JP2015164367A - 電力変換装置および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ回路部やＤＣ−ＤＣコンバータ回路部を効率よく、効果的に冷却する。【解決手段】実施形態の一態様に係る電力変換装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部と、インバータ回路部と、第１流路部および第２流路部とを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部は、電源から供給される直流電力の電圧を昇圧または降圧する。インバータ回路部は、直流電力を交流電力へ変換する。第１流路部および第２流路部は、冷却媒体が流通するように構成される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部、第１流路部、インバータ回路部、第２流路部の順で積層され、互いにオーバラップするように配置される。【選択図】図５

Description

開示の実施形態は、電力変換装置および車両に関する。

従来、電力変換装置としては、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載されるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。電気自動車等には、たとえば走行用モータなどの交流負荷やヘッドライトなどの直流負荷が搭載される。

そのため、上記した電力変換装置は、たとえばバッテリからの直流電圧を昇圧または降圧して直流電力を直流負荷へ供給するＤＣ−ＤＣコンバータ回路部と、直流電力を交流電力へ変換して交流負荷へ供給するインバータ回路部とを備える。

ところで、インバータ回路部やＤＣ−ＤＣコンバータ回路部は、動作時に発熱する。したがって、上記した電力変換装置にあっては、各回路部をケースに接するように配置し、ケースの底板部に冷却媒体を流通させることで、各回路部を冷却するように構成される。

特許第３０３１６６９号公報

しかしながら、従来の電力変換装置にあっては、インバータ回路部やＤＣ−ＤＣコンバータ回路部を効率よく、効果的に冷却するという点で更なる改善の余地があった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、インバータ回路部やＤＣ−ＤＣコンバータ回路部を効率よく、効果的に冷却することのできる電力変換装置および車両を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る電力変換装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部と、インバータ回路部と、第１流路部および第２流路部とを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部は、電源から供給される直流電力の電圧を昇圧または降圧する。インバータ回路部は、前記直流電力を交流電力へ変換する。第１流路部および第２流路部は、冷却媒体が流通するように構成される。また、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部、前記第１流路部、前記インバータ回路部、前記第２流路部の順で積層され、互いにオーバラップするように配置される。

実施形態の一態様によれば、インバータ回路部やＤＣ−ＤＣコンバータ回路部を効率よく、効果的に冷却することができる。

図１は、実施形態に係る電力変換装置および車両の構成例を示す図である。 図２は、電力変換装置の構成を示すブロック図である。 図３Ａは、電力変換装置の斜視図である。 図３Ｂは、図３Ａに示す電力変換装置を後方から見たときの斜視図である。 図４は、図３Ａに示す電力変換装置の分解斜視図である。 図５は、図３ＡのＶ−Ｖ線断面図である。 図６は、第１カバーを取り外した状態の電力変換装置の底面図である。 図７は、第２収容部から第１収容部を取り外した状態の電力変換装置の底面図である。 図８Ａは、電力変換装置が車両の所定の被取付位置に取り付けられた状態の一例を示す正面図である。 図８Ｂは、電力変換装置の車両への取り付けの変形例を示す正面図である。 図９は、第１収容部における冷却水入口部、第１冷却水出口部および第２冷却水出口部の接続関係を説明する図である。 図１０は、変形例に係る電力変換装置を示す分解斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する電力変換装置および車両の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る電力変換装置および車両の構成例を示す図である。なお、図１および後述する図３Ａ以降の図は、いずれも模式図である。

図１に示すように、車両１は、バッテリ３、交流負荷４、直流負荷５および電力変換装置１０などを備える。詳しくは、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両１は、駆動系の動力源として電動機（交流負荷４（後述の走行用モータ））等を有する。

バッテリ３は、直流電力を出力し、電力変換装置１０を介して交流負荷４や直流負荷５へ電力を供給するとともに、電力変換装置１０を介して入力された回生電力を蓄電する、いわゆる二次電池である。なお、バッテリ３は、電源の一例に相当する。

交流負荷４は、電力変換装置１０を介して供給される交流電力によって駆動される機器であり、具体的には走行用モータである。以下、交流負荷４を「走行用モータ４」という場合がある。

走行用モータ４は、車両１の駆動系の動力源であり、たとえばＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor）などによって構成される。なお、図１には、駆動系の駆動方式が前輪駆動である場合を示しているが、車両１の駆動方式を限定するものではない。

直流負荷５は、電力変換装置１０を介して供給される低圧の直流電力によって駆動される機器であり、具体的にたとえばヘッドライト、室内灯、カーオーディオ、カーナビゲーションシステムなどである。なお、図１においては、図示の簡略化のため、直流負荷５を一つの直方体で模式的に示した。

電力変換装置１０は、たとえば、バッテリ３から供給された直流電力を三相交流電力へ変換して走行用モータ４へ出力するとともに、直流電力の電圧を降圧して直流負荷５へ出力する。また、電力変換装置１０は、走行用モータ４の急減速時などの回生電力をバッテリ３へ戻してバッテリ３を充電する。なお、車両１がハイブリッド自動車である場合、電力変換装置１０は、エンジンによる通常走行時に発電機として働く走行用モータ４からの電力でバッテリ３を充電する。

次に、電力変換装置１０の構成について図２を用いて説明する。図２は、電力変換装置１０の構成を示すブロック図である。なお、図２以降の図では、本実施形態に係る電力変換装置１０を説明するために必要な構成要素のみを示しており、電流検出器など一般的な構成要素についての記載を省略している。

図２に示すように、電力変換装置１０は、キャパシタ２０と、インバータ回路部２１と、制御部２２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１とを備える。キャパシタ２０は、バッテリ３に接続され、安定した直流電力をインバータ回路部２１へ供給する。

インバータ回路部２１は、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子や整流素子が実装されたパワーモジュール２１ａ、およびＩＧＢＴに接続される駆動回路が実装された駆動基板２１ｂを備える（図５参照）。

制御部２２は、図示しない制御回路が実装された制御基板を備える。制御部２２の制御回路は、インバータ回路部２１の駆動回路を通じてパワーモジュール２１ａのＩＧＢＴを制御する。これにより、インバータ回路部２１は、直流電力を三相交流電力へ変換し、変換した三相交流電力を走行用モータ４へ出力する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１は、たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などのスイッチング素子や整流素子、変圧器が実装されたコンバータモジュール、およびＭＯＳＦＥＴに接続される駆動回路が実装された駆動基板（いずれも図示せず）を備える。

制御部２２の制御回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１の駆動回路を通じてコンバータモジュールのＭＯＳＦＥＴを制御する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１は、直流電力の電圧を変圧器で降圧し、降圧した直流電力を直流負荷５へ出力する。

また、図２に示すように、制御部２２には、車両１の駆動系全体を統括的に制御するコントロールユニット６が接続される。したがって、制御部２２は、かかるコントロールユニット６によって制御される。

なお、上記において、制御部２２は、インバータ回路部２１およびＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１の両方を制御するようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、たとえば、制御部２２とは別にコンバータ制御部を設け、制御部２２がインバータ回路部２１を制御する一方、コンバータ制御部がＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１を制御するように構成してもよい。

また、上記において、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１は、直流電力の電圧を降圧するようにしたが、これに限定されるものではなく、たとえば直流負荷５の仕様によっては直流電力の電圧を昇圧するように構成してもよい。

ところで、上記したインバータ回路部２１のパワーモジュール２１ａやＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１のコンバータモジュールなどは、動作時に発熱する。また、インバータ回路部２１のパワーモジュール２１ａは、大電流を制御して走行用モータ４を駆動するため、発熱量が大きく、比較的高温になり易い。

そこで、本実施形態に係る電力変換装置１０にあっては、インバータ回路部２１やＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１を効率よく、効果的に冷却することができるような構成にした。以下、その電力変換装置１０の構成について詳しく説明する。

図３Ａは、電力変換装置１０の斜視図である。なお、説明を分かりやすくするために、以下の説明で用いる各図には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を示す場合がある。また、本明細書では、かかる直交座標系におけるＹ軸の正方向を電力変換装置１０の前方向と規定し、Ｘ軸の正方向を電力変換装置１０の右方、Ｘ軸の負方向を電力変換装置１０の左方と規定する。

図３Ｂは、図３Ａに示す電力変換装置１０を後方から見たときの斜視図である。また、図４は、図３Ａに示す電力変換装置１０の分解斜視図であり、図５は、図３ＡのＶ−Ｖ線断面図である。

図３Ａ〜図５に示すように、電力変換装置１０は、第１収容部４０と、第２収容部５０とを備える。図５によく示すように、第１収容部４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１などを収容する。

また、第２収容部５０は、キャパシタ２０やインバータ回路部２１、制御部２２などを収容する。なお、第１収容部４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ収容部の一例に相当し、第２収容部５０は、インバータ収容部の一例に相当する。

第１収容部４０および第２収容部５０はそれぞれ、直方体または略直方体に形成された鋳物である。また、第１収容部４０と第２収容部５０とは、一体的に結合される。具体的にたとえば、第１収容部４０の上面４０Ａと第２収容部５０の下端５０Ａとが接するように配置され、図示しない固定部材（たとえばボルト）によって固定されて結合される。このように、電力変換装置１０にあっては、鉛直軸において下方に第１収容部４０が位置される一方、上方に第２収容部５０が位置される。

図５に示すように、第１収容部４０の下面側には、第１開口部４１が設けられる。第１の開口部４１には、第１カバー４２が取り付けられる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１などが収容される第１収容部４０の内部空間に、粉塵や水などが侵入するのを防止することができる。

他方、第２収容部５０の上面側には、第２開口部５１２が設けられ、第２収容部５０の下面側には、第３開口部５１３が設けられる。第２の開口部５１２には、第２カバー５２が取り付けられる。また、上記した第１収容部４０と第２収容部５０との結合によって、第３開口部５１３は、第１収容部４０の上面５０Ａで塞がれることとなる。これらにより、インバータ回路部２１などが収容される第２収容部５０の内部空間に、粉塵や水などが侵入するのを防止することができる。

第１収容部４０の内部には、冷却媒体が流通する第１流路部４３が形成される。上記した第１流路部４３は、第１収容部４０においてＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１などを効率よく、効果的に冷却できる位置に配置されるが、これについては後に説明する。なお、以下では、冷却媒体を「冷却水」と記載する場合がある。なお、「冷却水」は、水または水以外の冷却媒体を含む冷却液の一例である。

第１流路部４３の一端は、第１収容部４０の前面４０Ｆに設けられた冷却水入口部４４に接続される（図４参照）。また、第１流路部４３の他端は、第１収容部４０の後面４０Ｂに設けられた第１冷却水出口部４５ａに接続される（図３Ｂ参照）。すなわち、第１収容部４０において、冷却水入口部４４と第１冷却水出口部４５ａとは、第１流路部４３を介して接続される。

なお、第１収容部４０の後面４０Ｂには、第１冷却水出口部４５ａに加えて、第２冷却水出口部４５ｂも設けられる。かかる第２冷却水出口部４５ｂには、第１流路部４３が接続されていない。したがって、第２冷却水出口部４５ｂから冷却水が流出することはない。この第２冷却水出口部４５ｂについては、後に詳説する。

図５に示すように、第２収容部５０の内部には、冷却媒体が流通する第２流路部５３が形成される。第２流路部５３は、第２収容部５０においてインバータ回路部２１や制御部２２などを効率よく、効果的に冷却できる位置に配置されるが、これについては後述する。

第２流路部５３の一端は、第２収容部５０の右側面５０Ｒに設けられた冷却水入口部５４に接続される（図３Ａ，３Ｂなど参照）。また、第２流路部５３の他端は、第２収容部５０の左側面５０Ｌに設けられた冷却水出口部５５に接続される（後述する図６や図８Ａ参照）。すなわち、第２収容部５０において、冷却水入口部５４と冷却水出口部５５とは、第２流路部５３を介して接続される。

また、第１収容部４０の第１冷却水出口部４５ａと第２収容部５０の冷却水入口部５４とは、連結パイプ６０を介して連結される。また、第１収容部４０の冷却水入口部４４には、給水パイプ６１が接続される。また、第２収容部５０の冷却水出口部５５には、排水パイプ６２が接続される。

給水パイプ６１は、ラジエータを介して冷却水循環用のポンプの吐出口（いずれも図示せず）に接続される。一方、排水パイプ６２は、ポンプの吸入口に接続される。したがって、冷却水は、先ずポンプからラジエータへ送り出され、ラジエータで放熱された後、給水パイプ６１および冷却水入口部４４を通って第１流路部４３へ供給される。

そして、第１流路部４３を流れた冷却水は、第１冷却水出口部４５ａから排出され、連結パイプ６０および冷却水入口部５４を通って第２流路部５３へ供給される。その後、第２流路部５３を流れた冷却水は、冷却水出口部５５から排出され、排水パイプ６２を通ってポンプへ戻る。

このように、冷却水は、鉛直軸において下方に位置された第１流路部４３から上方に位置される第２流路部５３へ向かって流通する。これにより、第１、第２流路部４３，５３や各パイプ６０，６１，６２にエアが溜まり難くなり、よって冷却水の循環を確実に行うことができる。

なお、上記では、冷却水が第１流路部４３、第２流路部５３の順で流れるようにしたが、これに限定されるものではなく、たとえば、冷却水が第２流路部５３、第１流路部４３の順で流れるようにしてもよい。

また、上記では、第１流路部４３と第２流路部５３とを連結パイプ６０を介して直列に接続するように構成したが、これに限られるものではない。すなわち、たとえば、第１流路部４３と第２流路部５３とをそれぞれ冷却水循環用のポンプに接続する、言い換えると、第１、第２流路部４３，５３を並列に冷却水循環用のポンプに接続するようにしてもよい。なお、このときの冷却水循環用のポンプは、第１流路部４３用と第２流路部５３用とで、共用のポンプであっても、別々のポンプであってもよい。

ここで、本実施形態に係る電力変換装置１０における、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１、インバータ回路部２１、制御部２２、および第１、第２流路部４３，５３の配置について、図５を参照して説明する。

図５に示すように、電力変換装置１０にあっては、鉛直軸において下方から、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１、第１流路部４３、インバータ回路部２１、第２流路部５３、制御部２２の順で積層され、互いにオーバラップするように配置される。

言い換えると、鉛直軸方向から見た場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１、第１流路部４３、インバータ回路部２１、第２流路部５３、制御部２２のそれぞれのＸＹ平面における占有面積が、全体的にまたは部分的に重なるように配置される。

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１は、第１流路部４３に密着して配置される。また、インバータ回路部２１は、鉛直軸において下方から、駆動基板２１ｂ、パワーモジュール２１ａの順で積層されて構成される。そして、インバータ回路部２１は、パワーモジュール２１ａが第２流路部５３に密着するようにして配置される。

これにより、インバータ回路部２１およびＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１を効率良く、効果的に冷却できる。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１を、第１流路部４３によって冷却することができる。一方、インバータ回路部２１も、第２流路部５３によって冷却することができる。

さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１とインバータ回路部２１との間に、第１流路部４３が介在することから、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１が発熱量の大きいインバータ回路部２１（具体的にたとえばパワーモジュール２１ａ）から受ける熱の影響を最大限に抑制することができる。同様に、インバータ回路部２１がＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１から受ける熱の影響も最大限に抑制することができる。また、インバータ回路部２１およびＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１を効率良く、効果的に冷却できることから、各回路部２１，３１の動作の信頼性を向上させることもできる。

また、上記したように、電力変換装置１０にあっては、第２収容部５０において、鉛直軸下方からインバータ回路部２１、第２流路部５３、制御部２２の順で配置される。すなわち、制御部２２は、第２流路部５３のインバータ回路部２１が配置される側（下側）とは反対側（上側）に配置される。また、制御部２２は、第２流路部５３に密着して配置される。

これにより、制御部２２も第２流路部５３によって冷却することができる。さらに、制御部２２とインバータ回路部２１との間に、第２流路部５３が介在することから、制御部２２が発熱量の大きいインバータ回路部２１から受ける熱の影響を最大限に抑制することができる。

また、第１収容部４０にあっては、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１と第１流路部４３とが上記の順番で配置される。そのため、第１開口部４１は、第１収容部４０において、第１流路部４３に対してＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１が配置される側（下側）の面に形成されることとなる。

これにより、第１収容部４０においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１の検査などを第１開口部４１側から容易に行うことが可能となり、メンテナンス性を向上させることができる。

他方、第２収容部５０にあっては、インバータ回路部２１、第２流路部５３および制御部２２が上記の順番で配置される。そのため、第２開口部５１２は、第２収容部５０において、インバータ回路部２１に対して第２流路部５３が形成される側（上側）の面に形成されることとなる。

第２流路部５３の上側には、制御部２２が配置されることから、第２収容部５０においては、制御部２２の検査などを第２開口部５１２側から容易に行うことが可能となり、メンテナンス性を向上させることができる。

また、第３開口部５１３は、第２収容部５０において、第２流路部５３に対してインバータ回路部２１が配置される側（下側）の面に形成されることとなる。これにより、第２収容部５０においては、インバータ回路部２１の検査などを、第１収容部４０を取り外した後に第３開口部５１３側から容易に行うことが可能となり、メンテナンス性をより一層向上させることができる。

また、第１収容部４０は、上記したように、第２収容部５０と結合されて一体とされる。すなわち、結合される前の段階においては、第１収容部４０は、第２収容部５０から分離されている。

これにより、電力変換装置１０の品質をより一層向上させることができる。すなわち、たとえば、第１収容部４０と第２収容部５０とが分離された状態にあるとき、第１収容部４０のＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１、第２収容部５０のインバータ回路部２１および制御部２２をそれぞれ個別に、各開口部４１，５１２，５１３側から品質検査することができる。

言い換えれば、電力変換装置１０を組み立てる途中の段階で、各回路部２１，３１や制御部２２の品質検査を行うことができる。そして、電力変換装置１０は、検査が既に終了した第１収容部４０と第２収容部５０とを結合して製作されることから、電力変換装置１０の品質をより一層向上させることができる。

なお、第１収容部４０が第２収容部５０から分離可能とされることで、たとえば、電力変換装置１０を、インバータ回路部２１などを備えた第２収容部５０のみの構成とすることもできるが、これについては後述する。

また、第１、第２流路部４３，５３はそれぞれ、金属材によって製作される。第１、第２流路部４３，５３の金属材としては、たとえばアルミニウムを用いることができるが、それに限られるものではない。

これにより、第１、第２流路部４３，５３は、インバータ回路部２１や制御部２２、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１が発するノイズを遮蔽することができる。したがって、電力変換装置１０においては、インバータ回路部２１からＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１へのノイズの伝達、およびＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１からインバータ回路部２１へのノイズの伝達を、第１流路部４３によって抑制することができる。

同様に、電力変換装置１０においては、インバータ回路部２１から制御部２２へのノイズの伝達、および制御部２２からインバータ回路部２１へのノイズの伝達を、第２流路部５３によって抑制することができる。

つづいて、第１収容部４０と第２収容部５０との結合部分について説明する。図６は、第１カバー４２を取り外した状態の電力変換装置１０の底面図である。図４〜図６に示すように、第１収容部４０の上面４０Ａには、複数個、たとえば２個の連通孔４６ａ，４６ｂが形成される（図５において連通孔４６ｂは見えず）。

なお、上記において、第１収容部４０が連通孔４６ａ，４６ｂを２個有するようにしたが、これは例示であって限定されるものではない。すなわち、第１収容部４０は、連通孔を１個あるいは３個以上有するように構成してもよいが、２個以上有するのが好ましい。また、以下において、連通孔４６ａ，４６ｂのうち、一方を「第１コンバータ側連通孔４６ａ」、他方を「第２コンバータ側連通孔４６ｂ」ということがある。

第１、第２コンバータ側連通孔４６ａ，４６ｂは、第１収容部４０の上面４０Ａにおいて前面４０Ｆ側の端部に形成され、また互いに所定の距離離間して形成される。なお、所定の距離は任意に設定可能である。

図７は、第２収容部５０から第１収容部４０を取り外した状態の電力変換装置１０の底面図である。図７に示すように、第２収容部５０も、複数個、たとえば２個の連通孔５６ａ，５６ｂを有する。なお、第２収容部５０における連通孔の個数は、たとえば第１収容部４０の連通孔の個数（ここでは２個）と同じにされるのが好ましい。

連通孔５６ａ，５６ｂは、第２収容部５０の内部空間のうち第２流路部５３（図７で見えず）が配置されない空間であり、詳しくは、第２収容部５０の第３開口部５１３のうち、鉛直軸方向から見たときに、第２流路部５３やインバータ回路部２１、キャパシタ２０などが配置されない空間である。なお、連通孔５６ａ，５６ｂは、上記したように、第２収容部５０の内部空間のうちの所定の空間であるため、図７では破線で示した。

連通孔５６ａは、第３開口部５１３において、第１コンバータ側連通孔４６ａに対応する位置に形成される。また、連通孔５６ｂは、第３開口部５１３において、第２コンバータ側連通孔４６ｂに対応する位置に形成される。

以下、第１コンバータ側連通孔４６ａに対応する連通孔５６ａを「第１インバータ側連通孔５６ａ」、第２コンバータ側連通孔４６ｂに対応する連通孔５６ｂを「第２インバータ側連通孔５６ｂ」ということがある。

これにより、図５に矢印Ａに示すように、第１収容部４０の内部空間と第２収容部５０の内部空間とは、第１コンバータ側連通孔４６ａおよび第１インバータ側連通孔５６ａによって連通される。同様に、第２コンバータ側連通孔４６ｂおよび第２インバータ側連通孔５６ｂによって、各収容部４０，５０の内部空間同士が連通される。

上記した第１コンバータ側連通孔４６ａおよび第１インバータ側連通孔５６ａと、第２コンバータ側連通孔４６ｂおよび第２インバータ側連通孔５６ｂとにはそれぞれ、第１収容部４０と第２収容部５０との間で連結される配線が通される。

詳しくは、図６および図７に示すように、連通孔４６ａ，５６ａには、たとえば、バッテリ３からの直流電力をＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１へ供給する電源線７０が通される。具体的に電源線７０は、たとえば、一端が第２収容部５０の内部空間においてバッテリ３とキャパシタ２０との間の電源線に接続され、他端が第１収容部４０のＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１の入力端子３１ａに接続される。

また、一方の連通孔４６ｂ，５６ｂには、たとえば、第２収容部５０の制御部２２と第１収容部４０のＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１とを結ぶ信号線７１が通される。

すなわち、第１コンバータ側連通孔４６ａおよび第１インバータ側連通孔５６ａは、電源配線用の連通孔であり、第２コンバータ側連通孔４６ｂおよび第２インバータ側連通孔５６ｂは、信号配線用の連通孔である。

このように、電源線７０や信号線７１の配線が、第１収容部４０および第２収容部５０に設けられた連通孔４６ａ，５６ａ，４６ｂ，５６ｂを介して行われる、すなわち第１、第２収容部４０，５０の内部で行われることから、配線の取りまわしを容易にすることができる。また、電源線７０や信号線７１の長さも、第１、第２収容部４０，５０の外部を回って配線する場合に比べて短くすることができ、コスト的にも有利である。

また、第１収容部４０は２個の連通孔４６ａ，４６ｂを有し、第２収容部５０も２個の連通孔５６ａ，５６ｂを有することから、上記のように、配線の用途別で連通孔４６ａ，５６ａと連通孔４６ｂ，５６ｂとを使い分けることができる。これにより、たとえば電源線７０と信号線７１とがノイズによって互いに干渉するのを抑制することができる。

なお、上記では、各連通孔４６ａ，５６ａ，４６ｂ，５６ｂを通る配線の種類を、電源線７０や信号線７１としたがこれに限定されるものではない。また、連通孔４６ａ，５６ａに信号線７１が通され、連通孔４６ｂ，５６ｂに電源線７０が通されるように構成してもよい。

電力変換装置１０の説明を続けると、図３Ａや図４によく示すように、電力変換装置１０には、各種ケーブルが接続される。具体的に各種ケーブルは、電力変換装置１０において、第１、第２収容部４０，５０の前面４０Ｆ，５０Ｆや第２カバー５２の前面５２Ｆに接続される。

詳しくは、第２カバー５２の前面５２Ｆには、バッテリ３と電力変換装置１０とを繋ぐバッテリケーブル８０が接続される。また、第２収容部５０の前面５０Ｆには、電力変換装置１０のインバータ回路部２１と走行用モータ４とを繋ぐモータケーブル８１が接続される。

なお、図５に示すように、第２カバー５２において、バッテリケーブル８０が接続される部分に対応する位置付近には、第４開口部５１４が形成される。かかる第４開口部５１４には、バッテリケーブル用カバー５８が取り付けられる。

また、詳細な図示は省略するが、第２カバー５２において、モータケーブル８１が接続される部分に対応する位置付近にも開口部が形成され、かかる開口部にはモータケーブル用カバー５９が取り付けられる。

これにより、バッテリケーブル８０やモータケーブル８１の接続作業を、比較的大きな第２カバー５２を取り外すことなく、バッテリケーブル用カバー５８やモータケーブル用カバー５９を取り外すだけで、容易に行うことができる。

さらに、バッテリケーブル８０が接続される部分やモータケーブル８１が接続される部分の点検も、バッテリケーブル用カバー５８やモータケーブル用カバー５９を取り外すことで行えるため、電力変換装置１０のメンテナンス性をより一層向上させることができる。

また、第１収容部４０の前面４０Ｆには、電力変換装置１０のＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１（より詳しくはＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１の出力端子３１ｂ（図６参照））と直流負荷５とを繋ぐＤＣ出力ケーブル８２が接続される。

さらに、第２収容部５０の前面５０Ｆには、コントロールユニット６と電力変換装置１０の制御部２２とを繋ぐコントロールユニットケーブル８３や、走行用モータ４と電力変換装置１０の制御部２２とを繋ぐモータ制御用のケーブル８４が接続される。

このように、電力変換装置１０においては、各種ケーブルが接続される面を前面４０Ｆ，５０Ｆ，５２Ｆに集中させたことから、たとえばケーブルの接続作業を前面４０Ｆ，５０Ｆ，５２Ｆ側からのみで行うことが可能となり、よって接続作業の効率化を図ることができる。

上記のように構成された電力変換装置１０は、車両１の適宜位置に取り付けられる。以下、電力変換装置１０の車両１への取り付けについて図８Ａなどを参照して説明する。

図８Ａは、電力変換装置１０が車両１の所定の被取付位置９０に取り付けられた状態の一例を示す正面図である。

図８Ａに示す例では、被取付位置９０としてブラケット９０ａが用いられる。また、電力変換装置１０には、第２収容部５０の右側面５０Ｒと左側面５０Ｌにそれぞれ取付部９１が２個ずつ形成される（図８Ａにおいて２個見えず）。

取付部９１は、図６などによく示すように、鉛直軸方向から見たときに第２収容部５０の四隅付近に位置するように形成される。取付部９１には、図示しない固定部材（たとえばボルト）を挿通可能な挿通孔９１ａが穿設される。

そして、電力変換装置１０は、図８Ａに示すように、ブラケット９０ａに取付部９１を介して支持された状態で、挿通孔９１ａに固定部材が挿通されることで、車両１に取り付けられる。

このように、電力変換装置１０にあっては、取付部９１を備えることから、車両１への被取付位置９０への取り付けを容易に行うことができる。なお、上記した取付部９１の個数や形成される位置は、あくまでも例示であって限定されるものではなく、被取付位置９０の形状等によって変更可能である。

また、電力変換装置１０の車両１への取り付けは、図８Ａに示すものに限定されない。以下、電力変換装置１０の車両１への取り付けの変形例について、図８Ｂを参照して説明する。図８Ｂは、電力変換装置１０の車両１への取り付けの変形例を示す正面図である。

図８Ｂに示す例では、被取付位置９０が、平坦な被取付面９０ｂとされる。このような場合、電力変換装置１０にあっては、取付部９１が、第２収容部５０よりも下方に位置する第１収容部４０に形成されるように構成される。詳しくは、電力変換装置１０には、第１収容部４０の右側面４０Ｒと左側面４０Ｌにそれぞれ取付部９１が２個ずつ形成される（図８Ｂにおいて２個見えず）。

そして、電力変換装置１０は、図８Ｂに示すように、被取付面９０ｂに取付部９１を介して支持された状態で、挿通孔９１ａに固定部材が挿通されることで、車両１に取り付けられる。

このように、被取付位置９０が平坦な被取付面９０ｂである場合でも、電力変換装置１０にあっては、取付部９１を第１収容部４０に設けたことで、車両１への被取付位置９０への取り付けを容易に行うことができる。

なお、上記した図８Ａおよび図８Ｂの例では、取付部９１が第２収容部５０あるいは第１収容部４０に設けられるようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、たとえば、第１、第２収容部４０，５０の両方に取付部９１を予め設けるようにしておき、被取付位置９０の形状に応じて第１収容部４０の取付部９１および第２収容部５０の取付部９１のいずれか一方を切削加工によって切り落とすようにしてもよい。

具体的には、たとえば被取付位置９０がブラケット９０ａである場合は、第１収容部４０の取付部９１を切削加工によって切り落とす。これにより、電力変換装置１０は、残った第２収容部５０の取付部９１を介してブラケット９０ａに取り付けることが可能となる。

一方、たとえば被取付位置９０が被取付面９０ｂである場合は、第２収容部５０の取付部９１を切削加工によって切り落とす。これにより、電力変換装置１０は、残った第１収容部４０の取付部９１を介して被取付面９０ｂに取り付けることが可能となる。なお、上記では、不要な取付部９１を切り落とすようにしたが、これに限られず、不要な取付部９１をそのまま残しておくように構成してもよい。

次いで、第１収容部４０の冷却水入口部４４、第１冷却水出口部４５ａおよび第２冷却水出口部４５ｂの接続関係について詳説する。図９は、第１収容部４０における冷却水入口部４４、第１冷却水出口部４５ａおよび第２冷却水出口部４５ｂの接続関係を説明する図である。

図９に示すように、第１収容部４０の前面４０Ｆには、冷却水入口部４４が設けられる。また、第１収容部４０の後面４０Ｂには、第１冷却水出口部４５ａおよび第２冷却水出口部４５ｂが設けられる。第１冷却水出口部４５ａは、後面４０Ｂにおいて右側面４０Ｒ側に位置される一方、第２冷却水出口部４５ｂは、後面４０Ｂにおいて左側面４０Ｌ側に位置される。

既に述べたように、冷却水入口部４４と第１冷却水出口部４５ａとは、第１流路部４３を介して接続される。よって給水パイプ６１から供給される冷却水は、冷却水入口部４４、第１流路部４３を通って第１冷却水出口部４５ａから排出され、第１冷却水出口部４５ａに接続された連結パイプ６０へ流入する。

しかしながら、たとえば、車両１において、電力変換装置１０が取り付けられる位置によっては、第１冷却水出口部４５ａ付近に連結パイプ６０を配管するスペースがない場合がある。

そこで、本実施形態に係る電力変換装置１０の第１収容部４０にあっては、第２冷却水出口部４５ｂから冷却水を排出可能な構成とされる。

具体的に説明すると、たとえば、連結パイプ６０を配管するスペースが第１冷却水出口部４５ａ付近にない場合、先ず第１収容部４０の鋳造に用いられる金型において、第１流路部４３を形成するための中子を取り替える。より具体的には、第１流路部４３が冷却水入口部４４と第１冷却水出口部４５ａとを接続するように形成されていた中子を、第１流路部４３が冷却水入口部４４と第２冷却水出口部４５ｂとを接続するように形成された中子と取り替える。

このように中子が取り替えられた金型を用いれば、図９に想像線で示すように、冷却水入口部４４と第２冷却水出口部４５ｂとが、第１流路部４３を介して接続された第１収容部４０を容易に製作することができる。この場合、給水パイプ６１から供給される冷却水は、冷却水入口部４４、第１流路部４３を通って第２冷却水出口部４５ｂから排出されることとなる。

そして、図示は省略するが、第１冷却水出口部４５ａに接続されていた連結パイプ６０を第２冷却水出口部４５ｂに接続すれば、第２冷却水出口部４５ｂから排出された冷却水は、連結パイプ６０を通って、第２収容部５０の冷却水入口部５４へ流れる。なお、図９においては、理解を容易にするため、第１流路部４３の形状を簡略化して示している。

このように、第１収容部４０にあっては、第１冷却水出口部４５ａおよび第２冷却水出口部４５ｂを設け、電力変換装置１０の取り付け位置などに応じて冷却水の出口を選択できるようにした。これにより、たとえば連結パイプ６０を、電力変換装置１０の取り付け位置などに応じて適宜に配管することが可能となる。

なお、上記では、第１収容部４０などが金型を用いた鋳造方法によって製作されるようにしたが、これに限定されるものではなく、他の成形方法により製作されてもよい。

また、上記では、冷却水が冷却水入口部４４から入り、第１冷却水出口部４５ａまたは第２冷却水出口部４５ｂから出るように構成したが、これに限定されるものではない。すなわち、たとえば、冷却水入口部４４を冷却水の出口として機能させてもよく、また第１、第２冷却水出口部４５ａ，４５ｂを冷却水の入口として機能させてもよい。

具体的にたとえば、第１冷却水出口部４５ａに給水パイプ６１を接続するとともに、冷却水入口部４４に連結パイプ６０を接続するようにしてもよい。この場合、冷却水は、給水パイプ６１、第１冷却水出口部４５ａ、第１流路部４３、冷却水入口部４４、連結パイプ６０の順で流れることとなる。

さらにたとえば、第１冷却水出口部４５ａに給水パイプ６１を接続するとともに、第２冷却水出口部４５ｂに連結パイプ６０を接続するようにしてもよい。この場合、上記した金型の中子を適宜なものに取り替えれば、冷却水は、給水パイプ６１、第１冷却水出口部４５ａ、第１流路部４３、第２冷却水出口部４５ｂ、連結パイプ６０の順で流れることとなる。

このように、第１収容部４０において、冷却水入口部４４および第１、第２冷却水出口部４５ａ，４５ｂはそれぞれ、入口、出口の両方の機能を有する出入口部である、といえる。したがって、第１収容部４０は、３個の出入口部たる冷却水入口部４４および第１、第２冷却水出口部４５ａ，４５ｂを備える。そして、上記のように、３個の出入口部のいずれか２個の出入口部を第１流路部４３を介して接続することで、第１収容部４０において、給水パイプ６１や連結パイプ６０の配管レイアウトの自由度を向上させることができる。

なお、上記では、第１収容部４０が３個の出入口部、すなわち冷却水入口部４４および第１、第２冷却水出口部４５ａ，４５ｂを備えるようにしたが、これに限定されるものではなく、４個以上であってもよい。また、第１収容部４０において、出入口部を前面４０Ｆや後面４０Ｂに設けるようにしたが、これに限られず、たとえば右側面４０Ｒや左側面４０Ｌに設けるように構成してもよい。

同様に、第２収容部５０においても、たとえば冷却水入口部５４を冷却水の出口として機能させ、また冷却水出口部５５を冷却水の入口として機能させてもよい。この場合、冷却水出口部５５に連結パイプ６０が接続され、冷却水入口部５４に排水パイプ６２が接続される。そして、冷却水は、連結パイプ６０、冷却水出口部５５、第２流路部５３、冷却水入口部５４、排水パイプ６２の順で流れることとなる。

このように、第２収容部５０においても、第１収容部４０と同様、冷却水入口部５４と冷却水出口部５５は、それぞれ入口や出口の両方の機能を有する出入口部である、といえる。したがって、第２収容部５０においても、冷却水入口部５４および冷却水出口部５５のうち、たとえば車両１の仕様などに応じてどちらか一方を入口、他方を出口とすることができ、よって連結パイプ６０や排水パイプ６２の配管レイアウトの自由度を向上させることができる。

なお、上記では、第２収容部５０が２個の出入口部、すなわち冷却水入口部５４および冷却水出口部５５を備えるようにしたが、これに限定されるものではなく、３個以上であってもよい。この場合、３個以上の出入口部うちのいずれか２個の出入口部を第２流路部５３で接続するのが好ましい。

上述してきたように、実施形態に係る電力変換装置１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１と、インバータ回路部２１と、第１流路部４３および第２流路部５３とを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１は、バッテリ３から供給される直流電力の電圧を昇圧または降圧する。インバータ回路部２１は、直流電力を交流電力へ変換する。第１流路部４３および第２流路部５３は、冷却媒体が流通するように構成される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１、第１流路部４３、インバータ回路部２１、第２流路部５３の順で積層され、互いにオーバラップするように配置される。

したがって、実施形態に係る電力変換装置１０によれば、インバータ回路部２１やＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１を効率よく、効果的に冷却することができる。

次いで、本実施形態に係る電力変換装置１０の変形例について図１０を参照して説明する。図１０は、変形例に係る電力変換装置１０を示す分解斜視図である。

上記したように、第１収容部４０は第２収容部５０から分離可能とされる。また、車両１の仕様によっては、ＤＣ−ＤＣコンバータが既に搭載されており、電力変換装置１０において、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１を含む第１収容部４０が不要な場合もある。

そこで、変形例に係る電力変換装置１０にあっては、図１０に示すように、第１収容部４０が第２収容部５０から分離されて、インバータ回路部２１を有する第２収容部５０のみを備えるようにした。なお、図１０は、第１収容部４０が第２収容部５０から分離されて取り外された状態の電力変換装置１０を示している。

このように、変形例に係る電力変換装置１０にあっては、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１を含む第１収容部４０を第２収容部５０から分離することで、車両１の仕様（たとえばＤＣ−ＤＣコンバータが既に搭載されているような仕様）に容易に対応することができる。

逆に、インバータ回路部２１を有する第２収容部５０のみを備えた電力変換装置１０に対して、車両１の仕様によっては、ＤＣ−ＤＣコンバータの機能を付加することが要求される場合がある。そのような場合であっても、本実施形態に係る電力変換装置１０にあっては、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部３１を含む第１収容部４０を第２収容部５０と結合させるだけで、容易に対応することができる。

また、変形例に係る第２収容部５０においては、第３開口部５１３（図１０で見えず）に第３カバー１００が取り付けられる。第３カバー１００は、第１カバー４２の形状とは異なり、分離された第１収容部４０の上面４０Ａと同様な形状とされる。正確には、第３カバー１００は、たとえば大きさや固定部材（ボルト等）の取付位置などが第１収容部４０の上面４０Ａと同じ、または略同じになるように設定される。

これにより、第２収容部５０においては、第１収容部４０が分離された場合であっても、第３開口部５１３を第３カバー１００で塞ぐことができ、よって粉塵や水などが第３開口部５１３から第２収容部５０の内部空間へ侵入するのを防止することができる。

また、上記のように、第３カバー１００が第１収容部４０の上面４０Ａと同様な形状とされることから、第３カバー１００を第２収容部５０に取り付けるときの固定部材と、第１収容部４０を第２収容部５０に取り付けるときの固定部材とを共用化することもできる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 車両
３ バッテリ
４ 走行用モータ（交流負荷）
５ 直流負荷
６ コントロールユニット
１０ 電力変換装置
２１ インバータ回路部
２２ 制御部
３１ ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部
４０ 第１収容部（ＤＣ−ＤＣコンバータ収容部）
４１ 第１開口部
４３ 第１流路部
４４ 冷却水入口部（出入口部）
４５ａ 第１冷却水出口部（出入口部）
４５ｂ 第２冷却水出口部（出入口部）
４６ａ，４６ｂ 連通孔
５０ 第２収容部（インバータ収容部）
５１２ 第２の開口部
５３ 第２流路部
５６ａ，５６ｂ 連通孔
７０ 電源線
７１ 信号線
９０ 被取付位置
９１ 取付部

Claims (10)

1. 電源から供給される直流電力の電圧を昇圧または降圧するＤＣ−ＤＣコンバータ回路部と、
   前記直流電力を交流電力へ変換するインバータ回路部と、
   冷却媒体が流通する第１流路部および第２流路部と
   を備え、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部、前記第１流路部、前記インバータ回路部、前記第２流路部の順で積層され、互いにオーバラップするように配置されること
   を特徴とする電力変換装置。
2. 少なくとも前記インバータ回路部を制御する制御部
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第２流路部の前記インバータ回路部が配置される側とは反対側に配置されること
   を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記第１流路部が形成され、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部を収容するＤＣ−ＤＣコンバータ収容部と、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータ収容部と結合されるとともに、前記第２流路部が形成され、前記インバータ回路部を収容するインバータ収容部と
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータ収容部は、
   前記インバータ収容部から分離可能であること
   を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータ収容部は、
   前記第１流路部に対して前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部が配置される側の面に第１開口部を有し、
   前記インバータ収容部は、
   前記インバータ回路部に対して前記第２流路部が形成される側の面に第２開口部を有すること
   を特徴とする請求項３または４に記載の電力変換装置。
6. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータ収容部は、
   前記インバータ収容部と前記ＤＣ−ＤＣコンバータ収容部との間で連結される配線を通すための連通孔を有すること
   を特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の電力変換装置。
7. 前記連通孔は、
   ２個以上であること
   を特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータ収容部は、
   ３個以上の冷却媒体用の出入口部
   を備え、
   ３個以上の前記出入口部うちのいずれか２個の前記出入口部が、前記第１流路部を介して接続されること
   を特徴とする請求項３〜７のいずれか一つに記載の電力変換装置。
9. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータ収容部および前記インバータ収容部の少なくともいずれかは、
   所定の被取付部位に取り付け可能な取付部
   を備えることを特徴とする請求項３〜８のいずれか一つに記載の電力変換装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載の電力変換装置
    を備えることを特徴とする車両。

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