阅读说明：本技术 电容器装置 (Capacitor device ) 是由 佐野友久 広瀬健太郎 今井洋平 荒木清道 于 2019-07-11 设计创作，主要内容包括：一种电容器装置,能够防止滤波电容器与多个平滑电容器之间的热干扰。在电源与作为供电装置的半导体模块之间的通电电路中设置的电容器装置包括：滤波电容器,用于去除包括在从电力输入端子供给来的电流中的噪声；多个平滑电容器,用于使电压平滑；电容器壳体,用于对滤波电容器和多个平滑电容器进行容纳,在滤波电容器与多个平滑电容器中的、设置于最靠近滤波电容器的位置处的平滑电容器之间的第一间隙构造成大于多个平滑电容器中的彼此相邻的两个平滑电容器之间的第二间隙。(A capacitor device capable of preventing thermal interference between a filter capacitor and a plurality of smoothing capacitors. A capacitor device provided in a power-on circuit between a power supply and a semiconductor module as a power supply device includes: a filter capacitor for removing noise included in a current supplied from the power input terminal; a plurality of smoothing capacitors for smoothing a voltage; and a capacitor case for accommodating the smoothing capacitor and the plurality of smoothing capacitors, a first gap between the smoothing capacitor and one of the plurality of smoothing capacitors disposed at a position closest to the smoothing capacitor being configured to be larger than a second gap between two of the plurality of smoothing capacitors adjacent to each other.)

电容器装置

技术领域

本公开涉及一种电容器装置。

背景技术

日本未审查专利申请公开第2014-45035号(下文中称为JP2014-45035A)公开了一种电容器装置，其构成安装在诸如电动车辆和混合动力车辆的车辆上的电力转换装置。电容器装置具有对包括多个电容器元件的滤波电容器和平滑电容器进行容纳的电容器壳体。在电容器装置中，滤波电容器去除包括在从电源输入的DC电流中的噪声，并且平滑电容器构造成对升高后的DC电压进行平滑。

作为电容器装置，已知根据设计要求具有滤波电容器和多个平滑电容器的电容器装置。在这种电容器装置的情况下，多个平滑电容器不易彼此热干扰，因为它们在通电时具有相似的发热水平。但是，由于滤波电容器和平滑电容器在通电时具有不同的发热水平，因此存在因相互热干扰而使低温侧的电容器可能受到高温侧的电容器的影响这样的问题。特别是，与JP2014-45035A中公开的电容器装置同样地，在将滤波电容器和平滑电容器一起容纳于电容器壳体中的结构的情况下，因为电容器之间的距离小，所以热干扰的问题是显著的。因此，当设计这种具有对滤波电容器和多个平滑电容器进行收纳的电容器壳体的电容器装置时，需要一种用于防止在通电时电容器之间易于发生热干扰的结构。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，并且其目的在于提供一种能够防止滤波电容器与多个平滑电容器之间的热干扰的电容器装置。

根据本公开的一个方面的电容器装置设置在电源与供电装置之间的通电电路中。电容器装置具有滤波电容器、多个平滑电容器和电容器壳体。滤波电容器消除包括在从电源输入端子输入的电流中的噪声多个平滑电容器对电压进行平滑。电容器壳体对滤波电容器和多个平滑电容器进行收纳。滤波电容器与多个平滑电容器中的、设置在最靠近滤波电容器的位置处的滤波电容器之间的第一间隙构造成大于多个平滑电容器中的、彼此相邻的两个平滑电容器之间的第二间隙。

在上面描述的电容器装置中，滤波电容器和多个平滑电容器之间的第一间隙是滤波电容器与设置在最靠近滤波电容器的位置处的平滑电容器之间的、具有预定距离的间隙。第一间隙设定为相对大于彼此相邻的两个平滑电容器之间的第二间隙，由此滤波电容器可以与多个平滑电容器中的每一个分离。通过这样，通电时具有不同发热水平的滤波电容器和多个平滑电容器不易相互热干扰。

如上所述，根据上述方面，可以提供一种能够防止滤波电容器与多个平滑电容器之间的热干扰的电容器装置。注意，权利要求书及技术问题的解决方案中描述的括号中的代码表示与下述实施例中描述的具体措施的对应关系，并且不限制本公开的技术范围。

附图说明

在附图中：

图1是表示第一实施例的电力变换装置的整体构造的图；

图2是图1的电力变换装置的逆变器电路图；

图3是第一实施例的电容器装置的透视图；

图4是沿图3中箭头A的方向观察图3时的图；

图5是沿图3中箭头B的方向观察图3时的图；

图6是示意性地示出了容纳在第二实施例的电容器装置的电容器壳体中的滤波电容器和多个平滑电容器的布置的截面图。

具体实施方式

下面将参考附图描述涉及电容器装置的实施例。

应当注意，在本说明书的附图中，在没有具体提及的情况下，第一方向、即构成半导体层叠单元的多个半导体模块的层叠方向用箭头X表示，与第一方向X正交的第二方向用箭头Y表示，并且与第一方向X和第二方向Y正交的第三方向(也称为“高度方向”)用箭头Z表示。

(第一实施例)

如图1所示，根据第一实施例的电力转换装置1在壳体2中对半导体层叠单元3、控制电路基板7、电抗器8、电容器装置10和放电电阻基板24进行收纳。壳体2由具有良好的导热性即所谓的“散热”的金属材料制成。

电力转换装置1安装在例如电动车辆、混合动力车辆等上，并且用作将DC电源电力转换为对驱动电动机进行驱动所需的AC电力的逆变器。

半导体层叠单元3包括：多个半导体模块4，每个所述半导体模块4在主体部分中结合有半导体元件5；以及冷却器，所述冷却器具有多个冷却管6。在半导体层叠单元3中，多个半导体模块4和多个冷却管6交替地层叠并沿第一方向X布置。也就是说，每个半导体模块4在第一方向X上被从两个侧表面夹在两个冷却管6之间。冷却管6具有与冷却介质流入管6a连通的第一端和与冷却介质流出管6b连通的第二端。

半导体模块4具有多个控制端子4a、正电极端子4b、负电极端子4c和AC端子4d。多个控制端子4a中的每一个沿第三方向Z从主体部分向上突出。正电极端子4b、负电极端子4c和AC端子4d中的每一个沿第三方向Z从主体部分向下突出。

控制电路基板7电气连接到多个半导体模块4中每个的多个控制端子4a。控制电路基板7构造成对结合在半导体模块4中的半导体元件5的切换运行(接通/断开运行)进行控制，以将供给至半导体模块4的DC电力转换为AC电力。作为半导体元件5，典型地使用诸如IGBT(即绝缘栅双极晶体管)或MOSFET(即金属氧化物半导体场效应晶体管)的任意开关元件。

电抗器8设置在半导体层叠单元3下方。电抗器8具有线圈(也称为“电感器”)，所述线圈通过来自通电部分9的通电产生磁通量，并且具有通过使用该线圈将电能转换为磁能的功能。

电容器装置10设置在电源(后文描述的电池B)和作为供电装置的半导体模块4之间的通电电路(后文描述的逆变器电路30)中。电容器装置10包括滤波电容器11、多个平滑电容器12以及对滤波电容器11和多个平滑电容器12进行容纳的电容器壳体13。滤波电容器11和平滑电容器12由类似的电容器元件组成。电容器装置10也称为“电容器模块”或“电容器组件”。

电容器壳体13是具有壳体开口14的底盒形壳体，并且构造成经由多个固定部分16固定到壳体2。固定部分16设置有通孔16a，用于***紧固构件(未示出)的轴部分。因此，固定部分16是通过紧固和固定而成的固定点。电容器11、12在通过电容器壳体13的壳体开口14被容纳的状态下用灌封树脂密封。

为了向半导体模块4供电，电容器装置10包括正电极汇流条17和负电极汇流条18，所述正电极汇流条17和所述负电极汇流条18从电容器壳体13沿垂直于壳体开口14的开口表面14a的第二方向Y延伸，以将电容器11、12电气连接到半导体模块4。正电极汇流条17和负电极汇流条18中的每一个构造成从平滑电容器12延伸穿过电容器壳体13的壳体开口14的板构件。正极汇流条17通过焊接等接合到从半导体模块4突出的正极端子4b。类似地，负电极汇流条18通过焊接等连接到从半导体模块4突出的负电极端子4c。

放电电阻基板24设置有放电电阻25，所述放电电阻25用于释放在电容器装置10中累积的电荷。放电电阻基板24设置在电容器壳体13的壳体开口14的第二方向Y上的、从投影表面偏离的位置处，换句话说，与电容器壳体13的壳体开口14的开口表面14a分离。放电电阻基板24设置在围绕电容器壳体13的壳体开口14的侧壁13a外侧的位置处。具体地，放电电阻基板24设置在从电容器壳体13的、围绕壳体开口14的侧壁13a延伸的基板固定部分15中。这使得可以防止作为加热元件的放电电阻25产生的热量与容纳在电容器壳体13中的电容器11、12之间发生热干扰。

放电电阻基板24构造成沿着电容器壳体13的壳体开口14的开口表面14a延伸。在那时，放电电阻基板24的延伸表面平行于壳体开口14的开口表面14a并且垂直于电容器壳体13的、围绕壳体开口14的侧壁13a。开口表面14a也可以被称为由灌封树脂形成的灌封表面。

电容器装置10包括用于对滤波电容器11和多个平滑电容器12的电压进行检测的电压检测端子26。电压检测端子26从设置在电容器壳体13中的基板固定部分15沿第三方向Z向上突出，并且在放电电阻基板24与控制电路基板7之间延伸。也就是说，电压检测端子26构造成从容纳电容器11、12的电容器壳体13突出。由此，电压检测端子26不易受到来自电容器11、12的电磁噪声的影响。

在此，将更详细地描述上述电力转换装置1的每个部分的构造和电路构造。

如图2所示，在电力变换装置1的逆变器电路30中，结合在多个半导体模块4中每一个的半导体元件5的切换运行(接通/切断运行)由控制电路基板7控制，并且电池B的DC电力被转换为AC电力。多个半导体模块4分为半导体模块4A和半导体模块4B。

在本实施例中，电抗器8、滤波电容器11和半导体模块4A构成逆变器电路30的升压器31。升压器31具有使电池B的电压升高的功能。滤波电容器11是用于去除包括在从下面描述的一对电力输入端子20输入的电流中的噪声(噪声电流)的电容器。相对于来自电池B的电流，滤波电容器11电气地设置在多个平滑电容器12的上游侧。

同时，电容器12和半导体模块4B构成逆变器电路30的转换器32。转换器32具有将在升压器31中升压之后的DC电力转换为三相(即U相、V相、W相)AC电力的功能。电容器12是用于在升压器31中升压之后对电压进行平滑的电容器。用于车辆行驶的三相AC电动机M由转换器32获得的AC电力驱动。

另外，放电电阻器25与滤波电容器11和平滑电容器12并联设置。由此，例如当电力转换装置1停止时，电容器11、12的内部电荷通过放电电阻25放电。

注意，构成上述逆变器电路30的各个元件的数量和布置不限于图2中所示的那些，并且可以根据需要适当地改变。

如图3所示，电容器装置10的电容器壳体13构造成使第一方向X为纵向方向。滤波电容器11和两个平滑电容器12以沿第一方向X并置的状态容纳在电容器壳体13中。

此外，电容器装置10包括：一对电力输入端子20，一对所述电力输入端子20电气连接到电池B；以及一对供电端子21，一对所述供电端子21用于将输入到成对的电力输入端子20的电力供给至具有电抗器8的另一电子装置。

作为成对的电力输入端子20中一个的正电极侧端子20p，由弯曲板状汇流条22的第一端部22a构成。另外，作为成对的供电端子21中一个的正电极侧端子21p，由汇流条22的第二端部22b构成。

作为成对的电力输入端子20中另一个的负电极侧端子20n，由弯曲板状汇流条23的第一端部23a构成。另外，作为成对的供电端子21中另一个的负极侧端子21n，由汇流条23的第二端部23b构成。在汇流条23中，第一端部23a和第二端部23b之间的区域被埋在电容器壳体13的灌封树脂中。

作为成对的电力输入端子20的正电极侧端子20p和负电极侧端子20n分别电气连接到外部电池B的正电极侧和负电极侧(参见图2)，并且分别电气连接到正电极侧端子21p和负电极侧端2子1n。作为成对的供电端子21的正电极侧端子21p和负电极侧端子21n电气连接到电抗器8，并且构造成能够将输入到成对的电力输入端子20的电力供给至电抗器8。

成对的电源输入端子20和成对的供电端子21电气连接到滤波电容器11和多个平滑电容器12中的每一个，并且设置在比多个平滑电容器12更靠近滤波电容器11的位置处。

在此，如上面所描述的，滤波电容器11电气地设置在多个平滑电容器12的上游侧。因此，通过将成对的电力输入端子20和成对的供电端子21设置得更靠近滤波电容器11，可以将通向滤波电容器11的通电路径抑制得短。另一方面，如果使成对的电力输入端子20和成对的供电端子21靠近多个平滑电容器12，则通向滤波电容器11的通电路径变长，并且可能产生通电路径的增长部分在通电时用作加热器以使发热量增加这样的问题。

如图4所示，在电容器壳体13中，在滤波电容器11和多个(在本实施例中为两个)平滑电容器12之间设置有固定到壳体2的三个固定部分16中的一个。这使得可以将通电时在电容器11、12中产生的热量经过固定部分16传递到高导热率的壳体2，并对电容器装置10进行冷却。

同时，两个平滑电容器12不易彼此热干扰，因为两个平滑电容器12在通电时具有相似的发热水平，但由于滤波电容器11与平滑电容器12在通电时具有不同的发热水平，因此，因相互热干扰，冷却温度侧的电容器可能受到高温侧的电容器的影响。

因此，如图4和图5所示，本实施例的电容器装置10构造成使得在两个平滑电容器12中的、设置在最靠近滤波电容器11的位置处的滤波电容器11与平滑电容器12A之间的第一间隙G1(第一距离)大于两个平滑电容器12之间的第二间隙G2(第二距离)。

根据电容器装置10，通过使第一间隙G1相对大于第二间隙G2，可以使滤波电容器11与两个平滑电容器12A、12B中的每一个分离。由此，在通电时具有不同发热水平的滤波电容器11和两个平滑电容器12A、12B之间不易产生热干扰。

因此，根据第一实施例，可以提供能够防止滤波电容器11与两个平滑电容器12A，12B之间的热干扰的电容器装置10。

另外，根据电容器装置10，考虑到滤波电容器11与平滑电容器12之间的发热量和热阻的差异，可以防止热干扰。此外，可以防止滤波电容器11与平滑电容器12的噪声叠加。此外，由于滤波电容器11与平滑电容器12之间的电位差不同，因此，提高了绝缘的牢靠性。

下面将参考附图描述与上述第一实施例有关的另一实施例。在另一个实施例中，与第一实施例的元件相同的元件将标注相同的附图标记，并且将省略相同元件的描述。

(第二实施例)

第二实施例的电容器装置110与第一实施例的电容器装置10的不同之处在于容纳在电容器壳体13中的平滑电容器12的数量。其他构造与第一实施例的构造相同。

如图6所示，电容器装置110的电容器壳体13容纳三个平滑电容器12。注意，图6以简化的方式示出了电容器壳体13。

三个平滑电容器12在第一方向X上以两个距离D1、D2并置。也就是说，当三个平滑电容器12从最靠近滤波电容器11开始依次是第一平滑电容器12A、第二平滑电容器12B和第三平滑电容器12C时，彼此相邻的第一平滑电容器12A与第二平滑电容器12B之间的距离是D1，而彼此相邻的第二平滑电容器12B与第三平滑电容器12C之间的距离是D2。

在此，两个距离D1、D2中较小一个的值、即最小值Dmin可以设置为第二间隙G2的值。在图6的情况下，由于距离D1小于距离D2且是最小值Dmin，因此，距离D1是第二间隙G2。

电容器装置110构造成使得滤波电容器11与三个平滑电容器12A、12B、12C中的、设置在最靠近滤波电容器11的位置处的平滑电容器12A之间的第一间隙G1大于第二间隙G2、即第一平滑电容器12A与第二平滑电容器12B彼此相邻的距离D1。

除了因微小公差等在距离D1与距离D2之间存在差异的情况之外，当距离D1等于距离D2时，两个距离D1、D2都是最小值Dmin并且对应于第二间隙G2。

根据第二实施例的电容器装置110，可以防止滤波电容器11和三个平滑电容器12之间的热干扰。此外，可以发挥与第一实施例类似的工作效果。

本公开不仅限于上述典型的实施例，并且可以考虑各种应用和变化，只要不偏离本公开的目的即可。例如，还可以实现应用上述实施例的下面的各个模式。

在上面描述的实施例中，示例了一个滤波电容器11和两个或三个平滑电容器12容纳在电容器壳体13中的电容器装置10、110，但是滤波电容器11和平滑电容器12的数量不限于这些，并且可以根据需要适当地改变。例如，平滑电容器12的数量也可以改变为四个以上。

在上面描述的实施例中，示例了设置在电池B与半导体模块4之间的逆变器电路30中的电容器装置10、110，但是，电容器装置10、110的结构可以应用于设置在位于电源与各种供电装置之间的通电电路中的电容器装置的结构。