корпусу, будет уменьшена. Кроме того, в обычном инверторном устройстве не было раскрытия, в котором точка крепления шины установлена в качестве точки крепления конденсатора.
[0052] В отличие от этого, в первом варианте осуществления точки 9B крепления шины служат по двойному назначению - электрического соединения и крепления конденсатора. Таким образом, точки 9B крепления шины выполнены как точки 9C крепления конденсатора. То есть, принимая точки 9B крепления шины в качестве точек 9C крепления конденсатора, число точек 9C крепления конденсатора не уменьшается, и достигается четырехточечное крепление. Следовательно, можно обеспечить общую прочность крепления точек 9C крепления конденсатора относительно сглаживающего конденсатора 5.
[0053] В первом варианте осуществления точка 9C крепления конденсатора предусмотрена в внешнем периферийном положении каждой стороны 5b сглаживающего конденсатора 5. Тогда из точек 9С крепления конденсатора точки 9B крепления шины заданы одной из двух расположенных по диагонали точек 9C крепления конденсатора.
[0054] Например, предполагается квадратный сглаживающий конденсатор, и точки крепления конденсатора предусмотрены во внешнем периферийном положении каждой стороны сглаживающего конденсатора, что дает конфигурацию четырехточечного крепления. В этом случае, поскольку все четыре точки являются точками непосредственного крепления, общая прочность крепления точек 9C крепления конденсатора относительно корпуса является относительно высокой.
[0055] В отличие от этого, в первом варианте осуществления, из точек 9C крепления конденсатора точки 9B крепления шины заданы как одна из двух расположенных по диагонали точек 9C крепления конденсатора. Таким образом, даже если точки 9B крепления шины заданы как одна из точек 9C крепления конденсатора, можно сохранить прочность крепления относительно корпуса 30, эквивалентную случаю, в котором все четыре точки являются точками непосредственного крепления. Соответственно, можно сделать общую прочность крепления точек 9C крепления конденсатора относительно корпуса 30 эквивалентной той прочности крепления, в которой все четыре точки являются точками непосредственного крепления, при исключении одной из точек 9C крепления конденсатора. Кроме того, необходимы только три точки 9C крепления конденсатора.
[0056] В первом варианте осуществления поверхность, на которой закреплены P-шина 57 постоянного тока и P-клемма 4P, и поверхность, на которой закреплены N-шина 58 постоянного тока и N-клемма 4N, являются поверхностью 10 крепления шины. Кроме того, когда поверхность, от которой P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока проходят от сглаживающего конденсатора 5, определяется как верхняя поверхность 51a, положение по высоте поверхности 10 крепления шины находится в близком положении положению по высоте верхней поверхности 51а. Таким образом, делая близкими положения по высоте поверхности 10 крепления шины и верхней поверхности 51а, можно уменьшить расстояние между P-шиной 57 постоянного тока и P-клеммой 4P, а также расстояние между N-шиной 58 постоянного тока и N-клеммой 4N. Поэтому длины P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока, которые проходят от сглаживающего конденсатора 5, уменьшаются. Соответственно, можно дополнительно снизить стоимость P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока.
[0057] В первом варианте осуществления P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока имеют первую изогнутую часть 101, которая проходит вверх от верхней поверхности 51a в вертикальном направлении и изогнута посередине в горизонтальном направлении (вправо). P-Шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока имеют вторую изогнутую часть 102, которая проходит от первой изогнутой части 101 в горизонтальном направлении и изогнута вниз в середине в вертикальном направлении. P-Шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока имеют третью изогнутую часть 103, которая проходит от второй изогнутой части 102 в вертикальном направлении и изогнута в середине в горизонтальном направлении (вправо) на противоположной стороне от первой изогнутой части 101 (противоположной стороне тому направлению, в котором расположена первая изогнутая часть 101). P-Шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока проходят в горизонтальном направлении от третьей изогнутой части 103 до P-клеммы 4P силового модуля 4.
[0058] Например, существуют случаи, когда силовой модуль 4 и сглаживающий конденсатор 5 смещаются относительно друг друга из-за вибрации генератора-двигателя 11 или тому подобного. В этом случае, поскольку P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока имеют первую изогнутую часть 101, вторую изогнутую часть 102 и третью изогнутую часть 103, относительное смещение может быть поглощено. В этом случае P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока могут избежать концентрации напряжений в точках 9B крепления шины по сравнению с шиной, которая не имеет изогнутой части, или шиной, которая имеет только одну изогнутую часть. Таким образом, можно повысить долговечность и надежность участка 8 высоковольтного соединения.
[0059] Теперь будут описаны эффекты. Перечисленные ниже эффекты могут быть получены инверторным устройством 3А по первому варианту осуществления.
[0060] (1) Предусмотрен корпус 30, полупроводниковый модуль (силовой модуль 4), сглаживающий конденсатор 5 и участок 8 высоковольтного соединения. Полупроводниковый модуль (силовой модуль 4) заключен в корпусе 30. Сглаживающий конденсатор 5 прикреплен к корпусу 30 крепежными болтами (закрепляющими конденсатор болтами 54) и подавляет колебания напряжения. На участке 8 высоковольтного соединения полупроводниковый модуль (силовой модуль 4) и сглаживающий конденсатор 5 электрически соединены. Когда места, в которых сглаживающий конденсатор 5 прикреплен к корпусу 30 крепежными болтами (закрепляющими конденсатор болтами 54), являются точками 9C крепления конденсатора, точки 9C крепления конденсатора расположены в положениях, которые избегают угловых частей 5a сглаживающего конденсатора 5. Полупроводниковый модуль (силовой модуль 4) и сглаживающий конденсатор 5 приближены друг к другу на участке 8 высоковольтного соединения. По этой причине возможно обеспечить устройство преобразования электроэнергии (инверторное устройство 3А), которое может реализовать уменьшение размера устройства преобразования электроэнергии (инверторного устройства 3А).
[0061] (2) Сглаживающий конденсатор 5 имеет шины (P-шину 57 постоянного тока и N-шину 58 постоянного тока). На участке 8 высоковольтного соединения шины (P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока) и полупроводниковый модуль (силовой модуль 4) электрически соединены крепежными болтами (крепежными болтами 43 постоянного тока). Когда места, в которых шины (шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока) прикреплены к полупроводниковому модулю (силовому модулю 4) крепежными болтами (крепежными болтами 43 постоянного тока), являются точками 9B креплением шины, эти точки 9B крепления шины служат двойному назначению электрического соединения и крепления конденсатора. Точки 9B крепления шины заданы как точка 9C крепления конденсатора. По этой причине, в дополнение к эффекту (1), можно обеспечить общую прочность крепления точек 9C крепления конденсатора относительно сглаживающего конденсатора 5.
[0062] (3) Сглаживающий конденсатор 5 имеет квадратную форму. Точка 9C крепления конденсатора предусмотрена во внешнем периферийном положении каждой стороны 5c сглаживающего конденсатора 5. Из точек 9C крепления конденсатора точки 9B крепления шины заданы как одна из двух расположенных по диагонали точек 9C крепления конденсатора. По этой причине, в дополнение к эффекту (2), можно сделать общую прочность крепления точек 9C крепления конденсатора относительно корпуса 30 эквивалентной той прочности крепления, при которой все четыре точки являются точками непосредственного крепления, при этом устраняя одну из точек крепления конденсатора 9с.
[0063] (4) Сглаживающий конденсатор 5 имеет шины (P-шину 57 постоянного тока и N-шину 58 постоянного тока). Полупроводниковый модуль (силовой модуль 4) имеет клемму (PN-клемму 4P, 4N), которая крепится с помощью шин (P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока). Поверхность, на которой закреплены клемма (PN-клемма 4P, 4N) и шины (P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока), определяется как поверхность 10 крепления шины. Затем, когда поверхность, от которой шины выходят из сглаживающего конденсатора 5, определяется как поверхность расширения (верхняя поверхность 51a), положение по высоте поверхности 10 крепления шины находится в положении, близком к положению по высоте поверхности расширения (верхней поверхности 51а). Следовательно, в дополнение к эффектам (1)-(3), можно дополнительно снизить стоимость P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока.
[0064] (5) Поверхность, от которой шины (P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока) выходят из сглаживающего конденсатора 5, определяется как поверхность расширения (верхняя поверхность 51a). В этом случае шины (P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока) имеют первую изогнутую часть 101, которая проходит вверх от поверхности расширения (верхней поверхности 51a) в вертикальном направлении и изогнута в середине в горизонтальном направлении (вправо). Кроме того, шины (P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока) имеют вторую изогнутую часть 102, которая проходит от первой изогнутой части 101 в горизонтальном направлении и изогнута вниз в середине в вертикальном направлении. Кроме того, шины (P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока) имеют третью изогнутую часть 103, которая проходит от второй изогнутой части 102 в вертикальном направлении и которая изогнута в середине в горизонтальном направлении (вправо) на противоположной стороне от первой изогнутой части 101. Шины (P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока) проходят в горизонтальном направлении от третьей изогнутой части 103 к клемме (PN-клемме 4P, 4N) полупроводникового модуля (силового модуля 4). По этой причине, в дополнение к эффектам (2)-(4), можно повысить долговечность и надежность участка 8 высоковольтного соединения.
Второй вариант
[0065] Второй вариант осуществления представляет собой пример, в котором два силовых модуля электрически соединены с одним сглаживающим конденсатором, и из точек крепления конденсатора две расположенные по диагонали точки крепления конденсатора обе служат точками крепления шины.
[0066] Сначала будет описана конфигурация. Устройство преобразования электроэнергии в соответствии со вторым вариантом осуществления применяется в инверторном устройстве (один пример устройства преобразования электроэнергии) генератора-двигателя, который установлен в электрическом транспортном средстве с расширенным диапазоном (один пример транспортного средства с электроприводом) в качестве источника привода в движение, или тому подобном. Электрическое транспортное средство (электромобиль) с расширенным диапазоном имеет два генератора-двигателя и двигатель, предназначенный для выработки электроэнергии. Электромобиль с расширенным диапазоном использует один из двух генераторов-двигателей для движения, а другой - для выработки электроэнергии. Выработка электроэнергии осуществляется посредством рекуперативной работы генератора-двигателя для приведения в движение и генератора-двигателя для выработки электроэнергии с использованием двигателя в качестве источника привода. Кроме того, когда описывается конфигурация с двумя назначениями: приведение в движение и выработка электроэнергии (например, силовой модуль 4), если конкретно не упоминается ни приведение в движение, ни выработка электроэнергии, то описание относится к тому, что является общим для обеих конфигураций, приведения в движение и выработки электроэнергии. «Конфигурация цепей системы привода», «конфигурация инверторного устройства» и «конфигурация основных компонентов» будут отдельно описаны ниже в отношении конфигурации второго варианта осуществления.
[Конфигурация цепей системы привода]
[0067] Фиг. 6 иллюстрирует принципиальную схему системы привода электрического транспортного средства, в которой применяется инверторное устройство согласно второму варианту осуществления. Конфигурация цепей системы привода в соответствии со вторым вариантом осуществления будет описана ниже со ссылкой на фиг. 6.
[0068] Система 1В привода содержит инверторное устройство 3В и два генератора-двигателя 11, один для приведения в движение и один для выработки электроэнергии. Иллюстрация и описание источника 2 питания постоянного тока (аккумуляторной батареи повышенной мощности) были опущены. Кроме того, система 1B привода получена добавлением генератора-двигателя 11 для выработки электроэнергии к системе 1A привода по первому варианту осуществления.
[0069] Инверторное устройство 3B преобразует электроэнергию постоянного тока, подаваемую от источника 2 питания постоянного тока, в электроэнергию переменного тока и выдает преобразованную электрическую энергию в генератор-двигатель 11 для приведения в движение. Кроме того, инверторное устройство 3B преобразует электроэнергию переменного тока, генерируемую генераторами-двигателями 11 для приведения в движение и для выработки электроэнергии, в электроэнергию постоянного тока и выдает преобразованную электрическую энергию в источник 2 питания постоянного тока. Инверторное устройство 3B включает в себя два силовых модуля 4 (полупроводниковых модуля) для приведения в движение и для выработки электроэнергии, один сглаживающий конденсатор 5 и две трехфазные линии 6 для приведения в движение и для выработки электроэнергии. Инверторное устройство 3B получено добавлением силового модуля 4 для выработки электроэнергии и трехфазной линии 6 для выработки электроэнергии к инверторному устройству 3A по первому варианту осуществления. Кроме того, трехфазная линия 6 для выработки электроэнергии является такой же, как и трехфазная линия 6 по первому варианту осуществления.
[0070] Силовой модуль 4 для выработки электроэнергии преобразует электроэнергию постоянного тока рекуперированной мощности (мощности переменного тока) генератора-двигателя 11 посредством рекуперативной работы генератора-двигателя 11 для выработки электроэнергии, которая подается в источник 2 питания постоянного тока; таким образом, источник 2 питания постоянного тока заряжается рекуперированной мощностью генератора-двигателя 11. Другие конфигурации являются такими же, как и у силового модуля 4 по первому варианту осуществления.
[0071] Сглаживающий конденсатор 5 сглаживает входные/выходные напряжения на стороне постоянного тока U-, V- и W-фазных плеч 40U, 40V, 40W, предусмотренных в двух силовых модулях 4 для приведения в движение и для выработки электроэнергии. То есть один сглаживающий конденсатор 5 сглаживает входные/выходные напряжения двух силовых модулей 4.
[0072] Генератор-двигатель 11 для выработки электроэнергии представляет собой синхронный электродвигатель, например, с встроенным в ротор постоянным магнитом и намотанной вокруг статора катушкой статора. Генератор-двигатель 11 вырабатывает энергию с использованием двигателя, который не показан, в качестве источника энергии. По этой причине генератор-двигатель 11 для выработки электроэнергии выполняет рекуперативную работу, используя двигатель в качестве источника энергии.
[0073] Другие конфигурации являются такими же, как «конфигурация цепей системы привода» по первому варианту осуществления, так что соответствующим конфигурациям были назначены те же самые ссылочные обозначения, а их описания были опущены. Кроме того, иллюстрации и описания конфигураций, не показанных на фиг. 6, были опущены.
[Конфигурация инверторного устройства]
[0074] Фиг. 7 - вид сверху инверторного устройства согласно второму варианту осуществления. Инверторное устройство 3B согласно второму варианту осуществления будет описано ниже со ссылкой на фиг. 7.
[0075] Инверторное устройство 3B имеет корпус 30 для размещения силового модуля 4 и тому подобного. На фиг. 7 показана только нижняя поверхность корпуса 30. Корпус 30 расположен, например, в положении над двумя генераторами-двигателями 11 для приведения в движение и для выработки электроэнергии. Два силовых модуля 4 для приведения в движение и для выработки электроэнергии, один сглаживающий конденсатор 5 и две трехфазные линии 6 для приведения в движение и для выработки электроэнергии заключены внутри корпуса 30. Две монтажные платы 7 для приведения в движение и для выработки электроэнергии, два участка 8 высоковольтного соединения для приведения в движение и для выработки электроэнергии, P-шина 12, N-шина 13 и два охладителя 14 для приведения в движение и для выработки электроэнергии также заключены внутри корпуса 30.
[0076] Силовые модули (СМ) 4 расположены параллельно сглаживающему конденсатору 5 и прикреплены к охладителям 14 с помощью закрепляющих СМ крепежных болтов 41. Силовой модуль 4 для приведения в движение расположен с правой стороны сглаживающего конденсатора 5, а силовой модуль 4 для выработки электроэнергии расположен с левой стороне сглаживающего конденсатора 5. Кроме того, охладитель 14 предусмотрен ниже монтажной платы 7 в направлении Z (направлении, ортогональном плоскости бумаги на фиг. 7, т.е. вертикальном направлении). Охладитель 14 прикреплен к корпусу 30 с помощью закрепляющих охладитель болтов, которые не показаны. Таким же образом, как в первом варианте осуществления, охладитель 14 имеет контур теплоносителя, по которому течет теплоноситель (такой как охлаждающая вода). Иллюстрации и описания пути впуска теплоносителя и пути выпуска теплоносителя, которые соединяют охладитель 14 с внешним окружением, были опущены.
[0077] Несмотря на то, что компоновки U-, V- и W-фазных плеч 40U, 40V, 40W двух силовых модулей 4 для приведения в движение и для выработки электроэнергии различны, описание конкретной конфигурации является таким же, как и в первом варианте осуществления. То есть, со сглаживающим конденсатором 5 в середине, конфигурации для выработки электроэнергии, то есть силовой модуль 4 для выработки электроэнергии и другие конфигурации для выработки электроэнергии, расположены с левой стороны, а конфигурации для приведения в движение, то есть силовой модуль 4 для приведения в движение и другие конфигурации для приведения в движение расположены с правой стороны. Электрические соединения между силовыми модулями 4 и генераторами-двигателями 11 являются такими же, как и в первом варианте осуществления; то есть компоненты для приведения в движение взаимосвязаны, и компоненты для выработки электроэнергии взаимосвязаны.
[0078] Сглаживающий конденсатор 5 расположен между двумя силовыми модулями 4 для приведения в движение и для выработки электроэнергии. То есть два силовых модуля 4 расположены с двух сторон от сглаживающего конденсатора 5. При этом тот участок, где электрически соединены силовой модуль 4 для приведения в движение и сглаживающий конденсатор 5, является участком 8 высоковольтного соединения для приведения в движение (правая сторона сглаживающего конденсатора 5). Кроме того, тот участок, где электрически соединены силовой модуль 4 для выработки электроэнергии и сглаживающий конденсатор 5, является участком 8 высоковольтного соединения для выработки электроэнергии (левая сторона сглаживающего конденсатора 5). Хотя иллюстрации P-шины 55 источника питания и N-шины 56 источника питания были опущены, P-шина 55 источника питания и N-шина 56 источника питания подключены к источнику 2 питания постоянного тока.
[0079] Другие конфигурации являются такими же, как «Конфигурация инверторного устройства» в первом варианте осуществления, так что соответствующим конфигурациям были назначены те же самые ссылочные обозначения, а их описания были опущены. Кроме того, иллюстрации и описания конфигураций, не показанных на фиг. 7, были опущены.
[Конфигурация основных компонентов]
[0080] Основные компоненты второго варианта осуществления будут описаны ниже со ссылкой на фиг. 4 и 7.
[0081] Сглаживающий конденсатор 5 включает в себя корпус 51 конденсатора в виде прямоугольного параллелепипеда, два участка 52 крепления конденсатора, P-шину 57 постоянного тока и N-шину 58 постоянного тока. Иллюстрации и описания P-шины 55 источника питания и N-шины 56 источника питания были опущены.
[0082] Как показано на фиг. 2 и 3, по одному из участков 52 крепления конденсатора предусмотрено во внешнем периферийном положении каждой из передней и задней сторон 5b корпуса 51 конденсатора. Участки 52 крепления конденсатора предусмотрены во внешних периферийных положениях двух сторон 5b из четырех сторон 5b сглаживающего конденсатора 5. То есть участки 52 крепления конденсатора расположены в положениях, которые избегают угловых частей 5a сглаживающего конденсатора 5.
[0083] Как показано на фиг. 7, P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока проходят соответственно от левой стороны и правой стороны верхней поверхности 51а корпуса 51 конденсатора. P-Шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока проходят от левой стороны до левой стороны для выработки электроэнергии. То есть P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока с левой стороны проходят от сглаживающего конденсатора 5 до силового модуля 4 для выработки электроэнергии. P-Шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока проходят от правой стороны до правой стороны для приведения в движение. То есть P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока с правой стороны проходят от сглаживающего конденсатора 5 до силового модуля 4 для приведения в движение. Кроме того, по три из левой и правой P-шин 57 постоянного тока и N-шин 58 постоянного тока проходят в соответствии с каждой из фаз U, V и W.
[0084] Формы P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока, расположенных с правой стороны, являются такими же, как формы P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока по первому варианту осуществления. С другой стороны, формы P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока, расположенных с левой стороны, являются такими, что направление изгиба в горизонтальном направлении противоположно в направлении слева направо по сравнению с формы P-шины 57 постоянного тока и N-шины 58 постоянного тока по первому варианту осуществления. То есть P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока, расположенные с левой стороны, имеют первую изогнутую часть 101, которая проходит вверх от верхней поверхности 51a в вертикальном направлении и которая изогнута посередине в горизонтальном направлении (влево). То же относится и к третьей изогнутой части 103.
[0085] Электрическое соединение между PN-клеммой 4P, 4N и P-шиной 57 постоянного тока и N-шиной 58 постоянного тока, соответственно, является таким же, как и в первом варианте осуществления, а именно, компоненты для приведения в движение взаимосвязаны, и компоненты для выработки электроэнергии взаимосвязаны. Кроме того, перед подключением этих элементов силовой модуль 4 для приведения в движение и сглаживающий конденсатор 5 приближают друг к другу на участке 8 высоковольтного соединения для приведения в движение. Силовой модуль 4 для выработки электроэнергии и сглаживающий конденсатор 5 затем приближают друг к другу на участке 8 высоковольтного соединения для выработки электроэнергии. Расстояние между силовым модулем 4 для приведения в движение и сглаживающим конденсатором 5, а также расстояние между силовым модулем 4 для выработки электроэнергии и сглаживающим конденсатором 5 являются расстояниями, на которых не нужно учитывать пространство для инструмента (например, около нескольких миллиметров). Таким же образом, как в первом варианте осуществления, P-шину 57 постоянного тока и P-клемму 4P затем подключают к N-шине 58 постоянного тока и N-клемме 4N.
[0086] Здесь будут описаны точки 9B крепления шины по второму варианту осуществления. Точки 9B крепления шины согласно второму варианту осуществления расположены как с левой, так и с правой стороны сглаживающего конденсатора 5. Шесть точек 9B крепления шины расположены на каждой из двух сторон.
[0087] Далее будет описана подробная конфигурация точек крепления конденсатора в соответствии со вторым вариантом осуществления со ссылкой на фиг. 7. Точки 9C крепления конденсатора предусмотрены во внешних периферийных положениях и центральных частях двух сторон 5b (передней/задней) из четырех сторон 5b сглаживающего конденсатора 5. То есть точки 9C крепления конденсатора расположены в положениях, которые избегают угловых частей 5a сглаживающего конденсатора 5. Точки 9C крепления конденсатора являются точками непосредственного крепления, в которых сглаживающий конденсатор 5 прикреплен к корпусу 30 закрепляющими конденсатор болтами 54.
[0088] Кроме того, точки 9B крепления шины предусмотрены во внешних периферийных положениях оставшихся двух сторон 5b (левой/правой) из четырех сторон 5b сглаживающего конденсатора 5. То есть точки 9B крепления шины расположены в положениях, которые избегают угловых частей 5a сглаживающего конденсатора 5.
[0089] При этом P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока и PN-клемма 4P, 4N прикреплены к силовому модулю 4 крепежным болтом 43 постоянного тока. В результате силовой модуль 4 и сглаживающий конденсатор 5 электрически соединяются. Кроме того, силовой модуль 4 прикреплен к охладителю 14 с помощью закрепляющих СМ болтов 41. Кроме того, охладитель 14 прикреплен к корпусу 30 с помощью закрепляющих охладитель болтов, которые не показаны. Следовательно, точки 9B крепления шины являются точками опосредованного крепления, которые крепятся к корпусу 30 через силовой модуль 4 и охладитель 14.
[0090] Таким образом, точки 9B крепления шины служат целям как электрического соединения, так и крепления конденсатора. Кроме того, с шестью точками 9B крепления шины, расположенными слева и справа, можно обеспечить такую же закрепляемость, что и точками 9C крепления конденсатора в качестве точек непосредственного крепления. В результате точки 9B крепления шины заданы в качестве точки 9C крепления конденсатора. То есть, как показано на фиг. 2, из четырех точек 9C крепления конденсатора точки 9B крепления шины заданы как обе из двух точек 9C крепления конденсатора, расположенных по диагонали (в противоположных положениях) в направлении слева направо.
[0091] Другие конфигурации являются такими же, как «Конфигурация основных компонентов» в первом варианте осуществления, так что соответствующим конфигурациям были назначены одинаковые ссылочные обозначения, а их описания были опущены. Кроме того, иллюстрации и описания конфигураций, не показанных на фиг. 7, были опущены.
[0092] Действия описаны ниже. «Действие создание проблемы» будет описано в отношении действия инверторного устройства 3B согласно второму варианту осуществления таким же образом, как и в первом варианте осуществления. Поэтому иллюстрации и описания были опущены. Что касается инверторного устройства 3B согласно второму варианту осуществления, ниже будет описан только «принцип действия инверторного устройства», в отличие от первого варианта осуществления.
[0093] Во втором варианте осуществления точка 9C крепления конденсатора предусмотрена во внешнем периферийном положении каждой стороны 5b сглаживающего конденсатора 5. Из точек 9C крепления конденсатора точки 9B крепления шины заданы как обе из двух расположенных по диагонали точек 9C крепления конденсатора.
[0094] Например, предполагается квадратный сглаживающий конденсатор, и точки крепления конденсатора предусмотрены во внешнем периферийном положении каждой стороны сглаживающего конденсатора, конфигурация четырехточечного крепления. В этом случае, поскольку все четыре точки являются точками непосредственного крепления, общая прочность крепления точек 9C крепления конденсатора относительно корпуса является относительно высокой.
[0095] Напротив, во втором варианте осуществления, из точек 9C крепления конденсатора точки 9B крепления шины заданы как обе из двух расположенных по диагонали точек 9C крепления конденсатора. То есть, даже если точки 9B крепления шины заданы как две точки 9C крепления конденсатора, можно сохранить прочность крепления относительно корпуса 30, эквивалентную случаю, в котором все четыре точки являются точками непосредственного крепления. Соответственно, можно сделать общую прочность крепления точек 9C крепления конденсатора относительно корпуса 30 эквивалентной той прочности крепления, при которой все четыре точки являются точками непосредственного крепления, исключив две точки 9C крепления конденсатора. Кроме того, требуются только две точки 9C крепления конденсатора.
[0096] Кроме того, если бы, например, один генератор-двигатель нужно было добавить к первому варианту осуществления, то нужно было бы вновь предоставить один силовой модуль и один сглаживающий конденсатор. Это увеличило бы объем, а значит, и размер инверторного устройства.
[0097] В отличие от этого, во втором варианте осуществления сглаживающий конденсатор 5 для сглаживания входных/выходных напряжений является общим для двух силовых модулей 4.
[0098] Кроме того, если сглаживающий конденсатор 5 просто используется совместно, как описано в «действии создания проблемы» первого варианта осуществления, когда четыре угловых части сглаживающего конденсатора должны быть закреплены болтами, должно быть предусмотрено пространство для инструмента между полупроводниковым модулем и конденсатором. Это увеличило бы объем, а значит, и размер инверторного устройства.
[0099] В отличие от этого, согласно второму варианту осуществления, в инверторном устройстве 3B, имеющем два силовых модуля 4 и один сглаживающий конденсатор 5, точки 9C крепления конденсатора расположены в положениях, которые избегают угловых частей 5a сглаживающего конденсатора 5. Кроме того, два силовых модуля 4 и сглаживающий конденсатор 5 приближены друг к другу на участках 8 высоковольтного соединения. То есть, поскольку точки 9C крепления конденсатора расположены в положениях, которые избегают угловых частей 5a сглаживающего конденсатора 5, нет необходимости предусматривать пространство для инструмента между двумя силовыми модулями 4 и сглаживающим конденсатором 5. По этой причине расстояние между силовым модулем 4 для приведения в движение и сглаживающим конденсатором 5 и расстояние между силовым модулем 4 для выработки электроэнергии и сглаживающим конденсатором 5 уменьшаются. Соответственно, инверторное устройство 3B может быть уменьшено (выполнено компактным).
[0100] Таким образом, во втором варианте осуществления, в конфигурации с двумя силовыми модулями 4, один сглаживающий конденсатор 5 является общим. Кроме того, во втором варианте осуществления два силовых модуля 4 и сглаживающий конденсатор 5 приближены друг к другу на участках 8 высоковольтного соединения. Таким образом, инверторное устройство 3B можно уменьшить (сделать компактным). Кроме того, требуются только две точки 9C крепления конденсатора.
[0101] Теперь будут описаны эффекты. Эффекты, перечисленные в подпунктах (1), (2), (4) и (5) первого варианта осуществления, могут быть получены инверторным устройством 3B по второму варианту осуществления. Кроме того, инверторным устройством 3B по второму варианту осуществления может быть получен указанный ниже эффект (6).
[0102] (6) Сглаживающий конденсатор 5 имеет квадратную форму. Точка 9C крепления конденсатора предусмотрена во внешнем периферийном положении каждой стороны 5b сглаживающего конденсатора 5. Из точек 9C крепления конденсатора точки 9B крепления шины заданы как обе из двух расположенных по диагонали точек 9C крепления конденсатора. Следовательно, в дополнение к эффекту (2), приведенному выше, можно сделать общую прочность крепления точек 9C крепления конденсатора относительно корпуса 30 эквивалентной той прочности крепления, при которой все четыре точки являются точками непосредственного крепления, с устранением двух точек 9C крепления конденсатора.
[0103] Устройство преобразования электроэнергии по настоящему изобретению было описано выше на основе первого и второго вариантов осуществления, но его конкретные конфигурации не ограничены этими вариантами осуществления, и могут быть проделаны различные модификации и дополнения к конструкции без выхода за пределы объема изобретения по каждому пункту формулы изобретения.
[0104] В первом и втором вариантах осуществления были показаны примеры, в которых точки 9B крепления шины предусмотрены во внешнем периферийном положении по меньшей мере одной стороны 5b из четырех сторон 5b сглаживающего конденсатора 5. Однако изобретение не ограничено этим. Например, точка крепления конденсатора может быть расположена во внешнем периферийном положении каждой стороны сглаживающего конденсатора, и все четыре точки выполнены в виде точек непосредственного крепления. Эффект, описанный в подпункте (1) выше, может быть получен с конфигурацией этого типа.
[0105] В первом варианте осуществления был показан пример, в котором точки 9C крепления конденсатора предусмотрены во внешних периферийных положениях и центральных частях трех сторон 5b (передней/задней/левой) из четырех сторон 5b сглаживающего конденсатора 5. Кроме того, во втором варианте осуществления был показан пример, в котором точки 9C крепления конденсатора предусмотрены во внешних периферийных положениях и центральных частях двух сторон 5b (передней/задней) из четырех сторон 5b сглаживающего конденсатора. 5. Однако изобретение не ограничено этим. Например, точки 9C крепления конденсатора могут быть предусмотрены в частях, отличных от внешних периферийных положений и центральных частей сторон 5b сглаживающего конденсатора 5. Вкратце, точки 9C крепления конденсатора должны быть предусмотрены только во внешнем периферийном положении каждой из сторон 5b сглаживающего конденсатора 5. Эффект, описанный в подпунктах (3) или (6) выше, может быть получен с конфигурацией этого типа.
[0106] В первом и втором вариантах осуществления были показаны примеры, в которых положение по высоте верхней поверхности 51а является близким положением (соседним положением) положению по высоте поверхности 10 крепления шины. Однако изобретение не ограничено этим. Например, положение по высоте поверхности крепления шины может быть таким же, как и положение по высоте верхней поверхности (одинаковым положением 10А на фиг. 4). Другими словами, достаточно, чтобы положение по высоте поверхности крепления шины было таким же или соседним положением, что и положение по высоте верхней поверхности. В частности, положение по высоте поверхности крепления шины может быть таким же положением 10А, что и положение по высоте верхней поверхности, или может быть любым положением по высоте в диапазоне от верхнего соседнего положения 10В до нижнего соседнего положения 10С. Эффект, описанный в подпункте (4) выше, можно получить с конфигурацией этого типа.
[0107] В первом и втором вариантах осуществления P-шина 57 постоянного тока и N-шина 58 постоянного тока имеют первую изогнутую часть 101, которая проходит вверх от верхней поверхности 51a в вертикальном направлении и которая изогнута в середине в горизонтальном направлении (вправо). P-Шина 57 постоянного тока имеет вторую изогнутую часть 102, которая проходит от первой изогнутой части 101 в горизонтальном направлении и которая изогнута вниз в середине в вертикальном направлении. P-Шина 57 постоянного тока имеет третью изогнутую часть 103, которая проходит от второй изогнутой части 102 в вертикальном направлении и которая изогнута посередине в горизонтальном направлении (вправо) на противоположной стороне от первой изогнутой части 101 (противоположной стороне тому направлению, в котором расположена первая изогнутая часть 101). Был показан пример, в котором P-шина 57 постоянного тока проходит в горизонтальном направлении от третьей изогнутой части 103 до P-клеммы 4P силового модуля 4. Однако изобретение не ограничено этим. Например, форма P-шины постоянного тока и N-шины постоянного тока может быть такой, что первая изогнутая часть проходит вверх от верхней поверхности в вертикальном направлении и изгибается в середине в горизонтальном направлении. P-Шина постоянного тока и N-шина постоянного тока могут проходить в горизонтальном направлении от первой изогнутой части к P-клемме и N-клемме силового модуля.
[0108] В первом и втором вариантах осуществления были показаны примеры, в которых устройство преобразования электроэнергии согласно настоящему раскрытию применяется к инверторным устройствам 3А, 3В, которые используются в качестве устройства преобразования переменного тока генератора-двигателя 11 в постоянный ток. Однако устройство преобразования электроэнергии в соответствии с настоящим раскрытием может применяться к различным устройствам преобразования электроэнергии помимо инверторного устройства, при условии, что устройство преобразования электроэнергии содержит полупроводниковый модуль, сглаживающий конденсатор и участок высоковольтного соединения. Кроме того, изобретение не ограничено инверторным устройством, которое монтируется в транспортном средстве с электроприводом, таком как электромобиль (один пример транспортного средства с электроприводом).