(57)【要約】【課題】  冷却性能を劣化させることなく、より小型化が可能な電力変換装置を提供することである。【解決手段】  直流電流を交流電流に変換するパワー半導体モジュールと、直流電力を平滑化するコンデンサと、第１流路を形成するとともに前記パワー半導体モジュールを収納する第１収納空間を形成する第１流路形成体と、第２流路を形成するとともに前記コンデンサを収納する第２収納空間を形成する第２流路形成体と、を備える電力変換装置であって、前記電力変換装置の上面から投影した場合、前記第１流路形成体と前記第２流路形成体は、前記第１流路形成体の射影部と前記第２流路形成体の射影部が重ならないように配置され、前記第１流路形成体は、前記第２流路形成体の下面と重なる平面よりも下方に配置され、前記第１流路形成体の側部かつ前記第２流路形成体の下部の空間には前記電力変換装置とは異なる車両部品が配置される第１空間が形成される。【選択図】  図１１
2014082822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電流を交流電流に変換するパワー半導体モジュールと、
直流電力を平滑化するコンデンサと、
第１流路を形成するとともに前記パワー半導体モジュールを収納する第１収納空間を形成する第１流路形成体と、
第２流路を形成するとともに前記コンデンサを収納する第２収納空間を形成する第２流路形成体と、を備える電力変換装置であって、
前記電力変換装置の上面から投影した場合、前記第１流路形成体と前記第２流路形成体は、前記第１流路形成体の射影部と前記第２流路形成体の射影部が重ならないように配置され、
前記第１流路形成体は、前記第２流路形成体の下面と重なる平面よりも下方に配置され、
前記第１流路形成体の側部かつ前記第２流路形成体の下部の空間には前記電力変換装置とは異なる車両部品が配置される第１空間が形成される電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電力変換装置であって、
前記パワー半導体モジュールは、パワー半導体素子を含んで構成されるパワー回路体を有し、
前記コンデンサは、前記第２収納空間に収納され、
前記第１流路形成体は、前記第１流路の深さが前記第１流路の幅よりも大きくなるように形成され、
前記パワー回路体は、前記第１流路に収納される電力変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記第１流路と前記第２流路を繋ぐ流路接続部と、
前記パワー半導体モジュールを駆動する駆動回路部を有する回路基板と、を備え、
前記回路基板は、前記第１流路形成体の上部の空間である第２空間まで形成され、
前記流路接続部は、前記第２流路形成体の下面から前記第１空間を経由して前記第１流路形成体と接続する電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載された電力変換装置であって、
前記第１流路形成体の上部に配置された電流センサを備える電力変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記第１流路と前記第２流路を繋ぐ流路接続部と、
前記第２流路と繋がる入口部と、
前記第１流路と繋がる出口部と、を備える電力変換装置。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記第２流路形成体は、側壁部と底面部とにより前記第２収納空間を形成し、
さらに前記第２流路形成体は、前記側壁部を挟んで前記コンデンサと対向して形成される側壁流路部と、前記底面部と前記車両部品との間に形成される底面流路部と、を形成し、
前記コンデンサは、フィルムコンデンサセルであって、その両端に第１電極面及び第２電極面を有し、
前記フィルムコンデンサセルは、前記第１電極面及び前記第２電極面が前記側壁部と対向するように配置される電力変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載された電力変換装置であって、
前記コンデンサから前記パワー半導体モジュールに流れる前記直流電流を伝達する直流側導体板と、
前記直流側導体板を支持するための支持部材と、を備え、
前記支持部材は、前記側壁部に接続される電力変換装置。
【請求項８】
請求項７に記載された電力変換装置であって、 
前記直流側導体板は、正極側導体板と、負極側導体板と、当該正極側導体板と当該負極側導体板との間に配置される絶縁部材と、により構成され、
前記絶縁部材は、前記正極側導体板の少なくとも一部及び負極側導体板の少なくとも一部を覆って形成され、
さらに前記絶縁部材は、前記支持部材と接続される電力変換装置。
【請求項９】
請求項１乃至８に記載されたいずれかの電力変換装置であって、 
前記コンデンサから前記パワー半導体モジュールに流れる前記直流電流を伝達する直流側導体板と、
前記コンデンサの電極面と前記直流側導体板とを接続するリード端子と、
前記リード端子の一部及び前記コンデンサを封止する封止材と、を有し、 
前記リード端子は、前記封止材の露出面から突出して前記直流側導体板と直接接続する電力変換装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９に記載されたいずれかの電力変換装置であって、
前記パワー半導体モジュールを駆動する駆動回路部と当該駆動回路部を制御する制御回路部とを有する回路基板を備え、
前記回路基板は、前記第１流路形成体及び前記第２流路形成体と対向するように形成され、
前記駆動回路部は、前記第１収納空間と対向する領域に配置され、
前記制御回路部は、前記第２収納空間と対向する領域に配置される電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載された電力変換装置であって、
前記第２流路形成体と前記回路基板との間に配置される金属製ベース板を備え、
前記回路基板は、前記金属製ベース板に搭載され、
前記金属製ベース板は、前記第２流路形成体に固定される電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流電力を交流電力に変換しあるいは交流電力を直流電力に変換する電力変換装置に関し、特に車両に搭載されるのに適する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車又は電気自動車の小型化と共に、これらに用いられる電力変換装置を含めた車両部品の小型化が求められている。そこで、電力変換装置をトランスミッションやモータなどの車両部品に対して搭載することで、電力変換装置を含めたシステムコストの低減や小型化が可能である。しかし、電力変換装置を搭載する車両部品が発熱部品である場合、車両部品で発生する熱を受けて電力変換装置の冷却水温度や周囲温度が高くなるため、電力変換装置に搭載される平滑用コンデンサモジュール等の各部品の熱的課題を解決する必要がある。そこで特許文献１では、金属性のハウジング内に、冷媒を流すための冷媒流路を形成する流路形成体を配置し、電力変換装置に搭載される部品をトランスミッションやモータジェネレータといった車両部品から伝達される熱から保護している。
【０００３】
しかしながら、車両部品への搭載を前提とする上で、例えば円形であるような車両部品の形状に合わせた構造によって更なる小型化、省スペース化が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１７５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、冷却性能を劣化させることなく、より小型化が可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電力変換装置は、直流電流を交流電流に変換するパワー半導体モジュールと、直流電力を平滑化するコンデンサと、第１流路を形成するとともに前記パワー半導体モジュールを収納する第１収納空間を形成する第１流路形成体と、第２流路を形成するとともに前記コンデンサを収納する第２収納空間を形成する第２流路形成体と、を備える電力変換装置であって、前記電力変換装置の上面から投影した場合、前記第１流路形成体と前記第２流路形成体は、前記第１流路形成体の射影部と前記第２流路形成体の射影部が重ならないように配置され、前記第１流路形成体は、前記第２流路形成体の下面と重なる平面よりも下方に配置され、前記第１流路形成体の側部かつ前記第２流路形成体の下部の空間には前記電力変換装置とは異なる車両部品が配置される第１空間が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電力変換装置に搭載されるパワー半導体モジュールやコンデンサなどの構成部品を上下にずらし円形に沿うような配置とし、同時に冷却機能が重要であるこれらの部品を収納する流路形成体を同様に円形に沿うように配置することで、冷却性能を劣化させることなく、車両部品まで含めた小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電力変換装置２００の全体構成を説明するために構成要素に分解した斜視図である。
【図２（ａ）】パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃが第１流路形成体４２０に収納された状態を示す斜視図である。
【図２（ｂ）】パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃが第１流路形成体４２０から分離した状態を示す斜視図である。
【図３】図２の断面Ａで切ったときのパワー半導体モジュール３００及び流路形成体４２０の断面図である。
【図４（ａ）】コンデンサモジュール５００が第２流路形成体６００に収納された状態を示す斜視図である。
【図４（ｂ）】コンデンサモジュール５００が第２流路形成体６００から分離した状態を示す斜視図である。
【図５】コンデンサセル７００の斜視図である。
【図６】図４の断面Ｂで切ったときのコンデンサモジュール５００の断面図である。
【図７】図２に示す第１ケース２１０と、図４に示す第２ケース２２０との組み立て体の上面図を示す。
【図８】図７に示す状態にバスバーアッセンブリ８００と金属ベース板１１を取り付けた状態を示す上面図である。
【図９】電力変換装置２００の全体構成を説明するための外観斜視図である。
【図１０】車両部品１５０と電力変換装置２００の配置を説明するための概略図である。
【図１１】図９の断面Ｃで切ったときの電力変換装置２００の断面図である。
【図１２】図９の断面Ｄで切ったときの電力変換装置２００の断面図である。
【図１３】図９の断面Ｅで切ったときの電力変換装置２００の断面図である。
【図１４】第２流路形成体６００の第２流路１６を説明するために、第１ケース２１０を取り除いた電力変換装置２００の下面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係る電力変換装置の実施の形態について説明する。なお、各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。
【００１０】
本実施形態に係る電力変換装置２００は、主にハイブリッド自動車や電気自動車に用いられるものである。その車両システムの一例は、特開２０１１−２１７５５０号公報に記載されている。なお、本実施形態に係る電力変換装置２００は、その効果を達成するために他の用途に用いられてもよい。例えば生産性向上や冷却性能向上を目的とした冷蔵庫やエアコンの家電用インバータに用いられてもよい。また使用環境が車両用インバータと類似した産業機器用インバータに用いられてもよい。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る電力変換装置２００の全体構成を説明するために構成要素に分解した斜視図である。電力変換装置２００は、回路基板２０、金属製ベース板１１、バスバーアッセンブリ８００、パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃ、コンデンサモジュール５００を備える。これらの部材は、第１ケース２１０及び第２ケース２２０に収納される。
【００１２】
後述されるパワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃは、直流電力を交流電力に変換する。後述されるコンデンサモジュール５００は、直流電力を平滑化する。後述される回路基板２０は、パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃを駆動する駆動信号を出力する駆動回路部を搭載する。また、回路基板２０は、駆動回路にパワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃを制御するための制御信号を出力する制御回路部を搭載する。これらの回路システムの一例は、特開２０１１−２１７５５０号公報に記載されている。
【００１３】
第１ケース２１０は、電力変換装置２００の最下部に配置される。第２ケース２２０は、第１ケース２１０の上部に配置される。後述するが、これら第１ケース２１０及び第２ケース２２０は、パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｂやコンデンサモジュール５００を冷却するための冷媒を流す流路形成体を形成する。
【００１４】
バスバーアッセンブリ８００は、直流側導体板と、交流端子８０２ａ乃至８０２ｃと、これらを保持する保持部材を備えており、さらに電流センサ８０３を備えている。直流側導体板は、コンデンサモジュール５００からパワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃへ直流電力を伝達する。パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃで交流に変換された電力は、交流端子８０２ａ乃至８０２ｃから出力される。交流端子８０２ａ乃至８０２ｃは、電流センサ８０３の貫通孔を通って配置される。
【００１５】
図２を用いて、パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃと第１ケース２１０に形成された第１流路形成体４２０の構成について説明する。図２（ａ）は、パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃが第１流路形成体４２０に収納された状態を示す斜視図である。図２（ｂ）は、パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃが第１流路形成体４２０から分離した状態を示す斜視図である。
【００１６】
第１ケース２１０には、冷媒を導入するための入口配管１３と冷媒を排出するための出口配管１４が形成される。また、第１ケース２１０は、第１流路形成体４２０と第１蓋部２３０とを有する。第１蓋部２３０は、後述する第２ケース２２０の下面に形成された凹部を塞ぎ、冷媒流路を形成する部材として機能する。第１蓋部２３０には、後述する流路接合部１２ｃと流路入口部１２ｄが形成される。
【００１７】
第１流路形成体４２０は、パワー半導体モジュール３００を収容する第１収納空間４００を有する。本実施形態においては、第１収納空間４００は、パワー半導体モジュール３００ａ、３００ｂ、３００ｃに対応して、第１収納空間４００ａ、４００ｂ、４００ｃが形成される。さらに、これら第１収納空間４００ａ乃至４００ｃは、流路の折り返し部を介して、一続きの第１流路１２を形成している。
【００１８】
また、第１流路形成体４２０の側部には、第１空間４０１が形成される。入口配管１３及び流路接続部１２ｃは、第１空間４０１内の領域に形成される。蓋部２３０には、入口配管１４と繋がる流路入口部１２ｄが形成される。出口配管１４は、第１流路１２と繋がるように第１流路形成体４２０に形成される。
【００１９】
図３は、図２の断面Ａで切ったときのパワー半導体モジュール３００及び流路形成体４２０の断面図である。図２及び図３に示すように、本実施形態においては、３個のパワー半導体モジュール３００が第１流路形成体４２０に形成された第１流路１２内に挿入される。第１流路１２は、その深さ１２ａが幅１２ｂよりも大きくなるように形成される。
【００２０】
パワー半導体モジュール３００は、パワー半導体素子を含んで構成されるパワー回路体を有する。パワー半導体素子としては、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタやダイオードが用いられる。また、パワー半導体モジュール３００は、略扁平形状を為しており、その両面には冷却フィンが形成された放熱部３０１を有する。パワー回路体と放熱部３０１との間には絶縁部材が配置される。放熱部３０１は、パワー回路体と対向するように形成される。パワー半導体モジュール３００の放熱部３０１が第１流路１２を流れる冷媒と直接触れるので、第１流路１２に収納されるパワー半導体モジュール３００は、効率良く冷却される。
【００２１】
図４を用いて、コンデンサモジュール５００と第２ケース２２０に形成された第２流路形成体６００の構成について説明する。図４（ａ）は、コンデンサモジュール５００が第２流路形成体６００に収納された状態を示す斜視図である。図４（ｂ）は、コンデンサモジュール５００が第２流路形成体６００から分離した状態を示す斜視図である。
【００２２】
第２ケース２２０は、第２流路形成体６００と第２蓋部２４０を有する。第２蓋部２４０には、パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃを挿入するための開口部２４１ａ乃至２４１ｃが形成される。開口部２４１ａにはパワー半導体モジュール３００ａが挿入される。開口部２４１ｂにはパワー半導体モジュール３００ｂが挿入される。開口部２４１ｃにはパワー半導体モジュール３００ｃが挿入される。
【００２３】
第２流路形成体６００は、コンデンサモジュール５００を収容する第２収納空間６０１を有する。後述するが、第２収納空間６０１は、底面部６０４と側壁部６０５により形成される空間であり、底面部６０４や側壁部６０５の内部を流れる冷媒により冷やされている。第２流路形成体６００の下面６０２は平面を為しており、第１ケース２１０に形成されている第１蓋部２３０と隙間なく密着するように配置される。ここで、第２流路形成体の下面６０２と重なる平面を符号１５で定義する。
【００２４】
また、支持部材６０６が、第２収納空間６０１を形成する側壁部６０５の先端に形成される。支持部材６０６は、直流側導体板を支持するための部材であり、上方に向かって突出して形成される。なお、図４において、支持部材６０６の符号は、一部にのみ付してある。
【００２５】
第２蓋部２４０の上部、すなわち第２流路形成体６００の側部には、第２空間６０３が形成される。後述するが、第２空間６０３には回路基板２０の駆動回路部２０ａや電流センサ８０３が配置される。
【００２６】
図５は、コンデンサモジュール５００内に配置されるフィルムコンデンサセル７００の斜視図である。本実施形態においては、コンデンサモジュール５００は、６個のフィルムコンデンサセル７００を有する。それぞれのフィルムコンデンサセル７００は、一方の面に第１電極７０１ａを有し、他方の面に第２電極７０１ｂを有する。２個のフィルムコンデンサセル７００は、それぞれの第２電極７０１ｂが互いに対向するように配置される。
第２電極７０１ｂ同士が対向し合った２個のフィルムコンデンサセル７００を１組として、同様のフィルムコンデンサ７００の組が３組配置され、合計６個のフィルムコンデンサセル７００が使用される。フィルムコンデンサセル７００の電極は、正極又は負極のどちらか一方の極を近接対向して配置することにより、絶縁対策のための構造をより簡素化することが可能となる。
【００２７】
第１電極７０１ａ及び第２電極７０１ｂには、リード端子７０３が接続される。第１電極７０１ａ及び第２電極７０１ｂは、リード端子７０３を介して直流側導体板と接続される。
【００２８】
図６は、図４の断面Ｂで切ったときのコンデンサモジュール５００の断面図である。フィルムコンデンサセル７００は、コンデンサケース７２０に収納され、封止材５０１が充填される。リード端子７０３は、封止材５０１の露出面５０１ａから突出して形成される。リード端子の一部７０３ａは、封止材５０１に封止される。すなわち、リード端子７０３は、コンデンサモジュール５００の上側の一方の面から同一方向に向かって突出している。
【００２９】
図７は、図２に示す第１ケース２１０と、図４に示す第２ケース２２０との組み立て体の上面図を示す。図７は、電力変換装置２００から回路基板２０と金属ベース板１１とバスバーアッセンブリ８００とを取り除いた状態の上面図でもある。図７には、第１流路形成体４２０の射影部４２１と、第２流路形成体６００の射影部６２１を示した。図７に示すように、第１流路形成体４２０の射影部４２１と第２流路形成体６００の射影部６２１は重ならないように配置されている。すなわち、パワー半導体モジュールを冷却するための流路とコンデンサモジュールを冷却するための流路が上下方向に重ならないように配置されている。
【００３０】
図８は、図７に示す状態にバスバーアッセンブリ８００と金属ベース板１１を取り付けた状態を示す上面図である。また、回路基板２０は、バスバーアッセンブリ８００と金属ベース板１１の配置を示すために図示せず、回路基板２０の配置位置を示すための枠線のみ図示してある。第２空間６０３は、第１流路形成体４２０の上部の空間である。バスバーアッセンブリ８００は、当該バスバーアッセンブリ８００の一部が第２空間６０３に位置するよう配置される。電流センサ８０３は、第２空間６０３に配置される。金属ベース板１１は、例えばネジ締めなどの手法により第２流路形成体６００に固定される。
【００３１】
本実施形態の電力変換装置２００は、直流側導体板をコンデンサモジュール５００と一体構造にせず、分離している。このように、直流側導体板とコンデンサモジュール５００との間に空気層を設けることで、コンデンサモジュールの受熱の主要因である直流側導体板の発熱を、コンデンサモジュール５００へ伝わりにくい構造としている。平滑用のフィルムコンデンサセル７００の保証温度は、電力変換装置２００に搭載されるその他の部品に比べて低い。フィルムコンデンサセル７００の温度が保証温度以上になった場合、フィルムコンデンサセル７００の寿命が急激に減少し、平滑用コンデンサとしての機能を満足しない。そのため、コンデンサモジュール５００の冷却性能向上は重要な課題である。後述するように、本実施形態においては、コンデンサモジュール５００の下部には、底面流路部１６ａが形成されており、その他の部品よりも保証温度の低いコンデンサモジュール５００を、上下からのあおり熱の影響を抑えることができる。
【００３２】
図９は、電力変換装置２００の全体構成を説明するための斜視図であり、図８に示す状態に回路基板２０を取り付けた状態を示す斜視図である。回路基板２０は、金属ベース板１１及びバスバーアッセンブリ８００の上方に設置される。すなわち、回路基板２０は、第１流路形成体４２０及び第２流路形成体６００と対向するように配置される。
【００３３】
前述の通り、回路基板２０は、パワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃを駆動する駆動信号を出力する駆動回路部２０ａと、駆動回路にパワー半導体モジュール３００ａ乃至３００ｃを制御するための制御信号を出力する制御回路部２０ｂを備える。駆動回路部２０ａは、パワー半導体モジュール３００が収納される第１収納空間４００と対向する領域に配置される。制御回路部２０ｂは、コンデンサモジュール５００が収納される第２収納空間６０１と対向する領域に配置される。
【００３４】
駆動回路部２０ａをパワー半導体モジュール３００と対向するように配置することで、パワー半導体モジュール３００と駆動回路部２０ａとの接続距離を短くすることが可能となるので、寄生インダクタンスの増大を抑制し、ノイズ抑制の効果が得られる。また、駆動回路部と制御回路部とを回路基板の中で分離することで、駆動回路部で発生したノイズを制御回路部へ伝えにくくする効果がある。さらに、駆動回路部２０ａと制御回路部２０ｂを一枚の回路基板２０に搭載することによって、電力変換装置の低背化が可能となる。
【００３５】
図７に示すように、本実施形態に係る電力変換装置は、パワー半導体モジュール３００を収納する第１流路形成体４２０とコンデンサモジュール５００を収納する第２流路形成体６００とが電力変換装置の上面から投影した場合にそれぞれの射影部が重ならないように配置される。かつ、第２流路形成体の下面１５を境に、第１流路形成体４２０は下方に配置され、第２流路形成体６００は上方に配置される。このような構成とすることで、第１流路形成体４２０の側部かつ第２流路形成体６００の下部の領域には、第１空間４０１が形成される。
【００３６】
図１０は、車両部品１５０と電力変換装置２００の配置を説明するための概略図である。車両部品１５０としては、例えばトランスミッションやモータなどが挙げられる。第１空間に車両部品１５０を配置することにより、円形の車両部品１５０と電力変換装置２００の隙間を減らし、小型化が可能となる。また、電力変換装置２００において、冷却が必要なパワー半導体モジュール３００及びコンデンサモジュール５００のそれぞれに対して流路形成体を配置することで、車両部品１５０からのあおり熱の影響を抑制することができ、信頼性が向上する。
【００３７】
また、本実施形態においては、電力変換装置２００の第１流路形成体４２０側が高さ方向に高く、第２流路形成体６００側が高さ方向に低い形状となっている。第１流路形成体４２０には、幅よりも深さが大きくなるように第１流路１２が形成され、当該第１流路１２にパワー半導体モジュール３００が収納される。このような構成により、電力変換装置２００を、より円形に沿った構成とすることが可能な上、電力変換装置の部品の中で最も発熱するパワー半導体モジュール３００に対する冷媒流路面積を確保することが可能となる。
【００３８】
図１１は、図９の断面Ｃで切ったときの電力変換装置２００の断面図である。第２流路形成体６００の下面と重なる平面１５より下方には、第１流路形成体４２０と第１空間４０１が形成される。第２流路形成体の下面と重なる平面１５より上方には、第２流路形成体６００と第２空間６０３が形成される。第１空間４０１は、第１流路形成体４２０の側部であり、かつ第２流路形成体６００の下部である空間に形成される。第２空間６０３は、第１流路形成体４２０の上部の空間である。
【００３９】
コンデンサモジュール５００と第１空間４０１との間の領域には、底面流路部１６ａが形成される。底面流路部１６ａは、第１ケース２１０の第１蓋部２３０に形成された凹部と、第２流路形成体の下面６０２に形成された凹部とにより形成される。コンデンサモジュール５００の側部には、底面流路部１６ａと繋がる側壁流路部１６ｂが形成される。底面流路部１６ａ及び側壁流路部１６ｂは、第２流路形成体６００により形成される流路であり、まとめて第２流路１６と定義する。
【００４０】
第１流路１２は、流路接続部１２ｃを介して第２流路１６と接続される。流路接続部１２ｃは、第１空間４０１を経由するように形成される。また前述の通り、回路基板２０は、第１収納空間４００と対向する領域、すなわち第２空間６０３に配置される。特に、回路基板２０のうち駆動回路部２０ａが第２空間６０３に配置される。
【００４１】
第１流路１２と第２流路１６を繋ぐ流路接続部１２ｃが第２流路形成体６００の下面から第１流路形成体４２０へと接続されていることにより、第２流路形成体６００と第１流路形成体４２０の間に流路を形成する事が可能となる。そのため、車両部品１５０からの伝達する熱が、第２流路形成体６００と第１流路形成体４２０の間から第１流路形成体４２０の上部の空間である第２空間６０３まで形成される回路基板２０に入る事を防ぐ事が可能となる。
【００４２】
図１２は、図９の断面Ｄで切ったときの電力変換装置２００の断面図である。前述の通り、電流センサ８０３は、第２空間６０３に配置される。電流センサ８０３は熱に弱いため、第２空間６０３に配置することで車両部品１５０から伝達する熱の影響を抑え、信頼性を向上させることができる。
【００４３】
図１３は、図９の断面Ｅで切ったときの電力変換装置２００の断面図である。図１１乃至図１３に示すように、コンデンサモジュール５００が収納される第２収納空間６０１は、底面流路部１６ａ及び側壁流路部１６ｂのそれぞれと対向するように形成される。底面流路部１６ａは、第２流路形成体６００の底面部６０４と第１ケース２１０の第１蓋部２３０との間に形成される。側壁流路部１６ｂは、第２流路形成体の側壁部６０５を挟んで第２収納空間６０１と対向するように形成される。側壁流路部１６ｂは、第２流路形成体６００の下面６０２からコンデンサモジュール５００と対向する領域まで溝状に形成される。また、コンデンサモジュール５００内のフィルムコンデンサセル７００は、当該フィルムコンデンサセル７００の第１電極７０１ａが側壁流路部１６ｂと対向するように配置される。
【００４４】
第２流路形成体６００は、発熱部品が配置される第１空間４０１と対向するように底面流路部１６ａを形成している。それにより、発熱部品の熱が底面流路部１６ａへ伝わるため、コンデンサモジュール５００の底面部に発熱体の熱が進入しない構造となっている。
更に、フィルムコンデンサセル７００の第１電極面７０１ａ及び第２電極面７０１ｂが側壁流路部１６ｂと対向するように設置されている。フィルムコンデンサセル７００の発熱は直流側導体板の発熱が主要因となっている為、直流側導体板と繋がる第１電極面７０１ａ及び第２電極面７０１ｂに対向するように側壁水路部１６ｂを形成する事により、コンデンサセル７００をより効率的に冷却する事が可能となる。
【００４５】
また、支持部材６０６は、側壁部６０５に接続されている。したがって、フィルムコンデンサセル７００の発熱の主要因である直流側導体板の発熱は、支持部材６０６を介して側壁部６０５へ伝達する。側壁部６０５には側壁流路部１６ｂが形成されており、それによって直流側導体板の発熱を効果的に流路を流れる冷媒へ逃がすことができる。
【００４６】
また、バスバーアッセンブリ８００を構成する直流側導体板は、正極側導体板と、負極側導体板と、絶縁部材と、を有する。絶縁部材は、正極側導体板と負極側導体板の間に配置される。また、正極側導体板は、絶縁部材が配置されている領域以外の領域が絶縁部材により覆われている。負極側導体板も、絶縁部材が配置されている領域以外の領域が絶縁部材により覆われている。
【００４７】
直流側導体板を覆う絶縁部材は、支持部材６０６に例えばボルト締結により固定される。したがって、直流側導体板の重量は、支持部材６０６を介して第２流路形成体６００にかかる。これにより、コンデンサモジュール５００のリード端子７０３と直流側導体板との接部にかかる応力の集中を防ぐことができる。そのため、例えば接合部に溶接構造などを取り入れることが可能となり、小型化や部品点数の削減が可能となる。
【００４８】
また、第２流路形成体６００と回路基板２０との間には、金属製のベース板１１が配置されている。ベース板１１は、第２流路形成体６００に固定されている。したがって、第２流路形成体６００に搭載されているコンデンサモジュール５００や直流側導体板からの強電ノイズが、回路基板２０、特に制御回路部２０ｂに影響を与える事を防ぐ事が出来る。また、駆動回路部２０ａや制御回路部２０ｂといった電子部品の発熱を、金属ベース板１１を介して第２流路形成体６００に逃がす事により冷却性能とノイズの除去を行いながら必要最小限の金属板の量とする事が可能となる。
【００４９】
図１４は、第２流路形成体６００の第２流路１６を説明するために、第１ケース２１０を取り除いた電力変換装置２００の下面図である。第２流路形成体６００の下面６０２には、底面流路部１６ａ及び側壁流路部１６ｂが形成される。側壁流路部１６ｂは、コンデンサモジュール５００の周囲をコの字型に形成される。冷媒は、流路入口部１２ｄより第２流路１６へ導入され、底面流路部１６ａと側壁流路部１６ｂに分岐する。その後、底面流路部１６ａを流れた冷媒と側壁流路部１６ｂを流れた冷媒は、流路接続部１２ｃを介して第１流路１２へ流れる。
【００５０】
電力変換装置において、パワー半導体ジュールから第１流路部１２に伝わる熱量と、コンデンサモジュール５００から第２流路部１６へ伝わる熱量を比べた場合、前者の方が大きい。また、フィルムコンデンサセル７００の保証温度に熱的課題があることから、第２流路部１６から第１流路部１２に冷却冷媒を流す方がより両者をバランス良く冷却する事が可能となる。
【符号の説明】
【００５１】
１１：金属製ベース板、１２：第１流路、１２ａ：第１流路の深さ、１２ｂ：第１流路の幅、１２ｃ：流路接続部、１２ｄ：流路入口部、１３：入口配管、１４：出口配管、１５：第２流路形成体の下面と重なる平面、１６：第２流路、１６ａ：底面流路部、１６ｂ：側壁流路部、２０：回路基板、２０ａ：駆動回路部、２０ｂ：制御回路部、２１：駆動回路部、１５０：車両部品、１６０：第１空間、２００：電力変換装置、２１０：第１ケース、２２０：第２ケース、２３０：第１蓋部、２４０：第２蓋部、２４１：開口部、３００：パワー半導体モジュール、３０１：放熱部、３２０：パワー半導体素子、４００：第１収納空間、４０１：第１空間、４２０：第１流路形成体、４２１：第１流路形成体の射影部、５００：コンデンサ、５０１：封止材、５０１ａ：露出面、６００：第２流路形成体、６０１：第２収納空間、６０２：第２流路形成体の下面、６０３：第２空間、６０４：底面部、６０５：側壁部、６０６：支持部材、６２１：第２流路形成体の射影部、７００：フィルムコンデンサセル、７０１ａ：第１電極面、７０１ｂ：第２電極面、７０３：リード端子、７０３ａ：リード端子の一部、７２０：コンデンサケース、８００：バスバーアッセンブリ、８０２：交流端子、８０３：電流センサ
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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