(57)【要約】【課題】良好な冷却性能を備えながらも、全体の小型化を図って搭載性を高める。【解決手段】積層型冷却器１５の右端部の冷却スペース１５ａに昇圧コンバータ１８のリアクトル２１が配置され、その左側の冷却スペース１５ａに、インバータ回路１９を構成する半導体モジュールが配置されている。その左側の冷却スペース１５ａに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を構成する部品が配置されている。積層型冷却器１５（組立体３９）は、ケース１２に対して、ケース１２内の手前側に設けられ、組立体３９の奥側には、昇圧コンバータ１８の出力コンデンサ２４及び入力コンデンサ２０が左右に位置して配置されている。回路基板はそれらの上面に配置される。【選択図】図１
2015220839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース（１２）内に、少なくとも、モータ駆動用のインバータ装置（１３）及び電圧変換用のＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）を組込んで構成されるパワーコントロールユニット（１１，５１，６１）であって、
前記ケース（１２）内に、偏平形状の複数枚の冷却管（３４）を、対向配置しながら並列に配置すると共に、それら複数の冷却管（３４）に対し、冷却流体を流すための流入管（３７）及び流出管（３８）を設けて構成され、前記冷却管（３４）同士間に形成される冷却スペース（１５ａ，５２ａ）に配置される部品を両面から冷却するようにした積層型冷却器（１５，５２，６２）を備えると共に、
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の各冷却スペース（１５ａ，５２ａ）には、前記インバータ装置（１３）を構成する半導体モジュール（２６）及び前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）を構成する少なくとも１つ以上の半導体部品（２７，２９）及び磁気部品（２８，３０）が夫々配置されていることを特徴とするパワーコントロールユニット。
【請求項２】
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の各冷却スペース（１５ａ，５２ａ）に配置された複数の部品は、そのリード端子（４０）が、該積層型冷却器（１５，５２，６２）の両面のうちの同一方向に導出され、前記インバータ装置（１３）の制御回路及び前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）の制御回路を形成した１枚の回路基板（４２）に接続されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のパワーコントロールユニット。
【請求項３】
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の各冷却スペース（１５ａ，５２ａ）には、冷却スペース（１５ａ，５２ａ）の並び方向に順に、前記インバータ装置（１３）の複数の半導体モジュール（２６）、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）の一次側半導体部品（２７）、トランス（２８）、二次側半導体部品（２９）、チョークコイル（３０）が、その順番に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のパワーコントロールユニット。
【請求項４】
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の各冷却スペース（１５ａ，５２ａ）には、冷却スペース（１５ａ，５２ａ）の並び方向に順に、前記インバータ装置（１３）の複数の半導体モジュール（２６）、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）の一次側半導体部品（２７）、トランス及びチョークコイルを一体化した複合磁気部品、二次側半導体部品（２９）が、その順番に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のパワーコントロールユニット。
【請求項５】
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の冷却スペース（１５ａ，５２ａ）のうちの一つには、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）の一次側半導体部品及び二次側半導体部品の２部品が、同じ冷却スペースに配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のパワーコントロールユニット。
【請求項６】
前記インバータ装置（１３）には昇圧コンバータ（１８）が含まれており、
前記ケース（１２）内には、前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の側部に位置して、前記昇圧コンバータ（１８）を構成する入力側及び出力側のコンデンサ（２０，２４）が配設されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のパワーコントロールユニット。
【請求項７】
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の流入管（３７）及び流出管（３８）の流体の出入口が、前記ケース（１２）の前壁部に設けられ、それら流入管（３７）及び流出管（３８）が該前壁部から奥方に延び、前記複数の冷却スペース（１５ａ，５２ａ）が前後方向に並んで設けられており、
前記複数の冷却スペース（１５ａ，５２ａ）のうち手前側から順に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）の構成部品、前記インバータ装置（１３）の半導体モジュール（２６）、前記昇圧コンバータ（１８）を構成するリアクトル（２１）が配設されていると共に、
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の側部に、前記昇圧コンバータ（１８）を構成する出力側のコンデンサ（２４）及び入力側のコンデンサ（２０）が、手前から奥に向けてその順に配設されていることを特徴とする請求項６記載のパワーコントロールユニット。
【請求項８】
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の流入管（３７）及び流出管（３８）の流体の出入口が、前記ケース（１２）の前壁部に設けられ、それら流入管（３７）及び流出管（３８）が該前壁部から奥方に延び、前記複数の冷却スペース（１５ａ，５２ａ）が前後方向に並んで設けられており、
前記複数の冷却スペース（１５ａ，５２ａ）のうち手前側から順に、前記昇圧コンバータ（１８）を構成するリアクトル（２１）、前記インバータ装置（１３）の半導体モジュール（２６）、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）の構成部品が配設されていると共に、
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の側部に、前記昇圧コンバータ（１８）を構成する入力側のコンデンサ（２０）及び出力側のコンデンサ（２４）が、手前から奥に向けてその順に配設されていることを特徴とする請求項６記載のパワーコントロールユニット。
【請求項９】
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の流入管（３７）及び流出管（３８）の流体の出入口が、前記ケース（１２）の前壁部に設けられ、それら流入管（３７）及び流出管（３８）が該前壁部から奥方に延び、前記複数の冷却スペース（１５ａ，５２ａ）が前後方向に並んで設けられており、
前記複数の冷却スペース（１５ａ，５２ａ）のうち手前側から順に、前記インバータ装置（１３）の半導体モジュール（２６）、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）の構成部品、前記昇圧コンバータ（１８）を構成するリアクトル（２１）が配設されていると共に、
前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の側部に、前記昇圧コンバータ（１８）を構成する出力側のコンデンサ（２４）及び入力側のコンデンサ（２０）が、手前から奥に向けてその順に配設されていることを特徴とする請求項６記載のパワーコントロールユニット。
【請求項１０】
前記インバータ装置（１３）及びＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）に加えて、充電器を有するものであって、
前記充電器を構成する少なくとも１つ以上の半導体部品及び磁気部品も、前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の冷却スペース（１５ａ，５２ａ）に配置されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のパワーコントロールユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハイブリッド自動車の駆動装置に用いられるパワーコントロールユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、駆動源として内燃機関と電気モータとの両方を有するハイブリッド自動車や、駆動源として電気モータを備えた自動車等では、電気モータを駆動制御する大容量のインバータ装置を有するパワーコントロールユニット（以下、場合により「ＰＣＵ」と略す）と称される駆動装置が搭載される。この種のＰＣＵにあっては、インバータ装置に、補機用のＤＣ−ＤＣコンバータを一体ユニット化することが求められ、第１の従来例として、特許文献１に示される車両用電装ユニットが考えられていた。
【０００３】
この特許文献１の電装ユニットは、インバータ装置の上方に、ＤＣ−ＤＣコンバータを載置状に設ける構成となっている。そして、それらを構成する各部品（特にパワー素子）の冷却のために、インバータ装置の上面の放熱板と、ＤＣ−ＤＣコンバータの下面の放熱板との間に設けられた通路に、冷却空気を流すいわゆる空冷式の冷却を行うようになっている。ところが、このような空冷式のユニットでは、十分な冷却性能が得られず、結局、全体が大型化してしまう。そこで、第２の従来例として、図１２に示す構成のＰＣＵ１が考えられていた（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
このＰＵＣ１は、ユニット化されたインバータ装置２の上部に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を、冷却器４を挟んで積み重ねるように配置して構成される。このとき、前記インバータ装置２には、半導体モジュールの冷却のために、積層した冷却管５の間に半導体モジュールを挟んで両面から冷却する積層型冷却器６が設けられている。この積層型冷却器６は、前記各冷却管５に冷媒を流すための、冷媒供給管７及び冷媒排出管８が設けられ、インバータ装置２の前面側から冷媒が導入及び排出されるようになっている。この場合、前記冷却器４に対しても冷媒を供給するために、図示のように、前記冷媒排出管８の出口と冷却器４の冷媒配管９とを連結パイプ１０で連結することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８４０３号公報
【特許文献２】特開２００９−２６１１２５号公報（図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２に示した構造のＰＣＵ１では、インバータ装置２とＤＣ−ＤＣコンバータ３とを、冷却器４を挟んで上下に積層している構成のため、全体が高さ方向に大型となる傾向は依然として残り、十分な小型化を図って車両への搭載性を向上させる点で改善の余地が残されていた。尚、ユニットのケースの外側にはみ出すように、冷媒排出管８と冷媒配管９とをつなぐ連結パイプ１０が必要となる事情もあった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ケース内に少なくともインバータ装置とＤＣ−ＤＣコンバータとを備えるものにあって、良好な冷却性能を備えながらも、全体の小型化を図って車両への搭載性を高めることができるパワーコントロールユニットを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１のパワーコントロールユニット（１１，５１，６１）は、ケース（１２）内に、少なくとも、モータ駆動用のインバータ装置（１３）及び電圧変換用のＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）を組込んで構成されるものであって、前記ケース（１２）内に、偏平形状の複数枚の冷却管（３４）を、対向配置しながら並列に配置すると共に、それら複数の冷却管（３４）に対し、冷却流体を流すための流入管（３７）及び流出管（３８）を設けて構成され、前記冷却管（３４）同士間に形成される冷却スペース（１５ａ，５２ａ）に配置される部品を両面から冷却するようにした積層型冷却器（１５，５２，６２）を備えると共に、前記積層型冷却器（１５，５２，６２）の各冷却スペース（１５ａ，５２ａ）には、前記インバータ装置（１３）を構成する半導体モジュール（２６）及び前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）を構成する少なくとも１つ以上の半導体部品（２７，２９）及び磁気部品（２８，３０）が夫々配置されているところに特徴を有する。
【０００９】
上記構成によれば、１つの積層型冷却器（１５，５２，６２）の複数の各冷却スペース（１５ａ，５２ａ）に、インバータ装置（１３）を構成する半導体モジュール（２６）及びＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）を構成する少なくとも１つ以上の半導体部品（２７，２９）及び磁気部品（２８，３０）が夫々配置されるので、発熱部品（冷却が必要な部品）を集約的に配置することができる。この場合、インバータ装置とＤＣ−ＤＣコンバータとが別体として積層されるものと異なり、それらをケース（１２）内に一体的に組込むことができる。
【００１０】
また、積層型冷却器（１５，５２，６２）は、冷却流体を用いると共に、部品を両面から冷却するものであるので、冷却効果に優れることは勿論である。従って、請求項１に記載の発明によれば、ケース（１２）内に少なくともインバータ装置（１３）とＤＣ−ＤＣコンバータ（１４）とを備えるものにあって、良好な冷却性能を備えながらも、全体の小型化を図って車両への搭載性を高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、パワーコントロールユニットの各部品の配置状態を概略的に示す平面図
【図２】組立体及回路基板の関係を透視状態で概略的に示す斜視図
【図３】組立体部分の概略的な分解斜視図
【図４】ＤＣ−ＤＣコンバータの各部品の積層型冷却器に対する配置状態を示す平面図
【図５】パワーコントロールユニットの概略的な分解斜視図
【図６】パワーコントロールユニットの外観を示す斜視図
【図７】パワーコントロールユニットの全体的な回路構成を概略的に示す図
【図８】ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成を概略的に示す図
【図９】本発明の第２の実施例を示すもので、図１相当図
【図１０】図３相当図
【図１１】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図１２】従来例を示すもので、パワーコントロールユニットの外観を概略的に示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（１）第１の実施例
以下、本発明を具体化した第１の実施例について、図１〜図８を参照しながら説明する。尚、以下に述べる各実施例は、本発明をハイブリッド車用のパワーコントロールユニットに適用したものである。ここで、図６は、本実施例に係るパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１１の外観構成を示しており、図５は、その分解状態を概略的に示している。また、図７は、パワーコントロールユニット１１の全体的な回路構成を概略的に示している。
【００１３】
本実施例のパワーコントロールユニット１１は、箱状をなすケース１２内に、モータ・ジェネレータ駆動用のインバータ装置１３、及び、車載電装品（補機）駆動用のＤＣ−ＤＣコンバータ１４、それらの各部品（パワー素子等）を冷却する積層型冷却器１５等を組込んで構成される。尚、以下の説明では、図６、図５に示すように、前記ケース１２の長手方向を左右方向と称し、該ケース１２のうち、後述する積層型冷却器の出入口が設けられている側を、左側面とする。従って、ケース１２の左側壁が、特許請求の範囲でいうケースの前壁部に該当する。
【００１４】
また、図７に一部示すように、ハイブリッド車には、動力源用のＨＶバッテリ１６、ランプ、オーディオ等の車載機器用の補機用バッテリ１７、２個のモータ・ジェネレータ（走行用モータ、発電用モータ）等が設けられている。前記ＨＶバッテリ１６の電圧は、例えば２０１．６Ｖとされ、前記補機用バッテリ１７の電圧は、例えば１２Ｖとされている。
【００１５】
前記インバータ装置１３は、前記ＨＶバッテリ１６の電圧を、例えば最大６５０Ｖに昇圧する昇圧コンバータ１８、昇圧された直流電圧を三相交流に変換して前記各モータ・ジェネレータを駆動する三相のインバータ回路１９、１９、それらを制御する図示しないインバータ制御回路を備えている。そのうち、昇圧コンバータ１８は、入力コンデンサ２０、リアクトル２１、２個のＩＧＢＴ等のスイッチング素子２２，２２、それらスイッチング素子２２，２２に逆並列接続されたダイオード２３，２３、出力コンデンサ２４を備えている。
【００１６】
尚、詳しく図示はしないが、前記スイッチング素子２２及びダイオード２３は、薄型パッケージ内にモールドされた半導体モジュール２５として構成されている。また、本実施例では、前記入力コンデンサ２０と出力コンデンサ２４とが別々に実装される構成としているが、実際には、入力コンデンサ２０と出力コンデンサ２４とが一体化された形態で構成される（実装される）ことも多い。
【００１７】
前記各インバータ回路１９は、周知のように、６個のＩＧＢＴ等のスイッチング素子と、それら各スイッチング素子に夫々逆並列接続されたダイオードとを有して構成されている。このとき、詳しい図示は省略するが、スイッチング素子とダイオードとの並列接続回路が、半導体モジュール２６（図３参照）として供され、インバータ回路１９は、６個の半導体モジュール２６を備えている。この半導体モジュール２６は、スイッチング素子とダイオードとの２個の半導体チップを、薄型のパッケージ内にモールドして構成されると共に、パッケージの両面に金属製の冷却プレートを配して構成されている。
【００１８】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１４は、前記ＨＶバッテリ１６の直流高電圧を、低電圧（例えば１４Ｖ）に変換し、各種車載機器に供給したり、前記補機用バッテリ１７に充電したりするものであり、例えば図８に示すようなフルブリッジ型の回路が採用される。このＤＣ−ＤＣコンバータ１４は、直流高電圧を矩形波状の交流に変換するＤＣ−ＡＣ変換部２７、交流を降圧するトランス２８、低圧となった交流電圧を整流する二次側半導体部品としてのダイオード２９，２９、整流後の直流電圧を平滑にするチョークコイル３０及びコンデンサ３１を備えている。このとき、二次側半導体部品としてのダイオード２９，２９は、モジュール形態（半導体モジュール）とされている。
【００１９】
前記ＤＣ−ＡＣ変換部２７は、４組の一次側半導体部品たるＭＯＳトランジスタ３２とダイオード３３との並列接続回路を、ブリッジ接続して構成される。また、前記各ＭＯＳトランジスタ３２は、図示しないコンバータ制御回路により制御（ゲート駆動）されるようになっている。このとき、図４に示すように、ＤＣ−ＡＣ変換部２７は、ＭＯＳトランジスタ３２及びダイオード３３を薄型のパッケージにモールドした半導体モジュールとして構成され、上記半導体モジュール２６等と同様に、その両面に冷却プレートが配置されている。
【００２０】
ここで、前記積層型冷却器１５について、図２〜図５を参照しながら述べる。但し、この積層型冷却器１５自体の構造については、本出願人の出願に係る特開２００９−２６１１２５号公報や特開２０１１−１７１４４９号公報等において公知であるため、簡単に説明する。この積層型冷却器１５は、図３に示すように、図で左右方向に並んで並列配置される複数個の冷却管３４、それらを連結する入口側及び出口側のヘッダ部３５及び３６、外部から各冷却管３４に冷却流体（冷媒）を供給及び排出するための流入管３７及び流出管３８等を備えて構成される。
【００２１】
図３、図４に示すように、前記冷却管３４は、アルミニウム等の金属から、図で前後方向に長く、左右方向に薄型（偏平）の中空薄板状に構成されており、詳しく図示はしないが、その図で後端部３４ａ側に、冷却流体の入口部が設けられると共に、図で前端部３４ｂ側に、冷却流体の出口部が設けられている。この冷却管３４は、複数枚が、相互間に部品が配置される冷却スペース１５ａを確保した状態で、図で左右方向に対向配置しながら並列に配置される。前記入口側ヘッダ部３５は、全体として図で左右方向に延び、複数の冷却管３４の後端部３４ａ側に接続して、各入口部に冷却流体を供給できるように設けられている。この入口側ヘッダ部３５の図で左端部に、前記流入管３７の基端部が接続され、該流入管３７の先端部がケース１２の左側面から突出している。
【００２２】
前記出口側ヘッダ部３６は、全体として図で左右方向に延び、複数の冷却管３４の前端部３４ｂ側に接続して、各出口部から出た冷却流体が流入するように設けられている。この出口側ヘッダ部３６の図で左端部に、前記流出管３８の基端部が接続され、該流出管３８の先端部がケース１２の左側面から突出している。これにより、外部から流入管３７に冷却流体が供給され、その冷却流体が入口側ヘッダ部３５を通して各冷却管３４内を流れ、出口側ヘッダ部３６に流入した後、流出管３８を通して外部に排出される。
【００２３】
このとき、詳しく図示はしないが、前記入口側ヘッダ部３５及び出口側ヘッダ部３６は、柔軟性を有して（左右方向への若干の伸縮が可能に）構成され、全体が左右方向に圧縮可能とされている。この積層型冷却器１５においては、次に述べるように、冷却管３４同士間に設けられた各冷却スペース１５ａに半導体モジュール等の部品が配置され、図示しない板ばねにより、図で右方から全体が左右方向に圧縮されるようになる。これにて、各冷却スペース１５ａに配置された各部品が、冷却管３４の側面に密着し、左右両面から冷却されるようになるのである。
【００２４】
さて、本実施例では、上記した積層型冷却器１５に対し、パワーコントロールユニット１１を構成する各部品が、次のように配置されている。即ち、図１〜図３に示すように、積層型冷却器１５のうち、図で右側に前記インバータ装置１３を構成する部品が配置され、図で左側に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を構成する部品が配置される。具体的には、積層型冷却器１５の右端部の冷却スペース１５ａには、図１に示すように、前記昇圧コンバータ１８を構成するリアクトル２１が配置されている。図３に示すように、その左側の冷却スペース１５ａには、前記半導体モジュール２５が配置されている。更にその左側の６箇所の冷却スペース１５ａには、夫々、前記インバータ回路１９を構成する半導体モジュール２６が配置されている。図１に示すインバータ装置１３には、昇圧コンバータ１８の半導体モジュール２５と、インバータ回路１９の半導体モジュール２６とが含まれ、そのうち半導体モジュール２５が図で右側（リアクトル２１側）に位置される。
【００２５】
そして、前記半導体モジュール２６の左側の４箇所の冷却スペース１５ａには、図４に示すように、右から左に向けて、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を構成する部品のうち、一次側半導体部品としてのＤＣ−ＡＣ変換部２７（半導体モジュール）、磁気部品としてのトランス２８、二次側半導体部品としてのダイオード２９（半導体モジュール）、磁気部品としてのチョークコイル３０がその順に配置されている。尚、上記したような、積層型冷却器１５に各部品を組付けたものを、組立体３９（図１、図２参照）と称することとする。
【００２６】
このとき、図３に一部示すように、積層型冷却器１５に組付けられる各部品の制御端子等のリード端子４０は、後述の一部のパワー端子４１を除いて、積層型冷却器１５の両面の内の一方である上面側に導出されている。そして、図２に示すように、積層型冷却器１５（組立体３９）の上面側に、１枚の回路基板４２が配置されている。図示はしないが、この回路基板４２には、インバータ装置１３用の制御回路やＤＣ−ＤＣコンバータ１４用の制御回路が設けられており、前記各リード端子４０がこの回路基板４２に接続されている。
【００２７】
尚、詳しく図示はしないが、本実施例では、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ１４のＤＣ−ＡＣ変換部２７の出力端子及びトランス２８の一次側入力端子も、積層型冷却器１５の上面側に導出され、回路基板４２上において接続される。一方、インバータ装置１３のインバータ回路１９の出力端子４１は、積層型冷却器１５の下面側に導出され、インバータ用バスバー（図示せず）に溶接等により接続されている。同様に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４のトランス２８の二次側端子、ダイオード２９、チョークコイル３０の各端子４１も、積層型冷却器１５の下面側に導出され、ＤＣ−ＤＣコンバータ用バスバー（図示せず）に溶接等により接続されている。
【００２８】
また、図１に示すように、前記積層型冷却器１５（組立体３９）は、前記ケース１２に対して、ケース１２内の手前側（奥側に隙間を形成するよう）に設けられており、組立体３９の奥側には、前記昇圧コンバータ１８の出力コンデンサ２４及び入力コンデンサ２０が左右に位置して配置されている。前記回路基板４２はそれらの上面に配置される。尚、図示はしないが、ケース１２の図で前面部（一側部）には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４の出力端子、インバータ装置１３の出力端子（端子台）が左右に位置して設けられ、ケース１２の図で右側面には、ＨＶバッテリ１６が接続される入力端子が設けられている。図５にも示すように、ケース１２の上面開口部は、蓋４３により塞がれる。
【００２９】
次に、上記のように構成されたパワーコントロールユニット１１の作用、効果について述べる。上記パワーコントロールユニット１１にあっては、１つの積層型冷却器１５に、インバータ装置１３を構成する半導体モジュール２６，２５、及び、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を構成するＤＣ−ＡＣ変換部２７、トランス２８、ダイオード２９、チョークコイル３０を組込んで組立体３９として構成した。これにより、パワーコントロールユニット１１を構成する電装品全体の中で、冷却が必要な部品を組立体３９として集約的に配置することができる。このとき、昇圧コンバータ１８の入力コンデンサ２０、リアクトル２１、半導体モジュール２５が近接配置されるので、配線を短く済ませることができるメリットも得ることができる。
【００３０】
この場合、従来例で述べたような、インバータ装置２とＤＣ−ＤＣコンバータ３とを別体として積層配置するものと異なり、インバータ装置１３及びＤＣ−ＤＣコンバータ１４を１つのケース１２内に一体的に組込むことができる。冷却器１５の共用化や、１枚の回路基板４２で済むこと等から、構成の簡単化（部品数の削減）や、製造工程の簡略化も図ることができる。２つの冷却器を接続する連結パイプ１０が不要となることは勿論である。また、積層型冷却器１５は、冷却流体を用いると共に、部品を両面から冷却するものであるので、比較的小さな体積で済ませながらも、冷却効果に優れるものとなる。
【００３１】
従って、本実施例によれば、ケース１２内に少なくともインバータ装置１３とＤＣ−ＤＣコンバータ１４とを備えるものにあって、良好な冷却性能を備えながらも、全体の小型化を図って車両への搭載性を高めることができるという優れた効果を得ることができる。ちなみに、本実施例の構造によれば、従来のものと比較して約４０％の体積の削減を図ることができた。また、パワーコントロールユニット１１の製造性が高まり、製造コストの削減も図ることができる。
【００３２】
しかも、特に本実施例では、積層型冷却器１５の各冷却スペース１５ａに部品を配置するにあたって、インバータ装置１３の半導体モジュール２６側に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４のＤＣ−ＡＣ変換部２７を配置し、トランス２８を挟んで低圧のダイオード２９．チョークコイル３０及びコンデンサ３１を配置するようにした。これにより、高電圧側の部品を集約し、低電圧側と区画して配置することができるので、絶縁対策等を容易に行うことができ、取扱い性や安全性を良好とすることができる。また、これと併せて、ケース１２内における、リアクトル２１、入力コンデンサ２０及び出力コンデンサ２４等を含めた配置についても、全体として合理的に行うことができた。
【００３３】
（２）第２、第３の実施例、その他の実施例
図９及び図１０は、本発明の第２の実施例を示している。この第２の実施例に係るパワーコントロールユニット５１が上記第１の実施例と異なる点は、主として積層型冷却器５２に対する各部品の配置にある。本実施例では、積層型冷却器５２のうち、図で左側に位置して前記インバータ装置１３を構成する部品が配置され、図で右側に位置して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を構成する部品が配置される。インバータ装置１３には、半導体モジュール２５と半導体モジュール２６とが含まれ、そのうち半導体モジュール２５が図で左側（リアクトル２１側）に位置される。
【００３４】
この場合、前記積層型冷却器５２は、上記第１の実施例と同様に、図で左右方向に並んで並列配置される複数個の冷却管３４、それらを連結する入口側及び出口側のヘッダ部３５及び３６、外部から各冷却管３４に冷却流体を供給及び排出するための流入管３７及び流出管３８等を備えて構成される。このとき、前記複数個の冷却管３４の配置（位置及び間隔）が上記第１の実施例と異なり、これにより、冷却管３４同士間には、次のように部品が配置される冷却スペース５２ａが形成されている。
【００３５】
即ち、積層型冷却器５２の左端部の冷却スペース５２ａには、昇圧コンバータ１８を構成するリアクトル２１が配置されている。その右側の冷却スペース５２ａには、半導体モジュール２５及び半導体モジュール２６が配置されている。そして、前記半導体モジュール２６の右方に位置する右端側の４箇所の冷却スペース５２ａには、図１０に示すように、左から右に向けて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を構成する部品のうち、ＤＣ−ＡＣ変換部２７（半導体モジュール）、トランス２８、ダイオード２９、チョークコイル３０がその順に配置されている。これにて、組立体５３が構成されている。
【００３６】
また、図９に示すように、前記積層型冷却器５２（組立体５３）は、ケース１２に対して、ケース１２内の手前側（奥側に隙間を形成するよう）に設けられており、組立体５３の奥側には、左右に位置して、前記昇圧コンバータ１８の入力コンデンサ２０及び出力コンデンサ２４がその順に配置されている。
【００３７】
このような第２の実施例によっても、上記第１の実施例と同様に、ケース１２内に少なくともインバータ装置１３とＤＣ−ＤＣコンバータ１４とを備えるものにあって、良好な冷却性能を備えながらも、全体の小型化を図って車両への搭載性を高めることができ、また高圧側と低圧側とを分離して、取扱い性や安全性を良好とすることができる等の、優れた効果を得ることができる。入力コンデンサ２０、リアクトル２１、半導体モジュール２５が近接配置されるので、配線を短く済ませることができるメリットも得られる。
【００３８】
図１１は、本発明の第３の実施例に係るパワーコントロールユニット６１の各部品の配置を示している。この第３の実施例では、上記第１の実施例と異なり、積層型冷却器６２のうち、図で左側に位置して前記インバータ装置１３を構成する部品が配置され、図で右側に位置して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を構成する部品が配置されている。インバータ装置１３には、半導体モジュール２５と半導体モジュール２６とが含まれ、そのうち半導体モジュール２５が図で右側に位置される。積層型冷却器６２の図で右端部に位置して昇圧コンバータ１８を構成するリアクトル２１が配置されている。また、前記積層型冷却器６２の奥側に位置して、前記昇圧コンバータ１８の出力コンデンサ２４及び入力コンデンサ２０がその順に配置されている。
【００３９】
このような第３の実施例によっても、上記第１、第２の実施例と同様に、ケース１２内に少なくともインバータ装置１３とＤＣ−ＤＣコンバータ１４とを備えるものにあって、良好な冷却性能を備えながらも、全体の小型化を図って車両への搭載性を高めることができ、また高圧側と低圧側とを分離して、取扱い性や安全性を良好とすることができる等の、優れた効果を得ることができる。
【００４０】
尚、図示は省略するが、本発明は次のような拡張、変更が可能である。即ち、上記各実施例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４のトランス２８とチョークコイル３０とを別々の冷却スペース１５ａ，５２ａに配置するようにしたが、トランス及びチョークコイルを一体化した複合磁気部品を、積層型冷却器の１つの冷却スペースに、一次側半導体部品（ＤＣ−ＡＣ変換部２７）と二次側半導体部品（ダイオード２９）との間に挟まるように配置する構成としても良い。
【００４１】
或いは、積層型冷却器の１つの冷却スペースに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４の一次側半導体部品（ＤＣ−ＡＣ変換部２７）と二次側半導体部品（ダイオード２９）との２部品を、前後方向に並べて配置する構成としても良い。一次側半導体部品及び二次側半導体部品は、ディスクリート部品から構成しても、モジュールとして構成しても良い。上記実施例では、インバータ用の半導体モジュールは、ＩＧＢＴとダイオードが並列（１ｉｎ１）で実装されているが、例えば上下アームを一つのモジュールに実装する形態（２ｉｎ１）であっても良い。
【００４２】
また、インバータ装置１３及びＤＣ−ＤＣコンバータ１４に加えて、充電器を有するパワーコントロールユニットにあっては、充電器を構成する部品も、積層型冷却器の冷却スペースに配置する構成とすることができる。上記各実施例では、本発明をハイブリッド車用のパワーコントロールユニットに適用するようにしたが、電気自動車、燃料電池車等のモータを駆動源として備える車両全般に適用することができる。更に、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ１４においては、二次側半導体部品として、ダイオード２９に代えて制御回路により制御されるスイッチング素子を設けても良い等、回路構成や部品配置等の詳細な構成については、上記した以外にも様々な変形が可能である。その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【符号の説明】
【００４３】
図面中、１１，５１，６１はパワーコントロールユニット、１２はケース、１３はインバータ装置、１４はＤＣ−ＤＣコンバータ、１５，５２，６２は積層型冷却器、１５ａ，５２ａは冷却スペース、１８は昇圧コンバータ、２０は入力コンデンサ、２１はリアクトル、２４は出力コンデンサ、２５は半導体モジュール、２６は半導体モジュール、２７はＤＣ−ＡＣ変換部（一次側半導体部品）、２８はトランス（磁気部品）、２９はダイオード（二次側半導体部品）、３４は冷却管、３７は流入管、３８は流出管、３９，５３は組立体、４０はリード端子，４２は回路基板を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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