專利名稱：電動(dòng)車控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用冷卻單元的電動(dòng)車控制裝置。
背景技術(shù)：
一般而言，永磁同步電動(dòng)機(jī)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，能夠有效地利用能量，而且發(fā)熱較少，因此能夠比較容易地實(shí)現(xiàn)輕量化。因此，近年來，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的需要正在增高。這樣的永磁同步電動(dòng)機(jī)需要與各自的永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置相應(yīng)地從VVVF逆變器施加電壓來進(jìn)行控制，因此需要與各永磁同步電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的個(gè)別的控制。因此，對(duì)每一臺(tái)永磁同步電動(dòng)機(jī)設(shè)置專用的VVVF逆變器，并設(shè)置對(duì)各自的VVVF逆變器進(jìn)行控制的柵極控制裝置(例如參照日本特愿2004-143577號(hào)公報(bào))。 因此，在以往的個(gè)別控制永磁同步電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)中，控制裝置臺(tái)數(shù)變多，裝置整體的大型化和成本的增加成為問題。因此，提出了以下方案引入將控制單位設(shè)為兩臺(tái)來控制永磁同步電動(dòng)機(jī)的“臺(tái)車控制”，減輕裝置的大型化(例如參照日本特開2009-72049號(hào)公報(bào))。圖9是以往的引入了臺(tái)車控制的電動(dòng)車控制裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。架線電力經(jīng)由集電裝置(導(dǎo)電弓)100、高速斷路器101、由充電電阻用短路開關(guān)102和充電電阻器103構(gòu)成的充電電阻電路，供給至第一主電路200以及第二主電路300。第一主電路200包括第一斷開用接觸器104、第一濾波電抗器105、由第一過電壓抑制電阻器107和第一過電壓抑制電阻器開關(guān)108構(gòu)成的過電壓抑制電路、第一直流電壓檢測器109a、第一逆變器用濾波電容器110a、構(gòu)成二合一(2inl)逆變器單元120a的VVVF逆變器111a、第二直流電壓檢測器109b、第二逆變器用濾波電容器IlOb以及VVVF逆變器Illb0永磁同步電動(dòng)機(jī)115a用的VVVF逆變器Illa將直流的架線電流變換為交流電流。變換后的交流電流經(jīng)由與3相線連接的電流傳感器112a、電動(dòng)機(jī)斷開用接觸器113a、電動(dòng)機(jī)端子間電壓檢測器114a，作為驅(qū)動(dòng)力供給至永磁同步電動(dòng)機(jī)115a。VVVF逆變器Illa和VVVF逆變器Illb同樣地構(gòu)成，相互串聯(lián)連接，構(gòu)成二合一逆變器單元120a，共用一個(gè)散熱器。第二主電路300與第一主電路200相同地構(gòu)成。二合一逆變器單元120a與二合一逆變器單元120b相互并聯(lián)連接。另外，車輪116作為接地，與二合一逆變器單元120a和二合一逆變器單元120b分別連接。圖10是表示圖9的電動(dòng)車控制裝置的柵極控制系統(tǒng)的框圖。如圖10所示，在二合一逆變器單元120a中，設(shè)有對(duì)過電壓抑制控制用元件107和VVVF逆變器IllaUllb進(jìn)行柵極控制的柵極控制裝置130，逆變器單元120b也同樣地構(gòu)成。圖中，相同的圓圈數(shù)字表示相互連接。柵極控制裝置的電源(共通控制部131)針對(duì)二合一逆變器單元120a、120b設(shè)置I臺(tái)。柵極控制裝置130以I臺(tái)來控制二合一逆變器單元120a的VVVF逆變器111a、111b、以及過電壓抑制控制用元件108的ON (導(dǎo)通)/OFF (斷開)。為此，VVVF逆變器111a、Illb的由電流傳感器CTUl、CTWl、CTU2、CTW2檢測的輸出電流、由電動(dòng)機(jī)端子間電壓檢測器114a、114b檢測的電動(dòng)機(jī)端子間電壓被輸入到柵極控制裝置130。二合一逆變器單元120a的輸出與永磁同步電動(dòng)機(jī)115a、115b分別連接，控制單位采用個(gè)別控制方式。針對(duì)VVVF逆變器120a、120b分別設(shè)置斷開用接觸器104以及濾波電抗器105，斷開單位是與兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的二合一逆變器單元。

發(fā)明內(nèi)容
在以往那樣的使用二合一逆變器單元的永磁同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車控制裝置中，需要安裝大量的半導(dǎo)體元件，另外按每個(gè)二合一逆變器單元設(shè)置濾波電抗器、過電壓抑制電阻器、過電壓抑制電阻器開關(guān)，因此部件數(shù)多，難以實(shí)現(xiàn)裝置整體的小型化。本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于，提供一種電動(dòng)車控制裝置，個(gè)別控制永磁同步電動(dòng)機(jī)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的小型化。 為了達(dá)到上述目的，實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)車控制裝置具備逆變器單元，該逆變器單元包括由提供用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的交流電力的U相電路、V相電路、W相電路分別構(gòu)成的多個(gè)逆變器、以及冷卻機(jī)構(gòu)，該多個(gè)逆變器21a 21d設(shè)置在所述冷卻機(jī)構(gòu)上且共用所述冷卻機(jī)構(gòu)，所述U相、V相、W相的各相電路構(gòu)成為半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22，該半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22包括收納在I個(gè)封裝中且串聯(lián)連接的兩個(gè)半導(dǎo)體切換元件。


圖I是第一實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2是第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝的等價(jià)電路圖。圖3是第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝的電壓輸出和溫度上升圖。圖4是第一實(shí)施方式的外觀圖。圖5是第二實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。圖6是第三實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。圖7是第四實(shí)施方式的3級(jí)電力變換裝置的U相電路圖。圖8是第四實(shí)施方式的3級(jí)電力變換裝置的外觀圖。圖9是以往的電路結(jié)構(gòu)圖。圖10是以往的控制結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)參照

本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖I是表示本發(fā)明所涉及的電動(dòng)車控制裝置的第一實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2是第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝的等價(jià)電路圖。圖3是第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝的電壓輸出和溫度上升圖。圖4是第一實(shí)施方式的外觀圖。(四合一逆變器單元的結(jié)構(gòu))
本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)車控制裝置的電路構(gòu)成如圖I所示，包括第一四合一(4inl)逆變器單元I。第一四合一逆變器單元I的直流輸入側(cè)電路包括集電裝置4、高速斷路器5、充電電阻用短路接觸器6、充電電阻器7、斷開接觸器8、濾波電抗器9、過電壓抑制電阻器10、過電壓抑制用切換元件11、車輪12、濾波電容器14，交流輸出側(cè)電路包括永磁同步電動(dòng)機(jī)2 (2a、2b、2c、2d)、馬達(dá)斷開接觸器3 (3a、3b、3c、3d)、電流傳感器34 (34a、34b、34c、34d)。集電裝置4與高速斷路器5連接，高速斷路器5與充電電阻用短路接觸器6連接。充電電阻用短路接觸器6與充電電阻器7并聯(lián)連接，與斷開用接觸器8串聯(lián)連接。斷開用接觸器8與濾波電抗器9連接，濾波電抗器9與第一四合一逆變器單元I的直流正側(cè)端子連接，第一四合一逆變器單元I的直流負(fù)側(cè)端子與車輪12連接。由過電壓抑制電阻器10與過電壓抑制用切換元件11串聯(lián)連接而構(gòu)成的過電壓抑制用串聯(lián)電路19為一個(gè)端子與濾波電抗器9和第一四合一逆變器單元I的直流正側(cè)端子連接，另一個(gè)端子與第一四合一逆變器單元I的直流負(fù)側(cè)端子和車輪12連接。濾波電容器14以及直流電壓傳感器15各自并聯(lián)連接在第一四合一逆變器單元I的直流側(cè)。第一四合一逆變器單元I的交流側(cè)在輸 出3相線中的2條線上設(shè)有電流傳感器34a、34b、34c、34d，經(jīng)由馬達(dá)斷開接觸器3a、3b、3c、3d與四個(gè)永磁同步電動(dòng)機(jī)2a、2b、2c、2d連接。第一四合一逆變器單元I包括VVVF逆變器21a 21d，VVVF逆變器21a 2Id的直流輸入側(cè)相互并聯(lián)連接。VVVF逆變器21a包括U相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22a、V相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22b、W相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22c、逆變器用濾波電容器13a。U、V、W相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22a 22c的直流側(cè)相互并聯(lián)連接，并且并聯(lián)連接有逆變器用濾波電容器13a。VVVF逆變器21b 2Id分別與VVVF逆變器21a相同地構(gòu)成。另外，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與圖10相同，各逆變器111被個(gè)別控制。(半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝的結(jié)構(gòu))圖2是半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22的等價(jià)電路圖。圖3是表示半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝內(nèi)的半導(dǎo)體元件的切換狀態(tài)、以及基于該切換引起的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝的溫度狀態(tài)的圖。如圖2所示，半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22包括上臂(arm)的正側(cè)元件24a與下臂的負(fù)偵U元件24b的串聯(lián)電路，電容器13與該串聯(lián)電路并聯(lián)連接。上臂的正側(cè)元件24a為切換元件Trl與二極管Dl的反向并聯(lián)連接電路，下臂的負(fù)側(cè)元件24b為切換元件Tr2與二極管D2的反向并聯(lián)連接電路。正側(cè)元件24a與負(fù)側(cè)元件24b的連接點(diǎn)26與輸出端子連接，提供輸出電壓。通過正側(cè)元件24a的切換元件Trl變?yōu)閷?dǎo)通,且負(fù)側(cè)元件24b的切換元件Tr2變?yōu)閿嚅_，輸出電流從架線經(jīng)由切換元件Trl以及輸出端子流向負(fù)載。另外，通過正側(cè)元件24a的切換元件Trl變?yōu)閿嚅_，且負(fù)側(cè)元件24b的切換元件Tr2變?yōu)閷?dǎo)通，電流從負(fù)載經(jīng)由輸出端子以及切換元件Tr2流向電源負(fù)側(cè)(接地)。通過像這樣反復(fù)切換，將直流電力變換為交流電力。圖3(a)是正側(cè)元件24a的切換電壓(柵極信號(hào))波形，圖3 (b)是負(fù)側(cè)端子24b的切換電壓波形。圖3(c)是半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22的輸出電壓波形。圖3(d)是表示正側(cè)元件24a的溫度上升的曲線圖。圖3(e)是表示負(fù)側(cè)端子24b的溫度上升的曲線圖。
如圖3 (d)所示，正側(cè)元件24a的溫度在圖3 (a)的正側(cè)元件24a為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)上升，在斷開狀態(tài)時(shí)無實(shí)質(zhì)變化。因此，由于反復(fù)進(jìn)行切換動(dòng)作導(dǎo)通/斷開，正側(cè)元件24a的溫度遞增。如圖3(e)所示，負(fù)側(cè)元件24b的溫度與正側(cè)元件同樣，由于反復(fù)進(jìn)行圖3(b)的切換動(dòng)作導(dǎo)通/斷開而遞增。在此，正側(cè)元件24a的導(dǎo)通狀態(tài)與負(fù)側(cè)元件24b的導(dǎo)通狀態(tài)交替反復(fù)。因此，半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22整體的發(fā)熱量如圖3(f)所示成為一定。四合一逆變器單元I是對(duì)按各相使用如上所述的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22的4臺(tái)VVVF逆變器21a 21d進(jìn)行單元化而得到的，該第一四合一逆變器單元I的裝置的外觀如圖4所示。如圖4所示，第一四合一逆變器單元I構(gòu)成為四個(gè)3相VVVF逆變器21a 21d設(shè)有一個(gè)冷卻機(jī)構(gòu)23。VVVF逆變器21a 21d安裝在受熱板23a的一個(gè)平面上，該受熱板23a構(gòu)成冷卻機(jī)構(gòu)23的一部分。在受熱板23a的與安裝有VVVF逆變器21 a 21d的平面相反側(cè)的面上，連接有構(gòu)成冷卻機(jī)構(gòu)23的剩余部分的散熱器23b。(作用)說明本實(shí)施方式的電動(dòng)車控制裝置的作用。在圖I中，從架線通過集電裝置4供給的直流電流，通過通常為接通(ON)的高速斷路器5、充電電阻器7、通常為接通的斷開用接觸器8、濾波電抗器9，供給至濾波電容器
14。在濾波電容器14以及與濾波電容器14分別并聯(lián)連接的各逆變器的濾波電容器13a 13d中流過直流電流，在積蓄了充分的電荷時(shí)，充電電阻用短路接觸器6接通，來自架線的直流電流通過高速斷路器5、充電電阻用短路接觸器6、斷開用接觸器8、濾波電抗器9，供給至第一四合一逆變器單元I。在逆變器用濾波電容器13充分充電，而對(duì)第一四合一逆變器單元I供給架線直流電力時(shí)，直流電壓施加在各VVVF逆變器21a 2Id的UVW相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22a 22c中收納的半導(dǎo)體元件上。輸送的直流電力由于半導(dǎo)體元件的切換而變換為交流電力。變換后的交流電力供給至四個(gè)永磁同步電動(dòng)機(jī)2，開始永磁同步電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)。在本實(shí)施方式中，例如在對(duì)第一四合一逆變器單元I施加1500V的架線電壓的情況下，對(duì)VVVF逆變器21a 21d分別施加同樣的1500V的電壓。在對(duì)VVVF逆變器21a 21d分別施加1500V的電壓時(shí)，與該電壓相應(yīng)的電流流過永磁同步電動(dòng)機(jī)2，永磁同步電動(dòng)機(jī)2被驅(qū)動(dòng)。像這樣，永磁同步電動(dòng)機(jī)2通過第一四合一逆變器單元I的將直流電力變換為交流電力的電力變換被驅(qū)動(dòng)，在該電力變換時(shí)產(chǎn)生電力變換損失。電力變換損失作為熱從半導(dǎo)體元件產(chǎn)生。產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)至受熱板23a，從受熱板23a傳導(dǎo)至散熱器23b，從散熱器23b向機(jī)器外散熱。也就是說，由于電力變換損失而產(chǎn)生的熱不留在機(jī)器內(nèi)，而向機(jī)器外放出。另外，在電動(dòng)車控制裝置的工作中，在第一四合一逆變器單元I內(nèi)I臺(tái)VVVF逆變器21故障，而控制裝置(未圖示)檢測到該故障的情況下，通過斷開高速度斷路器5(圖I)，全部4臺(tái)VVVF逆變器21都被斷開。另外，在電動(dòng)車控制裝置的工作中，在直流電壓傳感器15檢測到由于架線電壓的變動(dòng)等引起向第一四合一逆變器單元I供給的直流電壓過大的情況下，由控制裝置(未圖示)使過電壓抑制用切換元件11導(dǎo)通，由過電壓抑制電阻器10消耗直流電力，除去過大量的電壓。像這樣，基于直流電壓傳感器15的輸出，控制過電壓抑制用切換元件11的導(dǎo)通/斷開。(效果)如此構(gòu)成的電動(dòng)車控制裝置中，分別具有UVW相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22a 22c的VVVF逆變器21a 21d共用散熱器23b，因此收納VVVF逆變器21a 21d的第一四合一逆變器單元I的發(fā)熱量在單元整體上均勻化，能夠更有效地冷卻。另外，在像以往那樣個(gè)別地將半導(dǎo)體元件設(shè)置在散熱器上的情況下，需要24個(gè)半導(dǎo)體元件的設(shè)置空間。但是，在本實(shí)施例中，通過使用以各半導(dǎo)體的發(fā)熱量均勻的方式收納兩個(gè)半導(dǎo)體元件的設(shè)備封裝22，提高了冷卻器23的使用效率，能夠節(jié)省空間。其結(jié)果，能夠構(gòu)成將12個(gè)半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22安裝在散熱器23上而成的四合一逆變器單元。另外，通過在裝置內(nèi)共用濾波電抗器9、過電壓抑制電阻器10、或過電壓抑制用切 換元件11，能夠削減部件數(shù)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車控制裝置整體的小型化。另外，也可以將本實(shí)施方式的直流電壓傳感器15、電流傳感器34a_34d以及馬達(dá)斷開接觸器3a_3d收納在四合一逆變器單元I內(nèi)。在該情況下，能夠進(jìn)一步得到節(jié)省空間的效果，而且通過在一個(gè)殼體內(nèi)收納多個(gè)部件，能夠簡化布線，使裝置整體的制造、設(shè)置、維護(hù)變得容易。(第二實(shí)施方式)參照

本發(fā)明的第二實(shí)施方式。圖5是第二實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。針對(duì)與圖I 4相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的參照附圖標(biāo)記，并省略說明。(構(gòu)成)本實(shí)施方式的電動(dòng)車控制裝置的電路構(gòu)成與圖I的第一實(shí)施方式的電路構(gòu)成相比不同點(diǎn)在于，構(gòu)成四合一逆變器單元的VVVF逆變器21a 21d的連接方式不同，進(jìn)而，在各逆變器21的直流側(cè)，分別并聯(lián)連接有直流電壓傳感器32以及逆變器用濾波電容器13。以下說明這幾點(diǎn)。第二四合一逆變器單元30包括VVVF逆變器21a 21d。串聯(lián)連接的VVVF逆變器21a和VVVF逆變器21b構(gòu)成逆變器串聯(lián)電路33a，串聯(lián)連接的VVVF逆變器21c和VVVF逆變器21d構(gòu)成逆變器串聯(lián)電路33b。逆變器串聯(lián)電路33a與逆變器串聯(lián)電路33b相互并聯(lián)連接。在VVVF逆變器21a的直流側(cè)，逆變器用濾波電容器13a和直流電壓傳感器32a —起并聯(lián)連接。VVVF逆變器21c、21d與VVVF逆變器單元2la、2Ib的結(jié)構(gòu)相同，逆變器用濾波電容器13c、13d以及直流電壓傳感器32c、32d在串聯(lián)側(cè)分別并聯(lián)連接。(作用)說明本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)車控制裝置的作用。在圖5中，例如在對(duì)第二四合一逆變器單元30施加1500V的架線電壓的情況下，對(duì)逆變器串聯(lián)電路33a、33b分別施加1500V的電壓。在各逆變器串聯(lián)電路33a、33b內(nèi)，1500V的架線電壓被2分壓，750V的電壓分別施加給VVVF逆變器21a 21d，與該電壓相應(yīng)的電流在永磁同步電動(dòng)機(jī)2中流過，永磁同步電動(dòng)機(jī)2被驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，直流電壓傳感器32a檢測VVVF逆變器單元21a的直流側(cè)電壓，同樣，直流電壓傳感器32b 32c分別檢測VVVF逆變器單元21b 21d的直流側(cè)電壓。
(效果)第二實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)車控制裝置的效果除了第一實(shí)施方式的效果之外，對(duì)各VVVF逆變器21施加的電壓成為對(duì)架線電壓進(jìn)行2分壓而得到的電壓。即，以低于第一實(shí)施方式的電壓進(jìn)行半導(dǎo)體元件的切換，因此能夠減輕作為電力變換損失而產(chǎn)生的熱。通過減輕發(fā)熱，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻機(jī)構(gòu)的小型化和裝置驅(qū)動(dòng)時(shí)的節(jié)能。另外，通過使用直流電壓傳感器32來檢測各自的VVVF逆變器21的直流側(cè)電壓值，能夠更準(zhǔn)確地控制逆變器。(第三實(shí)施方式)參照

本發(fā)明的第三實(shí)施方式。 圖6是第三實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。針對(duì)與圖I 4相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的 參照附圖標(biāo)記，并省略說明。(構(gòu)成)本實(shí)施方式的電動(dòng)車控制裝置的電路構(gòu)成與圖I的第一實(shí)施方式的電路構(gòu)成相比不同點(diǎn)在于，構(gòu)成四合一逆變器單元的VVVF逆變器21a 21d的連接方式不同，進(jìn)而，追加了逆變器21a 21d用的直流電壓傳感器40以及濾波電容器41。以下對(duì)這幾點(diǎn)進(jìn)行說明。在圖6中，第三四合一逆變器單元42包括VVVF逆變器21a 21d。并聯(lián)連接的VVVF逆變器21a和VVVF逆變器21b構(gòu)成逆變器并聯(lián)電路43a，并聯(lián)連接的VVVF逆變器21c和VVVF逆變器2Id構(gòu)成逆變器并聯(lián)電路43b。逆變器并聯(lián)電路43a與逆變器并聯(lián)電路43b相互串聯(lián)連接。在逆變器并聯(lián)電路43a的直流側(cè)，濾波電容器41a和直流電壓傳感器40a分別并聯(lián)連接。逆變器并聯(lián)電路43b也同樣，濾波電容器41b以及直流電壓傳感器40b分別并聯(lián)連接。(作用)接著說明本實(shí)施方式的作用。在本實(shí)施方式中，例如在對(duì)第三四合一逆變器單元42施加1500V的架線電壓的情況下，對(duì)逆變器并聯(lián)電路43a、43b分別施加分壓后的750V的電壓。在對(duì)逆變器并聯(lián)電路43a、43b施加750V的電壓時(shí)，對(duì)VVVF逆變器21a 21d分別施加750V的電壓，與該電壓相應(yīng)的電流在永磁同步電動(dòng)機(jī)2中流過，永磁同步電動(dòng)機(jī)2被驅(qū)動(dòng)。(效果)本實(shí)施方式能夠得到與第一實(shí)施方式相同的效果。即，對(duì)VVVF逆變器21施加的電壓是對(duì)架線電壓進(jìn)行2分壓而得到的電壓。因此，以低于第一實(shí)施方式的電壓進(jìn)行半導(dǎo)體元件的切換，所以能夠減輕作為電力變換損失而產(chǎn)生的熱。通過減輕發(fā)熱，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻機(jī)構(gòu)的小型化和裝置驅(qū)動(dòng)時(shí)的節(jié)能。另外，由直流電壓傳感器40a、40b檢測逆變器并聯(lián)電路43a以及43b的直流側(cè)電壓，因此能夠與第二實(shí)施方式相比使部件數(shù)更少。(第四實(shí)施方式)參照

本發(fā)明的第四實(shí)施方式。圖7是第四實(shí)施方式的3級(jí)電力變換裝置的U、V、W相之中的I相的電路圖。以下，將該相設(shè)為U相。圖8是第四實(shí)施方式的電力變換裝置的外觀圖。針對(duì)與圖I 4相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的參照附圖標(biāo)記，并省略說明。(構(gòu)成)第四實(shí)施方式為將第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22(2級(jí)輸出)變形為3級(jí)輸出的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝，并適用于第四逆變器單元。以下說明該變形。圖7表示本實(shí)施方式的3級(jí)電力變換裝置的U相的電路構(gòu)成。該U相電路包括第一元件65a、第二元件65b、第三元件65c、第四元件65d以及第一鉗位二極管69a、第二鉗位二極管69b。U相串聯(lián)電路由第一元件65a、第二元件65b、第三元件65c、第四元件65d串聯(lián)連接而構(gòu)成。第一鉗位二極管69a與第二鉗位二極管69b串聯(lián)連接,第一鉗位二極管69a的陽極連接在第一元件65a與第二元件65b之間，第二鉗位二極管69b的陰極連接在第三元件65c與第四元件65d之間。第一元件65a以及第三元件65c收納在第一 U相半導(dǎo)體元件 設(shè)備封裝66a中，第二兀件65b以及第四兀件65d收納在第二 U相半導(dǎo)體兀件設(shè)備封裝66b中，第一鉗位二極管69a以及第二鉗位二極管69b收納在第三U相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝66c中。圖8是第四實(shí)施方式的電力變換裝置的外觀圖。在圖8中，V相電路67的第一 V相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝67a、第二 V相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝67b、第三V相半導(dǎo)體兀件設(shè)備封裝67c以及W相電路68的第一 W相半導(dǎo)體兀件設(shè)備封裝68a、第二 W相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝68b、第三W相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝68c都與U相電路66相同地構(gòu)成。接著，說明將U相電路66、V相電路67、W相電路68設(shè)置在冷卻機(jī)構(gòu)23的受熱板23a上而成的構(gòu)成。如圖8所示，在受熱板23a的兩側(cè)配置U相電路66和W相電路68，在U相電路66與W相電路68之間配置V相電路67。U相電路66從上方向依次配置第一 U相半導(dǎo)體兀件設(shè)備封裝66a、第二 U相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝66b、第三U相半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝66c。V相電路67從上方向依次配置V相第三半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝67c、V相第二半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝67b、V相第一半導(dǎo)體兀件設(shè)備封裝67a。W相電路68從上方向依次配置W相第一半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝68a、W相第三半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝68c、W相第二半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝68b。(作用)在U相電路66中，在半導(dǎo)體元件進(jìn)行用于電力變換的切換的情況下，第二元件65b以及第三元件65c的電感成為最大。也就是說，來自第二元件65b以及第三元件65c的發(fā)熱量成為最大。然后，來自第一兀件65a以及第四兀件65d的發(fā)熱量變大。來自第一鉗位二極管69a以及第二鉗位二極管69b的發(fā)熱量最少。V相電路67以及W相電路68也同樣。因此，從將第一元件65a和第三元件65c組合收納的第一半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝66a (67a,68a也同樣)與將第二元件65b和第四元件65d組合收納的第二半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝66b (67b、68b也同樣)產(chǎn)生的發(fā)熱量成為同等。另外，將第一鉗位二極管69a、第二鉗位二極管69b組合收納的第三半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝66(3(67(3、68(也同樣)的發(fā)熱量低于從第一半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝66a、67a、68a和第二半導(dǎo)體兀件設(shè)備封裝66b、67b、68b產(chǎn)生的發(fā)熱量。(效果)如此構(gòu)成的電動(dòng)車控制裝置配置為在發(fā)熱量多的第一半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝66a、67a、68a與第二半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝66b、67b、68b之間，隔著發(fā)熱量少的第三半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝66c、67c、68c。由此，向受熱板23a傳遞的熱易于在受熱板23a整體上均勻化，能夠由冷卻機(jī)構(gòu)23高效地進(jìn)行冷卻。進(jìn)而，在半導(dǎo)體元件的數(shù)量較多的3級(jí)電力變換 裝置中，也能夠比以往小型化。 另外，半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝22不僅能夠適用于第一實(shí)施方式至第四實(shí)施方式那樣的將4臺(tái)VVVF逆變器單元21搭載在一個(gè)冷卻機(jī)構(gòu)23上的四合一逆變器單元，而且也能夠適用于二合一逆變器單元等其他結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)車控制裝置，其特征在于，具備逆變器單元，該逆變器單元包括由提供用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的交流電力的U相電路、V相電路、W相電路分別構(gòu)成的多個(gè)逆變器、以及冷卻機(jī)構(gòu)，該多個(gè)逆變器(21a 21d)設(shè)在所述冷卻機(jī)構(gòu)上且共用所述冷卻機(jī)構(gòu)， 所述U相、V相、W相的各相電路構(gòu)成為半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝(22)，該半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝(22)包括收納在I個(gè)封裝中且串聯(lián)連接的兩個(gè)半導(dǎo)體切換元件。
2.如權(quán)利要求I記載的電動(dòng)車控制裝置，其特征在于， 所述U相的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝由U相上臂和U相下臂的半導(dǎo)體元件構(gòu)成， 所述V相的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝由V相上臂和V相下臂的半導(dǎo)體元件構(gòu)成， 所述W相的半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝由W相上臂和W相下臂的半導(dǎo)體元件構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求I或2記載的電動(dòng)車控制裝置，其特征在于， 所述逆變器單元(I)具備4臺(tái)逆變器。
4.如權(quán)利要求I或2記載的電動(dòng)車控制裝置，其特征在于， 還具備 濾波電抗器，對(duì)從架線供給的架線電力進(jìn)行平滑化；以及 過電壓抑制用直流電路，在所述架線電力以造成所述逆變器單元的故障的電壓被供給時(shí)，對(duì)所述架線電力進(jìn)行放電； 所述多個(gè)逆變器共用所述濾波電抗器以及所述過電壓抑制用直流電路。
5.如權(quán)利要求I或2記載的電動(dòng)車控制裝置，其特征在于， 所述多個(gè)逆變器分別被個(gè)別控制， 所述逆變器單元包括由直流側(cè)相互并聯(lián)連接的第一以及第二逆變器構(gòu)成的第一并聯(lián)電路、以及由直流側(cè)相互并聯(lián)連接的第三以及第四逆變器構(gòu)成的第二并聯(lián)電路，所述第一以及第二并聯(lián)電路的直流側(cè)相互串聯(lián)連接，各逆變器的施加電壓為所述逆變器單元的施加電壓的1/2。
6.如權(quán)利要求I或2記載的電動(dòng)車控制裝置，其特征在于， 所述多個(gè)逆變器分別被個(gè)別控制， 所述逆變器單元包括由直流側(cè)相互串聯(lián)連接的第一以及第二逆變器構(gòu)成的第一串聯(lián)電路、以及由直流側(cè)相互串聯(lián)連接的第三以及第四逆變器構(gòu)成的第二串聯(lián)電路，所述第一以及第二串聯(lián)電路的直流側(cè)相互并聯(lián)連接，各逆變器的施加電壓為所述逆變器單元的施加電壓的1/2。
7.如權(quán)利要求I或2記載的電動(dòng)車控制裝置，其特征在于， 所述逆變器單元包括N臺(tái)逆變器， 所述N臺(tái)逆變器分別被個(gè)別控制， 所述N臺(tái)逆變器之中的N/2臺(tái)逆變器構(gòu)成為直流側(cè)相互并聯(lián)連接的第一并聯(lián)電路，剩余的N/2臺(tái)逆變器也構(gòu)成為直流側(cè)相互并聯(lián)連接的第二并聯(lián)電路，所述第一以及第二并聯(lián)電路的直流側(cè)相互串聯(lián)連接。
8.如權(quán)利要求I記載的電動(dòng)車控制裝置，其特征在于， 所述U相、V相、W相的各相電路具備第一 第四切換元件串聯(lián)連接而成的串聯(lián)電路、以及在所述第一以及第二切換元件的連接點(diǎn)與所述第三以及第四切換元件的連接點(diǎn)之間串聯(lián)連接的第一以及第二二極管，所述第一切換元件以及所述第三切換元件收納在I個(gè)封裝中，構(gòu)成第一半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝， 所述第二切換元件以及所述第四切換元件收納在I個(gè)封裝中，構(gòu)成第二半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝， 所述第一以及第二二極管收納在I個(gè)封裝中，構(gòu)成第三半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝。
9.如權(quán)利要求8記載的電動(dòng)車控制裝置，其特征在于， 以U相第三半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝與W相第一半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝之間的距離最遠(yuǎn)的方式配置。
全文摘要
供給用于驅(qū)動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)(2)的電力的VVVF主電路逆變器(21)以4臺(tái)作為一個(gè)方式被單元化，為了由該4臺(tái)VVVF主電路逆變器(21)向永磁電動(dòng)機(jī)(2)進(jìn)行電力供給動(dòng)作，構(gòu)成為四合一逆變器單元，該四合一逆變器單元中冷卻機(jī)構(gòu)由4臺(tái)VVVF逆變器共有，該冷卻機(jī)構(gòu)用于向外部空氣發(fā)散從VVVF主電路逆變器(21)產(chǎn)生的熱。另外，電動(dòng)車控制裝置通過將二合一半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝收納在所述四合一逆變器單元內(nèi)，能夠?qū)δ孀兤鬟M(jìn)行個(gè)別控制，而且實(shí)現(xiàn)裝置整體的小型化，該二合一半導(dǎo)體元件設(shè)備封裝將兩個(gè)半導(dǎo)體元件作為一個(gè)單元，該半導(dǎo)體元件對(duì)電力進(jìn)行變換以便能夠驅(qū)動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)(1)。
文檔編號(hào)B60L9/16GK102821998SQ20118001580
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者戶田伸一, 安岡育雄, 中沢洋介 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝