(57)【要約】      （修正有）【課題】剛性の高い冷却構造を有する電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置（１０）は、互いに対向している第１の底部（３０）及び第２の底部（４０）により構成された第１の流路（５０）を流れる冷媒により、第１の底部（３０）の外面に実装された第１の電子部品（１１）及び第２の電子部品（１２）を冷却可能な冷却構造（１７）を有する。第１の底部（３０）は、段差状であり、第１の電子部品（１１）が実装された第１の実装部（３１）と、この第１の実装部（３１）に対して高さが異なり第２の電子部品（１２）が実装された第２の実装部（３２）と、第１の実装部（３１）と第２の実装部（３２）との間を延びている第１の接続部（３３）と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向している第１の壁部及び第２の壁部により構成された第１の流路を流れる冷媒により、前記第１の壁部の外面に実装された第１の電子部品及び第２の電子部品を冷却可能な冷却構造を有する、電力変換装置において、
前記第１の壁部は、段差状であり、前記第１の電子部品が実装された第１の実装部と、この第１の実装部に対して高さが異なり前記第２の電子部品が実装された第２の実装部と、前記第１の実装部と前記第２の実装部との間を延びている第１の接続部と、を有している、ことを特徴としている、電力変換装置。
【請求項２】
前記第２の壁部は、前記第１の壁部の形状に沿った段差状である、ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第２の壁部は、前記第１の接続部に対向する第２の接続部を有し、
前記第２の壁部のなかの前記第１の流路とは反対側の外面には、前記冷媒の流れ方向に延びているリブが設けられており、このリブは、前記第２の接続部の一部を構成している、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第２の壁部のなかの前記第１の流路とは反対側の外面には、外方へ延びて先端を開口した枠状の周壁部が一体に設けられ、
この周壁部の前記開口は、第３の電子部品の底に固定された蓋により塞がれており、
前記周壁部及び前記蓋に囲われた領域は、前記冷媒の第２の流路を構成している、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記リブは、前記第２の壁部及び前記周壁部に、一体に設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１の流路のなかの、前記第１の接続部と前記第２の壁部とに挟まれた流路を連通部とし、
前記連通部の出口の断面積は、入口の断面積よりも小さい、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体の内部を冷媒が流れる電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置は、例えばバッテリとモータの間に配置されバッテリで貯えた電力を制御してモータへ供給する。ハイブリッド車両や電動車両に搭載される電力変換装置、つまりＰＣＵ（パワーコントロールユニット）を構成する多くのサブユニット（例えばパワーモジュールやリアクトル）は発熱により、性能を損なう懸念をもつため、冷却構造は必須となる。このような冷却技術は各種提案されてきた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された電力変換装置は、半導体装置（第１の電子部品）及びリアクトル（第２の電子部品）と、これらの部品を冷却するための冷媒の流路を構成している容器（冷却構造）と、を有している。容器は、直方体状を呈しており、半導体装置及びリアクトルが取付けられている天板部（第１の壁部）及び底部（第２の壁部）とを有している。
【０００４】
詳細には、天板部は、第１の開口部と第２の開口部を有している。第１の開口部は、半導体装置が固定された第１の基材によって塞がれている。第１の基材の流路側の面（内面）には冷却フィンが設けられている。
【０００５】
半導体装置から発生した熱が第１の基材を介して冷媒に移動することにより、半導体装置は冷却される。リアクトルも同様の構成により、冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−７８２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の通り、この電力変換装置は車両に搭載される。そのため、例えば、車両の走行時の振動が電力変換装置に外力として伝わる。このような外力に対する電力変換装置の剛性を十分に考慮することが好ましい。
【０００８】
本発明は、剛性の高い冷却構造を有する電力変換装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１による発明によれば、互いに対向している第１の壁部及び第２の壁部により構成された第１の流路を流れる冷媒により、前記第１の壁部の外面に実装された第１の電子部品及び第２の電子部品を冷却可能な冷却構造を有する、電力変換装置において、
前記第１の壁部は、段差状であり、前記第１の電子部品が実装された第１の実装部と、この第１の実装部に対して高さが異なり前記第２の電子部品が実装された第２の実装部と、前記第１の実装部と前記第２の実装部との間を延びている第１の接続部と、を有している、ことを特徴としている、電力変換装置が提供される。
【００１０】
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記第２の壁部は、前記第１の壁部の形状に沿った段差状である。
【００１１】
請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記第２の壁部は、前記第１の接続部に対向する第２の接続部を有し、
前記第２の壁部のなかの前記第１の流路とは反対側の外面には、前記冷媒の流れ方向に延びているリブが設けられており、このリブは、前記第２の接続部の一部を構成している。
【００１２】
請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記第２の壁部のなかの前記第１の流路とは反対側の外面には、外方へ延びて先端を開口した枠状の周壁部が一体に設けられ、
この周壁部の前記開口は、第３の電子部品の底に固定された蓋により塞がれており、
前記周壁部及び前記蓋に囲われた領域は、前記冷媒の第２の流路を構成している。
【００１３】
請求項５に記載のごとく、好ましくは、前記リブは、前記第２の壁部及び前記周壁部に、一体に設けられている。
【００１４】
請求項６に記載のごとく、好ましくは、前記第１の流路のなかの、前記第１の接続部と前記第２の壁部とに挟まれた流路を連通部とし、
前記連通部の出口の断面積は、入口の断面積よりも小さい。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１では、電力変換装置は、互いに対向する第１の壁部及び第２の壁部により構成された第１の流路を流れる冷媒により、第１の壁部の外面に実装された第１の電子部品及び第２の電子部品を冷却可能な冷却構造を有している。第１の壁部は、段差状であり、第１の電子部品が実装された第１の実装部と、この第１の実装部に対して高さが異なり第２の電子部品が実装された第２の実装部と、第１の実装部と、第２の実装部との間を延びている第１の接続部と、を有している。そのため、第１の壁部の曲げ剛性が向上して、冷却構造の剛性も向上する。
【００１６】
請求項２では、第２の壁部は、第１の壁部の形状に沿った段差状である。そのため、第１の壁部に加えて、第２の壁部の曲げ剛性も向上し、冷却構造の剛性はさらに向上する。
【００１７】
請求項３では、第２の壁部は、第１の接続部に対向する第２の接続部を有している。第２の壁部の外面には、第２の接続部を含むリブが設けられている。このリブは、第２の接続部の長手方向と直交する方向に延びている。即ち、リブは、第２の壁部の段差を乗り越えるように設けられている。第２の壁部の剛性は、さらに向上する。
【００１８】
請求項４では、第２の壁部の外面には、周壁部が一体に設けられている。この周壁部の開口は、第３の電子部品の底に固定された蓋により塞がれている。周壁部及び蓋に囲われた領域は、前記冷媒の第２の流路を構成している。即ち、第３の電子部品を冷却する冷却構造は、第２の壁部と一体的に形成されている。そのため、電力変換装置の部品点数を削減し、電力変換装置を小型化できる。
【００１９】
請求項５では、リブは、第２の壁部及び周壁部に、一体に設けられている。そのため、リブは、第２の壁部のみならず、周壁部を補強する役割を兼ねる。
【００２０】
請求項６では、第１の流路のなかの、第１の接続部と前記第２の壁部とに挟まれた流路を連通部とし、この連通部の出口の断面積は、入口の断面積よりも小さい。そのため、冷媒の流速をあげて冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１による電力変換装置の模式図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示された電力変換装置の第１の流路の断面図である。図２（ｂ）は、図１に示された電力変換装置の第１の流路の斜視図である。
【図３】実施例２による電力変換装置の模式図である。
【図４】図３に示された電力変換装置のなかの周壁部を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌは左、Ｒは右、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例１＞
【００２３】
図１を参照する。電力変換装置１０は、ＤＣＤＣコンバータ１１（第１の電子部品１１）と、リアクトル１２（第２の電子部品１２）と、パワーモジュール１３（第３の電子部品１３）と、コンデンサ１４（第４の電子部品１４）と、これらの部品を収容している筐体２０と、筐体２０の下部を塞ぐ下蓋１５と、筐体２０の上部を塞ぐ上蓋１６と、を有している。
【００２４】
筐体２０は、ＤＣＤＣコンバータ１１及びリアクトル１２を冷却するための冷却構造１７を有している。さらに、筐体２０の内部には、パワーモジュール１３を冷却するための冷却体１８が、筐体２０とは別体に設けられている。
【００２５】
筐体２０には、互いに隙間を空けて対向している第１の底部３０（第１の壁部３０）及び第２の底部４０（第２の壁部４０）と、第１の底部３０から下方に延びている第１の外壁部２１と、第２の底部４０から上方に延びている第２の外壁部２２と、第１の底部３０及び第２の底部４０から上方に延びて第１の流路と連通している筒部２３と、筐体２０の内部を通過した冷媒の出口となる排出部２４と、が一体に設けられている。
【００２６】
第１の底部３０及び第２の底部４０は、後方から前方へ流れる冷媒の流路となる第１の流路５０を構成している。第１の底部３０は、段差状であり、ＤＣＤＣコンバータ１１が実装された第１の実装部３１と、この第１の実装部３１よりも高くリアクトル１２が実装された第２の実装部３２と、第１の実装部３１と、第２の実装部３２との間を延びている第１の接続部３３と、を有している。
【００２７】
第１の実装部３１には、第１の開口部３１ａが設けられている。第１の開口部３１ａの縁には、シール材２５が設けられている。第１の開口部３１ａは、ＤＣＤＣコンバータ１１が固定された第１の平板３４で塞がれている。第１の平板３４は、ねじ２９により固定されている。第１の平板３４の流路側の面（内面）にはフィン３４ａが設けられている。
【００２８】
第２の実装部３２には、第２の開口部３２ａが設けられている。第２の開口部３２ａの縁には、シール材２６が設けられている。第２の開口部３２ａは、リアクトル１２が固定された第２の平板３５で塞がれている。第２の平板３５は、ねじ２９により固定されている。第２の平板３５の流路側の面（内面）にはフィン３５ａが設けられている。
【００２９】
第２の底部４０には、上方に延びてコンデンサ１４を支持している支持部４０ａ、４０ａが設けられている。コンデンサ１４の上方には、内部を冷媒が通過する冷却体１８が設けられている。冷却体１８の上面には、パワーモジュール１３が固定されている。筒部２３の上端には、シール材２７が設けられている。排出部２４の上端には、シール材２８が設けられている。冷却体１８の一端１８ａは、筒部２３の上端と連通している。冷却体１８の他端１８ｂは、排出部２４の上端と連通している。
【００３０】
ＤＣＤＣコンバータ１１及びリアクトル１２は、第１の外壁部２１に囲まれている。第１の外壁部２１の下部には、下蓋１５がねじ２９により固定されている。パワーモジュール１３及びコンデンサ１４は、第２の外壁部２２に囲まれている。第２の外壁部２２の上部には、上蓋１６がねじ２９により固定されている。
【００３１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照する。第２の底部４０は、第１の底部３０の形状に沿った段差状である。即ち、第２の底部４０は、第１の実装部３１に対向している第１の対向部４１と、第２の実装部３２に対向している第２の対向部４２と、第１の対向部４１と第２の対向部４２との間を延びている第２の接続部４３と、を有している。
【００３２】
第１の流路５０は、第１の実装部３１と第１の対向部４１とに挟まれた領域である上流部５１と、第２の実装部３２及び第２の対向部４２とに挟まれた領域である下流部５２と、第１の接続部３３と第２の接続部４３に挟まれた領域であり上流部５１及び下流部５２を連通させる連通部５３と、を有している。
【００３３】
第２の底部４０の外面４４には、前後方向（冷媒の流れ方向）に延びているリブ４５が設けられている。このリブ４５は、第２の接続部４３の一部を構成している。詳細には、リブ４５は、段差を乗り越えるように、第１の対向部４１の後端４１ａから第２の対向部４２の前端４２ａに亘り設けられている。リブ４５は、連通部５３の上方に位置している。
【００３４】
連通部５３は、上流部５１及び下流部５２よりも狭い流路となっている。連通部５３は、前方に向かうに従い流路が狭くなっている。連通部５３の出口の断面積Ｓ１は、入口の断面積Ｓ２よりも小さい。
【００３５】
実施例１の効果について説明する。
【００３６】
図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照する。電力変換装置１０は、互いに対向する第１の底部３０及び第２の底部４０により構成された第１の流路５０を有する。この第１の流路５０を流れる冷媒により、第１の底部３０の外面に実装されたＤＣＤＣコンバータ１１及びリアクトル１２を冷却される。
【００３７】
第１の底部３０は、段差状であり、ＤＣＤＣコンバータ１１が実装された第１の実装部３１と、この第１の実装部３１よりも高いリアクトル１２が実装された第２の実装部３２と、第１の実装部３１と、第２の実装部３２との間を延びている第１の接続部３３と、を有している。そのため、第１の底部３０の曲げ剛性が向上して、冷却構造１７の剛性も向上する。
【００３８】
加えて、第２の実装部３２は、第１の実装部３１よりも筐体２０の内側（上方）に位置している。第２の実装部３２に設けられたリアクトル１２の高さが吸収されるため、電力変換装置１０を小型化できる。
【００３９】
加えて、第２の底部４０は、第１の底部３０の形状に沿った段差状である。そのため、矢印（１）に示されるように、第２の底部４０の曲げ剛性も向上し、冷却構造１７の剛性はさらに向上する。
【００４０】
加えて、第２の底部４０の外面には、前後方向に延びているリブ４５が設けられている。このリブ４５は、第２の接続部４３の一部を構成している。詳細には、リブ４５は、段差を乗り越えるように、第１の対向部４１の後端４１ａから第２の対向部４２の前端４２ａに亘り設けられている。そのため、矢印（２）に示されるように、第２の底部４０の曲げ剛性も向上し、冷却構造１７の剛性は、さらに向上する。
【００４１】
加えて、連通部５３の出口の断面積Ｓ１は、入口の断面積Ｓ２よりも小さい。そのため、冷媒は、連通部５３を流れる際に、流速が上がり、冷却効率を向上させることができる。
【００４２】
加えて、筐体２０には、第１の底部３０と、第２の底部４０と、第１の外壁部２１と、第２の外壁部２２と、筒部２３と、排出部２４とが一体に設けられている。そのため、電力変換装置１０の部品点数を削減し、電力変換装置１０を小型化できる。
【００４３】
＜実施例２＞
図３及び図４を参照する。電力変換装置１０Ａにおける筐体２０Ａの第２の底部４０Ａの外面４４Ａは、略平坦面となっている。第１の対向部４１Ａの外面４６Ａと、第２の対向部４２Ａの外面４７Ａは、同じ高さに位置している。第２の接続部４３Ａの外面４８Ａは、凹んでいる。
【００４４】
第２の底部４０Ａの第１の流路５０とは反対側の外面４４Ａには、外面４４Ａから上方（外方）へ延びている周壁部６０が一体に設けられている。この周壁部６０の上方側の開口６１の上端面６２（先端６２）は、シール材６５が設けられている。この開口６１の上端面６２は、パワーモジュール１３の底に固定された第３の平板６３（蓋６３）により塞がれている。周壁部６０及び第３の平板６３に囲われた領域は、冷媒の第２の流路７０を構成している。第３の平板６３の流路側の面（内面）にはフィン（図示せず）が設けられている。
【００４５】
周壁部６０の底部６４の前端には、第１の流路５０と連通している連通穴６４ａが設けられている。即ち、第２の流路７０は、連通穴６４ａを介して、第１の流路５０と連通している。
【００４６】
リブ４５Ａは、第２の接続部４３Ａ、第２の対向部４２Ａ、及び、周壁部６０のなかの左壁部６０ａ、と一体に設けられている。パワーモジュール１３の左方には、コンデンサ１４が配置されている。
【００４７】
その他の実施例１の構成と同一の構成については、符号を流用すると共に、説明は省略する。実施例２では、実施例１の効果に加えて、以下の効果を有する。
【００４８】
第２の底部４０Ａの外面４４Ａには、外面４４Ａから上方（外方）へ延びる周壁部６０が一体に設けられている。この周壁部６０の上方側の開口６１は、パワーモジュール１３の底に固定された第３の平板６３により塞がれている。周壁部６０及び第３の平板６３に囲われた領域は、冷媒の第２の流路７０を構成している。即ち、第１の流路５０に加えて、第２の流路７０を構成する一部の部位も、筐体２０Ａと一体に形成されている。そのため、電力変換装置１０Ａの部品点数を削減し、電力変換装置１０Ａを小型化できる。
【００４９】
加えて、リブ４５Ａは、第２の接続部４３Ａ、第２の対向部４２Ａ、及び、周壁部６０のなかの左壁部６０ａ、と一体に設けられている。そのため、リブは、第２の底部４０Ａのみならず、周壁部６０を補強する役割を兼ねる。
【００５０】
なお、本発明による電力変換装置は、ハイブリッド車両以外の車両の他、他の乗り物にも搭載することができる。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の電力変換装置は、四輪車に好適である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…電力変換装置
１１…ＤＣＤＣコンバータ（第１の電子部品）
１２…リアクトル（第２の電子部品）
１３…パワーモジュール（第３の電子部品）
１４…コンデンサ（第４の電子部品）
１７…冷却構造
２０…筐体
２１…第１の外壁部
２２…第２の外壁部
３０…第１の底部
３１…第１の実装部、３１ａ…第１の開口部
３２…第２の実装部、３２ａ…第２の開口部
３３…第１の接続部
４０…第２の底部
４１…第１の対向部、４１ａ…後端
４２…第２の対向部、４２ａ…前端
４３…第２の接続部
４４…第２の底部の外面
４５…リブ
４６Ａ…第１の対向部の外面
４７Ａ…第２の対向部の外面
４８Ａ…第２の接続部の外面
５０…第１の流路
５１…上流部
５２…下流部
５３…連通部
６０…周壁部、６０ａ…左壁部
６１…開口
６２…上端面（先端）
６３…第３の平板（蓋）
７０…第２の流路
【図１】
2020108182.tif 000003
【図２】
2020108182.tif 000004
【図３】
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【図４】
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