JP2019161884A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることができる電力変換装置を提供する。【解決手段】内部に上室Ｒ１及び下室Ｒ２が区画形成されたケース２０と、ケース２０の上室Ｒ１に配置される２つの発熱部品としての２つのパワーモジュール５０，５１と、２つのパワーモジュール５０，５１を冷却するための冷却水路と、を備える。冷却水路は、ケース２０の内部における上室Ｒ１と下室Ｒ２との間に配置され、水平方向に延在し、屈曲した形状を有し、逆方向に流れる一対の経路６５，６６を繋ぐ経路６７が、ケース２０の側面の溝１００と外部からの蓋体１１０で形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、電力変換装置に関するものである。

ケースの内部にコンデンサとインバータとを収納した電力変換装置が知られている（特許文献１等）。具体的には特許文献１に開示の電力変換装置においては、筐体とパワーモジュールとコンデンサモジュールとを備えている。筐体は、冷却媒体を流すための流路を形成する。パワーモジュールは、直流電流を交流電流に相互に変換し、かつ流路形成体の一方の面側に配置される。コンデンサモジュールは、パワーモジュールに入力される直流電流を平滑化し、かつ流路形成体の他方の面側に配置される。

特開２０１０−１８２８９８号公報

ところで、発熱部品を冷却すべく冷却水路を形成するためにケース内部に蓋体を配置すると、蓋体の配置スペースを確保する必要がある。
本発明の目的は、小型化を図ることができる電力変換装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、内部に第一室及び第二室が区画形成されたケースと、前記ケースの第一室に配置される２つの発熱部品と、前記２つの発熱部品を冷却するための冷却水路と、を備えた電力変換装置であって、前記冷却水路は、前記ケースの内部における前記第一室と前記第二室との間に配置され、水平方向に延在し、屈曲した形状を有し、逆方向に流れる一対の経路を繋ぐ経路が、前記ケースの側面の溝と外部からの蓋体で形成されてなることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、ケースの内部に第一室及び第二室が区画形成され、第一室に配置される２つの発熱部品を冷却するための冷却水路がケースの内部における第一室と第二室との間に配置される。水平方向に延在し、屈曲した形状を有する冷却水路は、逆方向に流れる一対の経路を繋ぐ経路がケースの側面の溝と外部からの蓋体で形成されていることから、蓋体がケースの外部にある。よって、ケースの内部のスペースが有効利用でき、小型化を図ることができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の電力変換装置において、前記ケースの内部に、直流を入力するコンデンサと、前記コンデンサを通過後の直流を交流に変換するインバータとを収納し、前記第一室には前記インバータを構成する２つの発熱部品としての２つのパワーモジュールが配置され、前記第二室には前記コンデンサが配置され、前記コンデンサの端子が、前記ケースの内部における前記第一室と前記第二室とを区画する内壁において前記冷却水路での逆方向に流れる一対の経路の間において貫通する貫通孔を通して前記第一室に延び前記パワーモジュールと接続してなるとよい。

請求項３に記載のように、請求項２に記載の電力変換装置において、前記ケースの下に配置され、直流を入力するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ケースと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間に配置され、水平方向に延在するコンバータ水路と、を有するとよい。

請求項４に記載のように、請求項３に記載の電力変換装置において、前記ケースの壁の内部に上下方向に延びる水路が形成されており、当該水路により前記冷却水路と前記コンバータ水路とが繋がっているとよい。

請求項５に記載のように、請求項３又は４に記載の電力変換装置において、前記ケースと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとは別体よりなるとよい。

本発明によれば、小型化を図ることができる。

（ａ）は実施形態におけるパワーコントロールユニットの平面図、（ｂ）はパワーコントロールユニットの正面図、（ｃ）はパワーコントロールユニットの左側面図、（ｄ）はパワーコントロールユニットの右側面図。 パワーコントロールユニットの電気的構成図。 パワーコントロールユニットの分解斜視図。 インバータ部の分解斜視図。 （ａ）はケースの平面図、（ｂ）はケースの正面図、（ｃ）はケースの下面図。 （ａ）はインバータ部の平面図、（ｂ）はインバータ部の正面図、（ｃ）はインバータ部の下面図。 平滑コンデンサとパワーモジュールの配置箇所での斜視図。 （ａ）は比較例におけるケースの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での端面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での端面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での端面図、（ｅ）はケースの下面図。 （ａ）は比較例におけるインバータ部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での端面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での端面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での端面図、（ｅ）はインバータ部の下面図。

以下、本発明を車載用パワーコントロールユニットに具体化した一実施形態を図面に従って説明する。なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。

図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図１（ｄ）に示すように、電力変換装置としてのパワーコントロールユニット１０は、四角枠状のケース（筐体）２０を有する。四角枠状のケース２０の上面開口部は上蓋体１５０（図３参照）で塞がれる。

アルミダイカスト製のケース２０の内部に、図２に示すように、平滑コンデンサ３０とインバータ４０とが収納されている。平滑コンデンサ３０は車両高圧バッテリから高圧の直流を入力する。インバータ４０は平滑コンデンサ３０を通過後の直流を交流に変換するためのものである。

図２において、パワーコントロールユニット１０は、平滑コンデンサ３０と、インバータ４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０と、２つの駆動回路Ｃ１０と、制御回路Ｃ１１を備えている。

図２，３に示すように、部品の配置として、Ｚ方向において下から、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０、水路９０、平滑コンデンサ３０、水路６０、パワーモジュール５０，５１、駆動回路Ｃ１０、制御回路Ｃ１１の順に配置されている。

平滑コンデンサ３０は、車載の高圧バッテリから高圧の直流を入力して平滑化してパワーモジュール５０及びパワーモジュール５１に出力する。
インバータ４０は、パワーモジュール５０とパワーモジュール５１を有する。パワーモジュール５０及びパワーモジュール５１は、それぞれ、複数個のパワースイッチング素子としてのＩＧＢＴを備えている。パワーモジュール５０及びパワーモジュール５１は、それぞれ、平滑コンデンサ３０を介して車載の高圧バッテリから高圧の直流を入力する。

パワーモジュール５０における複数個のＩＧＢＴを用いて三相インバータ回路が形成されている。つまり、正負の母線間においてＵ相上アーム用ＩＧＢＴとＵ相下アーム用ＩＧＢＴとが直列接続され、その中間点がＵ相出力端子となっている。正負の母線間においてＶ相上アーム用ＩＧＢＴとＶ相下アーム用ＩＧＢＴとが直列接続され、その中間点がＶ相出力端子となっている。正負の母線間においてＷ相上アーム用ＩＧＢＴとＷ相下アーム用ＩＧＢＴとが直列接続され、その中間点がＷ相出力端子となっている。パワーモジュール５０におけるＵ，Ｖ，Ｗ相の各出力端子は第１の三相モータに接続される。

同様に、パワーモジュール５１における複数個のＩＧＢＴを用いて三相インバータ回路が形成されている。つまり、正負の母線間においてＵ相上アーム用ＩＧＢＴとＵ相下アーム用ＩＧＢＴとが直列接続され、その中間点がＵ相出力端子となっている。正負の母線間においてＶ相上アーム用ＩＧＢＴとＶ相下アーム用ＩＧＢＴとが直列接続され、その中間点がＶ相出力端子となっている。正負の母線間においてＷ相上アーム用ＩＧＢＴとＷ相下アーム用ＩＧＢＴとが直列接続され、その中間点がＷ相出力端子となっている。パワーモジュール５１におけるＵ，Ｖ，Ｗ相の各出力端子は第２の三相モータに接続される。

制御回路Ｃ１１は上位コントローラ用信号及びモータ用信号を入力する。制御回路Ｃ１１は駆動回路Ｃ１０を介してパワーモジュール５０の各ＩＧＢＴを制御するとともにパワーモジュール５１の各ＩＧＢＴを制御する。これにより、パワーモジュール５０の各ＩＧＢＴがスイッチングされて直流が交流に変換されて第１の三相モータに供給されるとともにパワーモジュール５１の各ＩＧＢＴがスイッチングされて直流が交流に変換されて第２の三相モータに供給される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ８０は、例えば絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられ、パワースイッチング素子、トランス、ダイオード、コンデンサ等により構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ８０は、車載の高圧バッテリから高圧の直流を入力してパワースイッチング素子のスイッチング動作により１２Ｖに降圧して低圧出力端子から１２Ｖの車両低圧バッテリに出力する。

パワーコントロールユニット１０は、車載の高圧バッテリから高圧の直流を入力し、分岐して第１高圧分岐端子及び第２高圧分岐端子から出力する。
このようにパワーコントロールユニット１０は、２つのパワーモジュール５０，５１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０を備えており、高圧の直流電圧を入力して２つのモータを駆動することができるとともに降圧して低圧電圧を供給することができるようになっている。

図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図１（ｄ）及び図２に示すように、パワーコントロールユニット１０は、コネクタＣ１〜Ｃ８を備えている。コネクタＣ１は、高圧電源入力用の高圧入力コネクタである。コネクタＣ２は、高圧三相出力用の第１の三相モータ用高圧出力コネクタであり、コネクタＣ３は、同じく高圧三相出力用の第２の三相モータ用高圧出力コネクタである。コネクタＣ４は、ＤＣ／ＤＣ変換後の低圧出力用の低圧出力コネクタである。コネクタＣ５は、高圧電源分岐用の第１高圧分岐出力コネクタであり、コネクタＣ６は、同じく高圧電源分岐用の第２高圧分岐出力コネクタである。コネクタＣ７，Ｃ８は信号コネクタであって、詳しくは、コネクタＣ７は、低圧信号用の上位コントローラ用信号コネクタであり、コネクタＣ８は、同じく低圧信号用のモータ用信号コネクタである。

コネクタＣ１〜Ｃ８の配置として、次のようになっている。
図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、パワーコントロールユニット１０の全体形状として、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０のケース８１の上にケース２０が重ねて配置されており、パワーコントロールユニット１０の４つの側面は、長方形状をなし、隣接する面が直角に交わっている。パワーコントロールユニット１０は４つの側面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を有し、側面Ｓ１と側面Ｓ３とが対向するとともに側面Ｓ２と側面Ｓ４とが対向している。

高圧の直流を入力するための高圧入力コネクタＣ１は、パワーコントロールユニット１０の側面に配置されている。詳しくは、高圧入力コネクタＣ１は、側面Ｓ１と側面Ｓ２との角部に配置されている。入力した直流の変換後の三相交流を出力するための２つの三相出力コネクタＣ２，Ｃ３は、パワーコントロールユニット１０の側面Ｓ１に横に並んで配置されている。２つの信号コネクタ（信号端子コネクタ）Ｃ７，Ｃ８は、パワーコントロールユニット１０の側面Ｓ２に横に並んで配置されている。高圧の直流を出力するための２つの高圧出力コネクタＣ５，Ｃ６は、パワーコントロールユニット１０の側面Ｓ１に横に並んで配置されている。直流の降圧後の低圧の直流を出力するための低圧出力コネクタ（低圧端子コネクタ）Ｃ４は、パワーコントロールユニット１０の側面Ｓ１に配置されている。

なお、高圧入力コネクタＣ１の配置位置は、側面Ｓ１と側面Ｓ２との角部に配置したが、これに代わり、三相出力コネクタＣ２，Ｃ３の配置面である側面Ｓ１、又は、信号コネクタＣ７，Ｃ８の配置面である側面Ｓ２に高圧入力コネクタＣ１を配置してもよい。また、信号コネクタは、２つの信号コネクタＣ７，Ｃ８であったが、これに代わり、信号コネクタは１つでもよい。

また、側面Ｓ３及び側面Ｓ４にはコネクタが設置されておらず、パワーコントロールユニット１０の一つの面Ｓ４に、部品を冷却するための冷却水の入口管Ｐ１及び出口管Ｐ２が配置されている。

パワーコントロールユニット１０には水冷式冷却機構が備えられており、冷却水の入口管Ｐ１と出口管Ｐ２を具備している。入口管Ｐ１と出口管Ｐ２とは、パワーコントロールユニット１０の一側面において上下に離間して配置されている。入口管Ｐ１は下方に、出口管Ｐ２は上方に位置している。

そして、入口管Ｐ１から入る冷却水は図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように水路９０により水平方向（Ｘ−Ｙ面）に流れ、その後、ケース２０の壁内の水路９５により上方に流れ、その後、水路６０により水平方向（Ｘ−Ｙ面）に流れて出口管Ｐ２から排出される。上側の水路６０と下側の水路９０について、図１（ａ）に示すように、平面形状として、水路６０はＵ字状をなし、水路９０はＳ字状をなしている。ケース２０の壁内の水路９５は、図１（ｃ）に示すように真っ直ぐに上下方向（Ｚ方向）に延びている。

図３に示すように、ケース２０の内部に第一室としての上室Ｒ１が区画形成されている。上室Ｒ１には、インバータ４０を構成する２つの発熱部品としての２つのパワーモジュール５０，５１が配置されている。冷却水路６０は、２つの発熱部品としての２つのパワーモジュール５０，５１を冷却するためのものである。

ケース２０の内部に第二室としての下室Ｒ２が区画形成されている。下室Ｒ２には平滑コンデンサ３０が配置されている。
図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２に示すように、ケース２０の内部における上室Ｒ１と下室Ｒ２との間に冷却水路６０が配置されている。冷却水路６０は、水平方向（Ｘ−Ｙ面）に延在し、屈曲した形状であるＵ字状を有する。

図７に示すように、平滑コンデンサ３０は、本体部３１と、正負の端子（出力端子）３５，３６と、正負の端子（出力端子）３７，３８を有する。本体部３１は四角箱状をなしている。正負の端子３５，３６及び正負の端子３７，３８は帯板状をなしている。本体部３１の上面から正負の端子３５，３６及び正負の端子３７，３８が上方に延びている。正負の端子３５，３６及び正負の端子３７，３８の上端は屈曲形成されている。

ケース２０の内部における上室Ｒ１と下室Ｒ２とを区画する内壁２１には貫通孔７０，７１が形成されている。貫通孔７０は、冷却水路６０での逆方向に流れる一対の経路６５，６６の間、即ち、Ｙ方向において略平行な一対の経路６５，６６の間に上下に貫通している。平滑コンデンサ３０の端子３５，３６が貫通孔７０を通して上室Ｒ１に延びている。平滑コンデンサ３０の端子３５，３６は、上室Ｒ１においてパワーモジュール５０の正負の接続端子と接続されている。また、平滑コンデンサ３０の端子３７，３８が貫通孔７１を通して上室Ｒ１に延びている。平滑コンデンサ３０の端子３７，３８は、上室Ｒ１においてパワーモジュール５１の正負の接続端子と接続されている。なお、平滑コンデンサ３０の正負の端子（出力端子）３５，３６とパワーモジュール５０の正負の接続端子とはネジ締結等により連結固定される。また、平滑コンデンサ３０の正負の端子（出力端子）３７，３８とパワーモジュール５１の正負の接続端子とはネジ締結等により連結固定される。

図１（ａ）〜図１（ｄ）、図２、図３に示すように、ケース２０の下にＤＣ／ＤＣコンバータ８０が配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ８０は、高圧の直流を入力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ８０のアルミ製コンバータケース８１と、ケース２０とは重ねた状態で配置されている。ケース２０とＤＣ／ＤＣコンバータ８０との間にコンバータ水路９０が配置されている。コンバータ水路９０は、水平方向（Ｘ−Ｙ面）に延在する。

図３に示すように、ケース２０の壁の内部に上下方向（Ｚ方向）に延びる水路９５が形成されており、水路９５により冷却水路６０とコンバータ水路９０とが繋がっている。
ケース２０とＤＣ／ＤＣコンバータ８０とは別体よりなる。水路９５の下端開口部はシール部材（ゴム材、接着剤等）を介して水路形成用上プレート９２の連通孔９２ｂの開口部と液密状態で連通している。

Ｓ字状の水路９０について、図３を用いて説明する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ８０におけるコンバータケース８１は有蓋四角筒状をなし、下面開口部は下蓋体１５１（図３参照）で塞がれているとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０のコンバータケース８１の上面板部であるアルミ製の水路形成用下ケース９１とアルミ製の水路形成用上プレート９２を用いてＳ字状の水路９０が形成されている。平板状をなす水路形成用下ケース９１には上面に開口する凹部９１ａが形成され、凹部９１ａはＳ字状に延びている。Ｓ字状に延びる凹部９１ａの一端には入口管Ｐ１に繋がる連通孔９１ｂが開口している。平板状をなす水路形成用上プレート９２には下面に開口する凹部９２ａが形成され、凹部９２ａはＳ字状に延びている。Ｓ字状に延びる凹部９２ａの一端には水路９５に繋がる連通孔９２ｂが開口している。水路形成用下ケース９１の上面と水路形成用上プレート９２の下面とが接触する状態で水路形成用下ケース９１と水路形成用上プレート９２とが重ねられる。この状態において水路形成用下ケース９１の凹部９１ａと水路形成用上プレート９２の凹部９２ａとによりＳ字状の水路９０が区画形成される。そして、Ｓ字状の水路９０の一端に冷却水が入口管Ｐ１及び連通孔９１ｂを通して供給され、Ｓ字状の水路９０に冷却水が流れ、Ｓ字状の水路９０の他端から冷却水が連通孔９２ｂを通して水路９５に向かって流れる。

Ｕ字状の水路６０について、図３、図４、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）及び図７を用いて説明する。
図５（ａ）〜図５（ｃ）にはケース２０の構造を示し、このケース２０に対し蓋体（水路カバー）１１０及びパワーモジュール５０，５１を配置した状態を図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す。

図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、ケース２０における四角枠状のケース本体２０ａでの一側の側壁２０ｂには断面長穴形の水路９５がＺ方向に延びている。四角枠状のケース本体２０ａ内におけるＺ方向の所定位置には水平方向（Ｘ−Ｙ面）に延びる平板状の内壁２１が形成されている。この内壁２１により上室Ｒ１と下室Ｒ２が区画形成されている。図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、逆方向に流れる一対の経路６５，６６を繋ぐ経路６７が、ケース側面に形成した貫通孔１０１ａ，１０１ｂを通して、ケース２０の側面の溝１００と外部からの蓋体１１０で形成されている。

図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、平板状の内壁２１の上面には２つの環状の突条１０２，１０３がＸ方向に離間して並んだ状態で形成されている。水路入口となる環状の突条１０２で囲まれた領域の内壁２１において角部には水路１０４の一端が開口している。水路１０４は内壁２１の内部を延び、水路９５と連通している。また、水路出口となる環状の突条１０３で囲まれた領域の内壁２１において角部には水路１０５の一端が開口している。水路１０５は内壁２１の内部を延び、出口管Ｐ２と連通している。水路入口となる環状の突条１０２で囲まれた領域の内壁２１において水路１０４の開口部とは対角となる角部には水路１０６の一端が開口している。水路１０６は内壁２１の内部を延び、ケース側面の貫通孔１０１ａと連通している。また、水路出口となる環状の突条１０３で囲まれた領域の内壁２１において水路１０５の開口部とは対角となる角部には水路１０７の一端が開口している。水路１０７は内壁２１の内部を延び、ケース側面の貫通孔１０１ｂと連通している。

図５（ａ）に示すように、水路１０４の開口部、水路１０５の開口部、水路１０６の開口部、水路１０７の開口部の位置関係として、水路１０６の開口部、水路１０７の開口部は、Ｙ方向において溝１００が形成されたケース２０の側面の近くに位置し、かつ、Ｘ方向において互いに接近した位置に設けられている。一方、水路１０４の開口部、水路１０５の開口部は、Ｙ方向において溝１００が形成されたケース２０の側面から離れた位置においてＸ方向において互いに離間した位置に設けられている。

図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、ケース２０の側面Ｓ３の外表面には溝１００が形成されている。水路となる領域（溝１００）の内壁２１において貫通孔１０１ａ，１０１ｂがＸ方向に離間して並んだ状態で形成されている。

溝１００は蓋体１１０（図６（ａ）〜図６（ｃ）参照）によって塞がれ、経路６７を形成する。また、四角環状の突条１０２における開口部はパワーモジュール５１（図６（ａ）〜図６（ｃ）参照）によって塞がれる。四角環状の突条１０３における開口部はパワーモジュール５０（図６（ａ）〜図６（ｃ）参照）によって塞がれる。なお、パワーモジュール５０、５１には冷却フィンが形成されており、当該冷却フィンが突条１０２，１０３における開口部へ嵌るように塞がれる。

図５（ａ）に示すように四角環状の突条１０２と四角環状の突条１０３との間に、貫通孔７０が形成されている。四角環状の突条１０３と貫通孔７０と四角環状の突条１０２と貫通孔７１とはＸ方向において一直線上に形成されている。そして、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように上室Ｒ１において四角環状の突条１０３の開口部を塞ぐようにパワーモジュール５０が配置されるとともに四角環状の突条１０２の開口部を塞ぐようにパワーモジュール５１が配置される。詳しくは、四角環状の突条１０２，１０３の開口部はパワーモジュール５０，５１でシール部材（ゴム材、接着剤等）を介して液密状態で塞がれる。

図３及び図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す蓋体１１０が、ケース２０外部から溝１００を塞ぐように配置され、ケース２０にネジ締結される。詳しくは、蓋体１１０とケース２０の外表面とはシール部材（Ｏリング等のゴム材、接着剤等の液体ガスケット）を介して液密状態にされる。パワーモジュール５０，５１で四角環状の突条１０２，１０３の開口部を塞いだ状態において、ケース２０側面と蓋体１１０との間に経路６７が形成される。経路６７による水路６０の一端は水路９５に繋がるとともに水路６０の他端は出口管Ｐ２に繋がる。そして、水路９５から水路６０の一端に冷却水が供給され、Ｕ字状の水路６０に冷却水が流れ、水路６０の他端から冷却水が出口管Ｐ２に向かって流れる。冷却水がＵ字状の水路６０に流れる際にパワーモジュール５０で発生した熱が奪われて放熱される。また、冷却水がＵ字状の水路６０に流れる際にパワーモジュール５１で発生した熱が奪われて放熱される。

図７に示すように、ケース２０内の上室Ｒ１にパワーモジュール５０，５１が配置され、ケース２０内の下室Ｒ２に平滑コンデンサ３０が配置され、上室Ｒ１と下室Ｒ２との間に配置される冷却水路６０は、水平方向に延在し、屈曲した形状であるＵ状をなしている。また、平滑コンデンサ３０の端子３５，３６が、ケース２０内の内壁２１において冷却水路６０での逆方向に流れる一対の経路６５，６６の間において貫通する貫通孔７０を通して上室Ｒ１に延びパワーモジュール５０と接続している。

次に、作用について説明する。
インバータでの発熱部品である２つのパワーモジュール５０，５１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０の発熱部品を、水路６０，９０にて放熱する。水路９０は下に、水路６０は上に位置し、水路６０，９０は二段構成となっている。

平滑コンデンサ３０と、２つのパワーモジュール５０，５１とを、水路６０を挟んで結線している。
冷却水の流れとして、入口管Ｐ１から冷却水が流れ込んで水路９０においてＤＣ／ＤＣコンバータ８０を冷却し、さらに、インバータ４０側に流れる。水路６０において冷却水により平滑コンデンサ３０及びパワーモジュール５０，５１が冷却され、その後、出口管Ｐ２から排出される。また、平滑コンデンサ３０は上下が水路６０，９０で挟まれており、平滑コンデンサ３０の熱を水路６０，９０に逃がしやすく、冷却性に優れる。なお、平滑コンデンサ３０の熱を一方の水路（水路６０又は水路９０）にのみ逃がすようにしてもよいし、他にも、平滑コンデンサ３０の熱をいずれの水路６０，９０にも逃がさないように構成してもよい。

ケース２０において上室Ｒ１と下室Ｒ２とが内壁２１で区画されており、内壁２１における冷却水路６０での逆方向に流れる一対の経路６５，６６の間の部位にコンデンサの端子３５，３６を通す貫通孔７０が形成されている。本来この部位は使用してない領域である。つまり、従来、冷却水路を挟んでコンデンサとパワーモジュールを配置する際に両者を電気的に接続する必要があるがコンデンサの接続端子を配置するためのスペースが必要となり、小型化を図る上での阻害要因となっている。これに対し本実施形態においては、コンデンサの端子３５，３６を、冷却水路６０での逆方向に流れる一対の経路６５，６６の間の部位を通すことによりデッドスペースの有効利用が図られる。このように、効率的な冷却レイアウトのニーズに応えることができる。また、ケース２０の下にＤＣ／ＤＣコンバータ８０を配置して上下に２段重ねすることにより、パワーモジュール５０，５１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０を一体化することができる。

次に、比較例のＵ字状の水路について、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）、図８（ｅ）、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）、図９（ｅ）を用いて説明する。

図８（ａ）〜図８（ｅ）にはケース２０の構造を示し、このケース２０に対し水路カバー２００及びパワーモジュール５０，５１を配置した状態を図９（ａ）〜図９（ｅ）に示す。

図８（ａ）〜図８（ｅ）に示すように、ケース２０における四角枠状のケース本体２０ａでの一側の側壁２０ｂには断面長穴形の水路９５がＺ方向に延びている。四角枠状のケース本体２０ａ内におけるＺ方向の所定位置には水平方向（Ｘ−Ｙ面）に延びる平板状の内壁２１が形成されている。この内壁２１により上室Ｒ１と下室Ｒ２が区画形成されている。平板状の内壁２１の下面には３つの環状の突条２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（図８（ｅ）参照）が形成されている。水路入口となる環状の突条２２ｂ及び水路出口となる環状の突条２２ａの内部は、それぞれ、内壁２１を貫通して上室Ｒ１側に連通している。環状の突条２２ｃはＸ方向に延びている。水路の中間流路となる環状の突条２２ｃの内部は、Ｘ方向の一端において内壁２１を貫通して上室Ｒ１側に連通するとともにＸ方向の他端において内壁２１を貫通して上室Ｒ１側に連通している。

また、平板状の内壁２１の上面には２つの四角環状の突条２３ａ，２３ｂが形成されている（図８（ａ）参照）。パワーモジュール５０によって塞がれる四角環状の突条２３ａの内部は、Ｙ方向の一端において内壁２１を貫通して下室Ｒ２側の環状の突条２２ａの内部に連通するとともにＹ方向の他端において内壁２１を貫通して下室Ｒ２側の環状の突条２２ｃの内部のＸ方向の一端に連通している。パワーモジュール５１によって塞がれる四角環状の突条２３ｂの内部は、Ｙ方向の一端において内壁２１を貫通して下室Ｒ２側の環状の突条２２ｂの内部に連通するとともにＹ方向の他端において内壁２１を貫通して下室Ｒ２側の環状の突条２２ｃの内部のＸ方向の他端に連通している。

環状の突条２２ａ，２２ｂ，２２ｃにおける開口部は水路カバー２００（図９（ａ）〜図９（ｅ）参照）によって塞がれる。また、四角環状の突条２３ａにおける開口部はパワーモジュール５０（図９（ａ）〜図９（ｅ）参照）によって塞がれる。四角環状の突条２３ｂにおける開口部はパワーモジュール５１（図９（ａ）〜図９（ｅ）参照）によって塞がれる。

図８（ａ）に示すように四角環状の突条２３ａと四角環状の突条２３ｂとの間に、貫通孔７０が形成されている。四角環状の突条２３ａと貫通孔７０と四角環状の突条２３ｂと貫通孔７１とはＸ方向において一直線上に形成されている。そして、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように上室Ｒ１において四角環状の突条２３ａの開口部を塞ぐようにパワーモジュール５０が配置されるとともに四角環状の突条２３ｂの開口部を塞ぐようにパワーモジュール５１が配置される。詳しくは、四角環状の突条２３ａ，２３ｂの開口部はパワーモジュール５０，５１でシール部材（ゴム材、接着剤等）を介して液密状態で塞がれる。

図９（ｅ）に示す水路カバー２００が、内壁２１の下面側から環状の突条２２ａ，２２ｂ，２２ｃの開口部を塞ぐように配置され、ケース２０にネジ締結される。詳しくは、水路カバー２００と環状の突条２２ａ，２２ｂ，２２ｃの開口部とはシール部材（ゴム材、接着剤等）を介して液密状態にされる。水路カバー２００はＵ字状をなしている。パワーモジュール５０，５１で四角環状の突条２３ａ，２３ｂの開口部を塞いだ状態において、内壁２１と水路カバー２００との間に水路６０が形成される。水路６０の一端は水路９５に繋がるとともに水路６０の他端は出口管Ｐ２に繋がる。そして、水路９５から水路６０の一端に冷却水が供給され、Ｕ字状の水路６０に冷却水が流れ、水路６０の他端から冷却水が出口管Ｐ２に向かって流れる。冷却水がＵ字状の水路６０に流れる際にパワーモジュール５０で発生した熱が奪われて放熱される。また、冷却水がＵ字状の水路６０に流れる際にパワーモジュール５１で発生した熱が奪われて放熱される。

ここで、比較例ではケース２０内に配置される水路カバー２００を用いて水路を形成した。本実施形態では図４に示すようにケース２０外に配置される蓋体１１０を用いて水路を形成している。そのための構成として、比較例での図８（ａ）〜図８（ｅ）及び図９（ａ）〜図９（ｅ）に代わり、本実施例では図４、図５（ａ）〜図５（ｃ）及び図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す構成となっている。

つまり、図８（ａ）〜図８（ｅ）、図９（ａ）〜図９（ｅ）に示す比較例では、水路封止箇所がケース２０の内部で形成されるため防水部位、蓋固定箇所等スペースを使い空間を有効活用できない。本実施形態においては、パワーモジュール５０の冷却水路部とパワーモジュール５１の冷却水路部を繋ぐ冷却水路をケース２０の側面から形成し、側面から蓋体１１０を用いて密閉する。つまり、冷却水路６０におけるパワーモジュール５０を冷却する部位（通路）とパワーモジュール５１を冷却する部位（通路）とを繋ぐ部位（通路）は、ケース２０の側面より形成する。

このように、本実施形態においては、ケース２０の内部において蓋をしないためシール部位から万が一、冷却水が漏れてもケース２０内に溜まり機能的に不都合なことが発生することを未然に防止している。また、ケース２０の内部で蓋をしないため、比較例では水路カバー２００の設置箇所に水路カバー２００を設置するための空間を設けておく必要があり配線や部品配置に制約を受けるが、本実施形態においては当該空間、即ち、水路カバー２００の設置空間に配線したり部品を配置することができ、ケースの内部空間を有効活用できる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電力変換装置としてのパワーコントロールユニット１０の構成として、内部に上室Ｒ１及び下室Ｒ２が区画形成されたケース２０と、ケース２０の上室Ｒ１に配置される２つの発熱部品としての２つのパワーモジュール５０，５１と、２つのパワーモジュール５０，５１を冷却するための冷却水路６０と、を備える。冷却水路６０は、ケース２０の内部における上室Ｒ１と下室Ｒ２との間に配置され、水平方向に延在し、屈曲した形状を有し、逆方向に流れる一対の経路６５，６６を繋ぐ経路６７が、ケース２０の側面の溝１００と外部からの蓋体１１０で形成されてなる。よって、蓋体１１０がケース２０の外部にあり、ケース２０の内部のスペースが有効利用でき、小型化を図ることができる。

（２）ケース２０の内部に、直流を入力するコンデンサとしての平滑コンデンサ３０と、平滑コンデンサ３０を通過後の直流を交流に変換するインバータ４０とを収納している。上室Ｒ１にはインバータ４０を構成する２つの発熱部品としての２つのパワーモジュール５０，５１が配置され、下室Ｒ２には平滑コンデンサ３０が配置される。平滑コンデンサ３０の端子３５，３６が、ケース２０の内部における上室Ｒ１と下室Ｒ２とを区画する内壁２１において冷却水路６０での逆方向に流れる一対の経路６５，６６の間において貫通する貫通孔７０を通して上室Ｒ１に延びパワーモジュール５０と接続されている。

よって、ケース２０での上室Ｒ１と下室Ｒ２とを区画する内壁２１における冷却水路６０での逆方向に流れる一対の経路６５，６６の間の部位を利用して当該部位に貫通孔７０を形成してコンデンサの端子３５，３６を通してパワーモジュール５０と接続する。こうすることにより、デッドスペースの有効利用を図りつつコンデンサとパワーモジュールを結線することができる。その結果、小型化を図ることができる。

（３）ケース２０の下に配置され、直流を入力するＤＣ／ＤＣコンバータ８０と、ケース２０とＤＣ／ＤＣコンバータ８０との間に配置され、水平方向に延在するコンバータ水路９０と、を有する。よって、平滑コンデンサ３０は上下方向において水路６０，９０に挟まれる構成とすることにより、平滑コンデンサ３０の冷却性に優れている。

（４）ケース２０の壁の内部に上下方向に延びる水路９５が形成されており、当該水路９５により冷却水路６０とコンバータ水路９０とが繋がっている。よって、ケースの外部でパイプにより繋ぐ場合に比べ、小型化を図ることができるとともにパイプレス化によりコストダウンを図ることができる。

（５）ケース２０とＤＣ／ＤＣコンバータ８０とは別体よりなる。よって、組立性に優れている。
（６）電力変換装置としてのパワーコントロールユニット１０の構成として、側面に、高圧の直流を入力するための高圧入力コネクタＣ１が配置されるとともに、側面に、入力した直流の変換後の三相交流を出力するための２つの三相出力コネクタＣ２，Ｃ３が横に並んで配置され、側面に、信号コネクタＣ７，Ｃ８が配置されている。よって、高圧入力コネクタＣ１、三相出力コネクタＣ２，Ｃ３、信号コネクタＣ７，Ｃ８の配置として実用上好ましい。

（７）側面に、高圧の直流を出力するための２つの高圧出力コネクタＣ５，Ｃ６が横に並んで配置されている。よって、高圧出力コネクタＣ５，Ｃ６の配置として実用上好ましい。

（８）側面に、直流の降圧後の低圧の直流を出力するための低圧出力コネクタＣ４が配置されている。よって、低圧出力コネクタＣ４の配置として実用上好ましい。
（９）１つの面に、部品を冷却するための冷却水の入口管Ｐ１及び出口管Ｐ２が配置されている。よって、冷却水の入口管及び出口管の配置として実用上好ましい。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 冷却対象となる部品（発熱部品）はパワーモジュール５０，５１以外でもよく、例えばコイル等でもよい。

○ パワーモジュールの数は「２」であったが、パワーモジュールの数は「１」であっても、「３」以上であってもよい。
○ケース２０の壁の内部に上下方向に延びる水路９５により冷却水路６０とコンバータ水路９０とを繋いだが、ケースの外部で冷却水路６０とコンバータ水路９０とを連結用パイプやホースにより繋いでもよい。

○ 水路９０はＳ状をなし、水路６０はＵ字状をなしていたが、これに限るものではない。例えば、水路９０はＵ状や一直線状に延びていてもよい。水路６０はＳ状に延びていてもよい。

○ ケース２０とＤＣ／ＤＣコンバータ８０との間に水路９０を配置したが、水路９０は無い構成としてもよい。
○ ケース２０とＤＣ／ＤＣコンバータ８０とは一体化された構成であってもよい。

○ ケース２０の下にＤＣ／ＤＣコンバータ８０を配置したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０は無い構成としてもよい。この場合、水路９０及び水路９５を不要にできる。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。

（ａ）側面に、高圧の直流を入力するための高圧入力コネクタが配置されるとともに、
側面に、入力した直流の変換後の三相交流を出力するための２つの三相出力コネクタが横に並んで配置され、
側面に、信号コネクタが配置されていることを特徴とする電力変換装置。

（ｂ）側面に、高圧の直流を出力するための２つの高圧出力コネクタが横に並んで配置されていることを特徴とする（ａ）に記載の電力変換装置。
（ｃ）側面に、直流の降圧後の低圧の直流を出力するための低圧出力コネクタが配置されていることを特徴とする（ａ）又は（ｂ）に記載の電力変換装置。

（ｄ）１つの面に、部品を冷却するための冷却水の入口管及び出口管が配置されていることを特徴とする（ａ）〜（ｃ）のいずれかに記載の電力変換装置。

１０…パワーコントロールユニット、２０…ケース、２１…内壁、３０…平滑コンデンサ、３５…端子、３６…端子、４０…インバータ、５０…パワーモジュール、５１…パワーモジュール、６０…冷却水路、６５，６６…一対の経路、６７…経路、７０…貫通孔、８０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、９０…コンバータ水路、９５…水路、１００…溝、１１０…蓋体、Ｒ１…第一室としての上室、Ｒ２…第二室としての下室。

Claims (5)

1. 内部に第一室及び第二室が区画形成されたケースと、
   前記ケースの第一室に配置される２つの発熱部品と、
   前記２つの発熱部品を冷却するための冷却水路と、
   を備えた電力変換装置であって、
   前記冷却水路は、前記ケースの内部における前記第一室と前記第二室との間に配置され、水平方向に延在し、屈曲した形状を有し、逆方向に流れる一対の経路を繋ぐ経路が、前記ケースの側面の溝と外部からの蓋体で形成されてなることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記ケースの内部に、直流を入力するコンデンサと、前記コンデンサを通過後の直流を交流に変換するインバータとを収納し、
   前記第一室には前記インバータを構成する２つの発熱部品としての２つのパワーモジュールが配置され、
   前記第二室には前記コンデンサが配置され、
   前記コンデンサの端子が、前記ケースの内部における前記第一室と前記第二室とを区画する内壁において前記冷却水路での逆方向に流れる一対の経路の間において貫通する貫通孔を通して前記第一室に延び前記パワーモジュールと接続してなることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記ケースの下に配置され、直流を入力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ケースと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間に配置され、水平方向に延在するコンバータ水路と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記ケースの壁の内部に上下方向に延びる水路が形成されており、当該水路により前記冷却水路と前記コンバータ水路とが繋がっていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記ケースと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとは別体よりなることを特徴とする請求項３又は４に記載の電力変換装置。