(57)【要約】【課題】簡便な構成で電力変換装置の冷却流路の目詰まりを抑制する。【解決手段】冷媒が流通する冷却流路２１を有する冷却器２０と、スイッチング素子３２が取り付けられたベースプレート３１と、電力素子３４の取り付けられた制御回路基板３３と、冷却器２０の冷却器下壁２２の上にベースプレート３１を固定すると共に、ベースプレート３１と離間して制御回路基板３３を支持する固定ピン４０と、を含み、固定ピン４０の一端は、ベースプレート３１と冷却器下壁２２とを貫通して冷却流路２１の中に達し、その冷却器下壁２２の貫通部分で冷却器下壁２２と締結され、他端は、冷却器下壁２２と反対方向に延びてその先端に制御回路基板３３が固定され、固定ピン４０は、冷却流路２１の中に達した上端部分４１に、冷媒の通流方向に貫通し、少なくとも内面５３に磁石５５を配置した異物除去機構５０を有する。【選択図】図２
2013027272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒が流通する冷却流路を有する冷却器と、
スイッチング素子が取り付けられたベースプレートと、
電力素子の取り付けられた制御回路基板と、
前記冷却器の冷却流路壁の上に前記ベースプレートを固定すると共に、前記ベースプレートと離間して前記制御回路基板を支持する固定ピンと、を含む電力変換装置であって、
前記固定ピンの一端は、前記ベースプレートと前記冷却流路壁とを貫通して冷却流路の中に達し、その冷却流路壁の貫通部分で冷却流路壁と締結され、他端は、前記冷却流路壁と反対方向に延びてその先端に前記制御回路基板が固定され、
前記固定ピンは、前記冷却流路の中に達した部分に、冷媒の通流方向に貫通し、少なくとも貫通部に磁石を配置した異物除去機構を有すること、
を特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドと車両や電気自動車等の電動車両では、２００Ｖ程度の低電圧のバッテリからの直流電力を昇圧コンバータで６００Ｖ程度まで昇圧し、その昇圧した高電圧の直流電力をインバータによって三相交流電力に変換してモータを駆動して走行するものが多い。昇圧コンバータは、低電圧のバッテリからの直流電力をリアクトルに蓄電し、その蓄電した電力をＩＧＢＴ等のスイッチング素子によってスイッチングすることによって電圧を昇圧する形式のものが多く用いられている。また、スイッチング素子によってスイッチングすることによって２００Ｖ程度のバッテリ電圧を補機駆動用の１４Ｖ程度の電圧まで降圧するＤＣ／ＤＣコンバータも用いられている。このような昇圧コンバータやＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子は発熱が大きいので、スイッチング素子を冷却するために、例えば、スイッチング素子を固定したベース板を放熱フィンが設けられた放熱板に取り付けてスイッチング素子で発生した熱を放熱させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年、冷却器によって電力変換装置を冷却する技術が用いられている。この冷却器は、冷媒流路に多くの放熱フィンを配置して、電力変換装置の熱を効率よく冷媒に伝達できるように構成されている。一方、冷媒中には何がしかの異物が含まれていることが多く、このため、フィンによって仕切られた冷却流路が目詰まりを起こしてしまい、冷却不良が発生するという問題があった。このため冷却流路の入口配管にフィルタを設けて異物を除去することが提案されているが、フィルタの圧力損失が大きくなってしまうという別の問題があった。そこで、冷却器の入口に冷媒の流れ方向に対向するように、袋状の異物除去部材を配置し、異物除去部材の内面に磁石を配置して異物を内部に溜めると共に金属製の異物を吸着することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０７６２５７号公報
【特許文献２】特開２００８−２７５１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の電力変換装置の大型化、集積化によって制御回路基板に搭載される電力素子や制御用素子を流れる電流も大きくなり、その発熱量が大きくなってくることにしたがって、電力変換装置を冷却する冷却器も大きなものとなってきている。このため、特許文献２に記載されたような異物除去のみを目的とする部材を冷却器の中に配置すると、その分だけ電力変換装置が大型化してしまう上、異物捕捉のみを目的とする異物除去部材を取り付けることは部品点数の増加となり、電力変換装置の構造を複雑にしてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、簡便な構成で電力変換装置の冷却流路の目詰まりを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電力変換装置は、内部に冷媒が流通する冷却流路を有する冷却器と、スイッチング素子が取り付けられたベースプレートと、電力素子の取り付けられた制御回路基板と、前記冷却器の冷却流路壁の上に前記ベースプレートを固定すると共に、前記ベースプレートと離間して前記制御回路基板を支持する固定ピンと、を含む電力変換装置であって、前記固定ピンの一端は、前記ベースプレートと前記冷却流路壁とを貫通して冷却流路の中に達し、その冷却流路壁の貫通部分で冷却流路壁と締結され、他端は、前記冷却流路壁と反対方向に延びてその先端に前記制御回路基板が固定され、前記固定ピンは、前記冷却流路の中に達した部分に、冷媒の通流方向に貫通し、少なくとも貫通部に磁石を配置した異物除去機構を有すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、簡便な構成で電力変換装置の冷却流路の目詰まりを抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態における電力変換装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態における電力変換装置の部分断面を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態の電力変換装置１００は、ロワーケース１０、センターケース６０、アッパーケース７０の３つのケースを積み重ね、それぞれの間をボルト１５，６１で固定して一体としたものである。ロワーケース１０の下部フランジ１２はボルト１３によってトランスアクスル８０の上部に固定されている。
【００１１】
ロワーケース１０の上部には冷却器２０が含まれている。冷却器２０は、冷却器下壁２２と冷却器上壁２３とロワーケース１０の側壁１１とによって囲まれた冷却流路２１と、冷却流路２１に冷媒を流入させる冷媒入口２４ａと冷却流路２１から冷媒を流出させる冷媒出口２４ｂとが設けられている。冷却器下壁２２は冷却流路壁である。スイッチング素子３２が表面に取り付けられたベースプレート３１は、固定ピン４０によって冷却器下壁２２の下面に固定されている。固定ピン４０の上側の先端の上端は冷却流路２１の中まで延びている。また、コイル、コンデンサ等の電力素子３４が搭載された制御回路基板３３は固定ピン４０の下側に固定されている。スイッチング素子３２の一部と制御回路基板３３とはパワーモジュール部３０を構成する。制御回路基板３３とトランスアクスル８０との間には、トランスアクスル８０からの熱を遮断すると共に、異物がロワーケース１０の中に入らないようにするためのアンダーカバー１６がボルト１７によって取り付けられている。また、図２（ａ）に示すように、制御回路基板３３は、制御回路基板３３を貫通するボルト３５によって固定ピン４０の下側に固定されている。
【００１２】
図２（ａ）に示すように、固定ピン４０は、冷却流路２１の中に突出する上端部分４１、冷却器下壁２２を貫通している第１の貫通部分４２、ベースプレート３１を貫通する第２の貫通部分４３、第１、第２の貫通部分４２，４３よりもその直径が大きい上部フランジ４４、上部フランジ４４よりも直径が小さく、上部フランジ４４から下方向に伸びる支柱部分４６、支柱部分４６の下端に設けられ、支柱部分４６よりもその直径が大きい下部フランジ４７を備えている。第１の貫通部分４２は冷却器下壁２２に圧入され、第２の貫通部分４３はベースプレート３１に圧入されている。
【００１３】
図２（ｂ）に示す様に、上端部分４１には異物除去機構５０が設けられている。異物除去機構５０は、冷媒の通流方向に向かう貫通穴で、その貫通部である内面５３は冷媒入口５１から冷媒出口５２に向って直径が小さくなって行くテーパ形状となっている。冷媒入口５１は、冷媒出口５２よりも冷却器下壁２２の表面から離れた位置に配置され、冷媒入口５１から異物除去機構５０に流入した冷媒は、内面５３に沿って冷媒の流れの中心から冷却器下壁２２に向って流れていく。つまり、冷媒の流れの中心から冷媒の流れの周辺部分に向って下向きに流れていく。図２（ｄ）に示す様に、内面５３の上辺５３ａと下辺５３ｂとは、いずれも冷媒の重力方向斜め下に向かっており、内面５３の少なくとも一部には磁石５５が取りつけられている。また、下辺５３ｂは冷媒出口５２の直前の部分にトラップ５４を有しており、このトラップ５４から冷媒出口５２に向って上方向に傾斜した形状となっている。また、図２（ｂ）に示す冷媒出口５２の縦方向長さｄ1、図２（ｃ）に示す横方向長さｄ2は、図示しない電力変換装置の冷却流路のフィンの目のサイズよりも小さい寸法となっている。したがって、冷却流路のフィンの目のサイズが大きい場合には、冷媒出口５２の縦方向長さｄ1と横方向長さｄ2は大き目で、フィンの目のサイズが小さい場合には、冷媒出口５２の縦方向長さｄ1と横方向長さｄ2は小さ目となる。
【００１４】
冷媒入口５１から冷媒と共に異物除去機構５０の中に流入した異物は、内面５３に沿って斜め下方向に流れていく。金属製の異物は内面５３の表面の磁石５５に吸着される。磁石５５に吸着されない異物は冷媒出口５２に向って流れていく。そして、異物の大きさが図２（ｂ）に示す冷媒出口５２の縦方向長さｄ1、図２（ｃ）に示す横方向長さｄ2よりも大きい場合には、異物は冷媒出口５２から流出せず、内面５３の下辺５３ｂにあるトラップ５４に溜まる。また、図２（ｄ）に示す角度αが９０度よりも大きく、内面５３は下側に向って傾斜しているので、車両が停止して冷媒の流が停止した状態となっても、トラップ５４に捕らえられた異物は冷却流路２１の中に流出しない。また、大きさが図２（ｂ）に示す冷媒出口５２の縦方向長さｄ1、図２（ｃ）に示す横方向長さｄ2よりも小さく、磁石に吸着されない異物は、冷媒と共に冷媒出口５２から流出するが、この異物の大きさは、冷却流路のフィンの目よりもサイズが小さいので、冷却器のフィンの目詰まりをおこすことはない。
【００１５】
本実施形態において、図２（ｄ）に示す内面５３の上辺５３ａの傾斜角度βは異物を異物除去機構５０の中に誘い込むために必要な角度であればよく、異物の大きさなどに合わせて適宜変更してもよい。また、図２（ｄ）に示す内面５３ａの下辺５３ｂの傾斜角度α冷媒の流が停止した際に異物が冷却流路２１に流出しない程度の角度であればよく、９０度以上の適当な角度を選択することができる。
【００１６】
以上説明したように本実施形態は、簡便な構成で冷媒中の異物を捕らえ、電力変換装置の冷却流路の目詰まりを抑制することができるという効果を奏する。また、本実施形態の固定ピン４０はベースプレート３１と制御回路基板３３を冷却器下壁２２に固定する機能と、冷媒に接している上端部分４１によってスイッチング素子３２や電力素子３４を冷却する機能と、上端部分４１に設けられた異物除去機構５０によって冷媒中の異物を除去する機能とを合わせ持っていることから、パワーモジュール部又は電力変換装置を小型化することができる。
【００１７】
本実施形態では、異物除去機構５０の内面５３に沿って磁石を配置することとして説明したが、上端部分４１全体を磁石によって構成するようにしてもよい。この場合、より簡便な構造で、異物を除去して冷却流路の目詰まりを抑制すことができる。
【符号の説明】
【００１８】
１０  ロワーケース、１１  側壁、１２  下部フランジ、１３，１５，１７，３５，６１  ボルト、１６  アンダーカバー、２０  冷却器、２１  冷却流路、２２  冷却器下壁、２３  冷却器上壁、２４ａ，５１  冷媒入口、２４ｂ，５２  冷媒出口、３０  パワーモジュール部、３１  ベースプレート、３２  スイッチング素子、３３  制御回路基板、３４  電力素子、４０  固定ピン、４１  上端部分、４２  第１の貫通部分、４３  第２の貫通部分、４４  上部フランジ、４６  支柱部分、４７  下部フランジ、５０  異物除去機構、５３  内面、５３ａ  上辺、５３ｂ  下辺、５４  トラップ、５５  磁石、６０  センターケース、７０  アッパーケース、８０  トランスアクスル、１００  電力変換装置。
【図１】
2013027272.tif 000003
【図２】
2013027272.tif 000004