電力變換裝置制造方法
【專利摘要】電力變換裝置具有：功率模塊（5），其切換開(kāi)關(guān)元件的接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，對(duì)所輸入的電力進(jìn)行變換而輸出；金屬制的框體（3），其收容功率模塊（5）；以及導(dǎo)電部件（2），其與框體（3）連接。導(dǎo)電部件（2）在與開(kāi)放端相距nλ/4長(zhǎng)度的位置處與框體（3）連接。其中，“n”是大于或等于1的奇數(shù)，“λ”是因切換開(kāi)關(guān)元件的接通狀態(tài)及斷開(kāi)狀態(tài)而產(chǎn)生的噪聲的波長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】電力變換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知一種噪聲降低裝置，其使因構(gòu)成逆變器的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)而流過(guò)電力變換裝置的噪聲電流降低(參照專利文獻(xiàn)I)。電力變換裝置具有與交流電源連接的變換器、與該變換器的直流輸出側(cè)連接的逆變器、以及與直流中間電路連接的直流平滑電容器。噪聲降低裝置具有對(duì)噪聲電流進(jìn)行檢測(cè)的噪聲電流檢測(cè)單元、和生成用于使檢測(cè)出的噪聲電流降低的噪聲補(bǔ)償電流并向電力變換裝置供給的噪聲補(bǔ)償電流供給單元。噪聲補(bǔ)償電流供給單元具有晶體管和齊納二極管的串聯(lián)電路，其中，該晶體管是根據(jù)噪聲電流檢測(cè)單元的檢測(cè)信號(hào)，控制輸出電流的元件，具有低于直流中間電路的電壓的耐壓性。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2002-252985號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]然而，存在對(duì)于高頻的開(kāi)關(guān)噪聲，該晶體管及齊納二極管不能高速動(dòng)作而不能抑制噪聲的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明要解決的課題是，提供一種能夠抑制由逆變器的開(kāi)關(guān)引起的噪聲的電力變
換裝置。
[0006]本發(fā)明的第一方式涉及的電力變換裝置，具有:功率模塊，其切換開(kāi)關(guān)元件的接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，對(duì)所輸入的電力進(jìn)行變換而輸出；金屬制的框體，其收容功率模塊；以及導(dǎo)電部件，其與框體連接。導(dǎo)電部件具有第I開(kāi)放端，在設(shè)“η”為大于或等于I的奇數(shù)，設(shè)“ λ ”為因切換開(kāi)關(guān)元件的接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)而產(chǎn)生的噪聲的波長(zhǎng)的情況下，該導(dǎo)電部件在與第I開(kāi)放端相距η λ /4長(zhǎng)度的位置處與框體連接。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
[0008]圖2是表示圖1的供電母線11、12的斜視圖。
[0009]圖3是表示圖1的框體3的一個(gè)面的俯視圖。
[0010]圖4是表示圖3的框體3的一個(gè)面上的噪聲分布的圖形。
[0011]圖5是用于說(shuō)明在圖1的導(dǎo)電部件2及框體3中傳播的噪聲的圖。
[0012]圖6是表示圖1的導(dǎo)電部件2中的相對(duì)于時(shí)間的噪聲特性的曲線圖。
[0013]圖7是用于說(shuō)明在圖1的導(dǎo)電部件2及框體3中傳播的噪聲的圖。
[0014]圖8是表示圖1的導(dǎo)電部件2中的相對(duì)于時(shí)間的噪聲特性的曲線圖。
[0015]圖9是表示包含本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。[0016]圖10是表示圖9的導(dǎo)電部件2中的相對(duì)于時(shí)間的噪聲特性的曲線圖。
[0017]圖11是表示包含本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
[0018]圖12是表示圖11的導(dǎo)電部件2中的相對(duì)于時(shí)間的噪聲特性的曲線圖。
[0019]圖13是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
[0020]圖14是表示包含本發(fā)明的第4實(shí)施方式涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
[0021]圖15是表示圖14的導(dǎo)電部件2的俯視圖。
[0022]圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例涉及的導(dǎo)電部件2的俯視圖。
[0023]圖17是表示包含本發(fā)明的第5實(shí)施方式涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
[0024]圖18是表示圖17的導(dǎo)電部件2的俯視圖。
[0025]圖19是表示圖17的框體3的一個(gè)面上的噪聲分布的圖形。
[0026]圖20是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
[0027]圖21是表示包含本發(fā)明的第6實(shí)施方式涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
[0028]圖22是表示圖21的導(dǎo)電部件2的俯視圖。
[0029]圖23是表示圖21的框體3的一個(gè)面上的噪聲分布的圖形。
[0030]圖24是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
[0031]圖25是表示圖24的導(dǎo)電部件的俯視圖。
[0032]圖26是表示圖24的框體3的一個(gè)面上的噪聲分布的圖形。
[0033]圖27是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
[0034]圖28是表示圖27的導(dǎo)電部件的俯視圖。
[0035]圖29是表示圖27的框體3的一個(gè)面上的噪聲分布的圖形。
[0036]圖30是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
[0037]圖31是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的概要圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下，基于【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0039]《第I實(shí)施方式》
[0040]參照?qǐng)D1，對(duì)包含本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的電力變換裝置的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。省略了詳細(xì)的圖示，本例的電動(dòng)汽車是將三相交流電力電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)300作為行駛驅(qū)動(dòng)源而行駛的車輛。電動(dòng)機(jī)300與電動(dòng)汽車的車軸結(jié)合。以下，以電動(dòng)汽車為例進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明也能應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車(HEV)，另外也能應(yīng)用于搭載在車輛以外的其他裝置上的電力變換裝置。
[0041]包含本例的電力變換裝置在內(nèi)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有電力變換裝置100、直流電源200、電動(dòng)機(jī)300及屏蔽線7、8。直流電源200由多個(gè)電池構(gòu)成，通過(guò)屏蔽線7與電力變換裝置100連接。直流電源200成為車輛的動(dòng)力源，向電力變換裝置100供給直流電力。電力變換裝置100連接在直流電源200和電動(dòng)機(jī)300之間，將從直流電源200供給的直流電力變換為交流電力，向電動(dòng)機(jī)300供給。屏蔽線7、8是通過(guò)利用樹(shù)脂包覆金屬線而形成的電線。屏蔽線7由一對(duì)屏蔽線構(gòu)成，一根屏蔽線7連接直流電源200的正極端子和供電母線11，另一根屏蔽線7連接直流電源200的負(fù)極端子和供電母線12。屏蔽線8由三根屏蔽線構(gòu)成，3根屏蔽線8與電動(dòng)機(jī)300的U相、V相、W相對(duì)應(yīng)，連接匯流板6和電動(dòng)機(jī)300。
[0042]電力變換裝置100具有供電母線11、12、導(dǎo)電部件2、框體3、平滑電容器4、功率模塊5及匯流板6。供電母線11由板狀(例如平板狀)的導(dǎo)電體形成，是將從直流電源200的正極側(cè)輸出的電力向功率模塊5供電的電源線，在構(gòu)成電力變換裝置100的逆變器電路中相當(dāng)于P側(cè)的電源線。供電母線12由板狀(例如平板狀)的導(dǎo)電體形成，是將從直流電源200的負(fù)極側(cè)輸出電力向功率模塊5供電的電源線，在構(gòu)成電力變換裝置100的逆變器電路中相當(dāng)于N側(cè)的電源線。供電母線11及供電母線12彼此相對(duì)。供電母線11、12的一部分，或者供電母線11、12的前端部分成為電力變換裝置100的端子(耳片)，與屏蔽線7的前端連接。
[0043]供電母線11、12分別分支，并分別與平滑電容器4的正極端子和負(fù)極端子連接，且分別與功率模塊5的正極端子和負(fù)極端子連接。平滑電容器4連接在供電母線11及供電母線12之間，從而連接在直流電源200和功率模塊5之間。平滑電容器4是對(duì)向直流電源200輸入輸出的電力進(jìn)行整流的電容器。
[0044]功率模塊5經(jīng)由供電母線11、12，連接在直流電源200和匯流板6之間。功率模塊5在基板上具有絕緣柵雙極晶體管(IGBT )或MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)等被模塊化的多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(以下稱為“開(kāi)關(guān)元件”)。而且，功率模塊5是通過(guò)基于來(lái)自未圖示的控制器的控制信號(hào)，切換該開(kāi)關(guān)元件的接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，由此對(duì)來(lái)自直流電源200的電力進(jìn)行變換，并經(jīng)由匯流板6向電動(dòng)機(jī)300輸出電力的逆變器。未圖示的控制器根據(jù)與車輛的加速器開(kāi)度對(duì)應(yīng)的扭矩指令值，生成該開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并向功率模塊5輸出。由此，功率模塊5切換開(kāi)關(guān)元件的接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，從而能夠輸出用于使電動(dòng)機(jī)300獲得期望的輸出扭矩的交流電力。功率模塊5通過(guò)與電動(dòng)機(jī)300的U相、V相及W相分別對(duì)應(yīng)的輸出線，與三相的電動(dòng)機(jī)300電連接。
[0045]匯流板6由3根利用導(dǎo)電材料構(gòu)成的板狀的導(dǎo)電板形成，將功率模塊5和屏蔽線8連接。匯流板6的前端部分成為電力變換裝置100的端子(耳片)，與屏蔽線8的前端連接。
[0046]導(dǎo)電部件2是用于抑制由包含在功率模塊5中的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作而發(fā)生的噪聲的部件，由具有導(dǎo)電性的材料形成，設(shè)置在框體3上。此外，導(dǎo)電部件2的具體結(jié)構(gòu)將后述。所謂“開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作”，是指對(duì)開(kāi)關(guān)元件的接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)進(jìn)行切換的動(dòng)作。
[0047]框體3是將供電母線11、12的一部分、平滑電容器4、功率模塊5、及匯流板6的一部分收容在內(nèi)部的盒體，由金屬形成。另外，在框體3中還收容有對(duì)電力變換裝置100中包含的電路進(jìn)行控制的控制電路基板(未圖示)?？蝮w3是用于從外部對(duì)功率模塊5進(jìn)行保護(hù)的收容部。
[0048]在這里，針對(duì)在電力變換裝置100中發(fā)生的噪聲進(jìn)行說(shuō)明。如果功率模塊5中包含的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，則會(huì)發(fā)生開(kāi)關(guān)噪聲。開(kāi)關(guān)噪聲對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)定時(shí)而成為各種頻率的噪聲，有時(shí)會(huì)經(jīng)由供電母線11、12及框體3，向電力變換裝置100的外部泄漏。在本例子中，供電母線11、12形成為金屬的板狀，有時(shí)該供電母線11、12可能成為噪聲的放射源。
[0049]下面，使用圖2，對(duì)供電母線11、12成為噪聲的放射源的情況進(jìn)行說(shuō)明。在圖2中示出供電母線11、12的斜視圖。在板狀的供電母線11和供電母線12之間設(shè)置有樹(shù)脂部
13。樹(shù)脂部13是為了將供電母線11、12固定在框體3的內(nèi)部而設(shè)置的。在供電母線11、12中容易振蕩的電磁波的頻率fmn對(duì)應(yīng)于供電母線11、12的形狀、供電母線11和供電母線12之間的介電常數(shù)(ε r)而確定，以下式(I)表示。
[0050]【式I】
【權(quán)利要求】
1.一種電力變換裝置，其特征在于，具有: 功率模塊，其切換開(kāi)關(guān)元件的接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)，對(duì)所輸入的電力進(jìn)行變換而輸出； 金屬制的框體，其收容所述功率模塊；以及 導(dǎo)電部件，其與所述框體連接， 所述導(dǎo)電部件具有第I開(kāi)放端，在設(shè)“η”為大于或等于I的奇數(shù)，設(shè)“ λ ”為因切換所述開(kāi)關(guān)元件的接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)而產(chǎn)生的噪聲的波長(zhǎng)的情況下，該導(dǎo)電部件在與所述第I開(kāi)放端相距η λ /4長(zhǎng)度的位置處與所述框體連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 還具有供電母線，該供電母線將所述功率模塊和電源連接， 所述噪聲的波長(zhǎng)，與因切換所述開(kāi)關(guān)元件的接通狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)而從所述供電母線放射的放射噪聲的頻率相對(duì)應(yīng)而設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力變換裝置，其特征在于， 在設(shè)“m”為大于或等于I的奇數(shù)的情況下，所述導(dǎo)電部件在與所述開(kāi)放端相距m λ/4長(zhǎng)度的位置處分支出多個(gè)分支，所述多個(gè)分支中的I個(gè)分支與所述框體連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述多個(gè)分支中的其他分支與所述框體連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)電部件具有在所述多個(gè)分支中的其他分支上形成的第2開(kāi)放端，在與所述第2開(kāi)放端相距η λ /4長(zhǎng)度的位置處與所述框體連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)電部件形成為線狀，并且，成型為在一部分處具有切縫的環(huán)狀或多邊形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)電部件在與所述框體的一個(gè)面平行的平面內(nèi)，成型為包圍所述框體的一個(gè)面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)電部件具有: 第I導(dǎo)電部件，其形成為線狀，并且，成型為在一部分處具有切縫的環(huán)狀或多邊形狀；以及 第2導(dǎo)電部件，其形成為線狀，并且，成型為在一部分處具有切縫的環(huán)狀或多邊形狀，且比所述第I導(dǎo)電部件長(zhǎng)， 所述第I導(dǎo)電部件的成型為環(huán)狀或多角形狀的部分、以及所述第2導(dǎo)電部件的成型為環(huán)狀或多邊形狀的部分，具有相同的中心點(diǎn)，配置在同一平面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述第2導(dǎo)電部件中沒(méi)有所述切縫的部分，配置在所述第I導(dǎo)電部件中的具有所述切縫的部分的外側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 多個(gè)所述導(dǎo)電部件與所述框體連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 還具有控制裝置，該控制裝置對(duì)所述功率模塊進(jìn)行控制，所述控制裝置設(shè)置在所述導(dǎo)電部件和所述框 體之間。
【文檔編號(hào)】H02M7/00GK103748775SQ201280040159
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月28日
【發(fā)明者】秦賢太郎, 蓋頌·特龍農(nóng)齋 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社