JP2021141781A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流センサの温度上昇を抑制することが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１００は、電力を調節するパワーモジュール１４を備える電力変換装置１００であって、外部機器とパワーモジュール１４とを接続するＡＣバスバ２２と、ＡＣバスバ２２に対して空隙３０を介して設けられた、ＡＣバスバ２２の電流値を検出する電流センサ２８と、空隙３０に誘導する空気の流れＦ１，Ｆ２を形成する冷媒流形成手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

特許文献１には、モータを駆動するインバータ装置が開示されている。このインバータ装置は、モータとインバータとを接続するバスバと、バスバの電流値を検出する電流センサとを備えている。また、バスバの熱を放熱するために、バスバの上方に冷却モジュールが設けられ、さらにバスバと冷却モジュールとの間には放熱シートが取付けられている。当該バスバで発生する熱は伝熱シートを介して冷却モジュールに伝熱する（特許文献１参照）。

特開２０１７−１５３２２８号公報

しかしながら、上記構成では、電流センサが伝熱シートに近接して配置されているため、バスバの熱が伝熱シートへ伝熱する際に、電流センサの温度が上昇してしまう問題があった。

本発明は、電流センサの温度上昇を抑制することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの態様によれば、電力を調節するパワーモジュールを備える電力変換装置であって、外部機器とパワーモジュールとを接続するバスバと、バスバに対して空隙を介して設けられた、バスバの電流値を検出する電流センサと、空隙に誘導する冷媒の流れを形成する冷媒流形成手段と、を備える、電力変換装置が提供される。

本発明の一つの態様によれば、電流センサの温度上昇を抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置の全体構成の一例を示す図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図５は、第２の実施形態に係るバスバ及び空隙の断面の側面図である。 図６は、第２の実施形態に係るバスバ及び空隙の断面の正面図である。 図７は、第３の実施形態を適用した図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。 図９Ａは、第４の実施形態に係る送風デバイスの駆動力を示す図である。 図９Ｂは、第４の実施形態に係る送風デバイスの制御方法を示すフローチャートである。 図１０は、第５の実施形態に係る電力変換装置の全体構成の一例を示す図である。 図１１は、図１０のＸ−Ｘ断面図である。 図１２は、図１１のＸＩ−ＸＩ断面図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置１００について説明する。

まず、図１を参照して、電力変換装置１００の概略構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００の全体構成の一例を示す断面図である。

電力変換装置１００は、入力電力を所望の出力電力に変換する機能を有する装置である。電力変換装置１００は、例えば車両の３相交流モータを駆動するために、入力電力を調節してモータの駆動に適切な出力電力に変換する。

具体的には、車両の力行時において、電力変換装置１００には、図示しないバッテリから直流電力が供給される。そして、電力変換装置１００は、入力された直流電力を駆動モータに適した交流電力に変換し、駆動モータに供給する。また、この駆動モータは、車両の回生時にはバッテリに電力を供給するため、電力変換装置１００は駆動モータからの交流電力を直流電力に変換する。

なお、本実施形態では、一例として、図示しない駆動モータが電力変換装置１００の鉛直方向下側に配置されているものとして説明する。また、本実施形態では、理解を容易にするために、図１のＺ軸によって示される方向を鉛直方向、及びＺ軸に直行するＸ軸及びＹ軸の方向を水平方向と定義して説明する。

図１に示されるように、電力変換装置１００は、電力変換系１０と、電力変換系１０以外の構成部品からなる冷却系５０と、を備える。

電力変換系１０は、主として入力電力を調節して出力電力を生成する機能を有する。また、冷却系５０は、電力変換系１０の動作によって生じる熱を放熱する機能を有する。

まず、電力変換系１０について説明する。

本実施形態の電力変換系１０は、コントローラ１２と、パワーモジュール１４と、平滑コンデンサ１６と、第１ＤＣバスバ１８と、第２ＤＣバスバ２０と、ＡＣバスバ２２と、ＤＣコネクタ２４と、ＡＣコネクタ２６と、電流センサ２８と、を備える。

以下では、電力変換系１０の各構成部品について説明する。

コントローラ１２は、例えばマイコンなどのパワーモジュール１４などを制御する電子部品である。コントローラ１２は、基板１３に取付けられている。基板１３は、図示しない配線に接続されており、コントローラ１２に電力を供給したり、電力変換装置１００の外部からの制御信号を送受信したりする。

パワーモジュール１４は、直流電力と交流電力とを相互に変換する装置である。本実施形態のパワーモジュール１４は、例えば第２ＤＣバスバ２０から入力される直流電力を、交流電力に変換してＡＣバスバ２２に出力する。

平滑コンデンサ１６は、電圧を平滑化する平滑回路を含む装置である。本実施形態の平滑コンデンサ１６は、パワーモジュール１４がスイッチングした際に生じる電圧サージを吸収及び緩和する。

ＤＣコネクタ２４は、外部機器との接続端子であって直流電力を入出力するための端子である。本実施形態のＤＣコネクタ２４には、外部機器の一例としての図示しないバッテリが接続される。上記したように、例えば、車両の力行時には、ＤＣコネクタ２４に対して図示しないバッテリから電力が供給される。

ＡＣコネクタ２６は、外部機器との接続端子であって交流電力を入出力するための端子である。本実施形態のＡＣコネクタ２６には、外部機器の一例としての図示しない駆動モータが接続される。

電流センサ２８は、ホール素子などによって構成される電流計である。本実施形態の電流センサ２８はホール素子の電圧の変化からＡＣバスバ２２の電流値を検出する。また、本実施形態の電流センサ２８は、破線で示されるように、ＡＣバスバ２２に対して所定の空隙３０を隔てて配置される。

所定の空隙３０は、少なくとも、ＡＣバスバ２２に対して鉛直方向上側に上方空隙３１と称する空隙と、ＡＣバスバ２２に対して鉛直方向下側に下方空隙３２と称する空隙と、を有する。この上方空隙３１及び下方空隙３２については、以下で詳述する。

続いて、冷却系５０について説明する。

本実施形態の冷却系５０は、筐体５１と、第１フィン５４と、第２フィン５５と、ファン５６と、を備える。

筐体５１は、電力変換装置１００の構成部品を収容する部材である。筐体５１は、冷却器５３とカバー５２とを有する。冷却器５３は、電力変換系１０のうち、特にパワーモジュール１４を冷却する水冷式の冷却器であり、箱型の形状を有している。また、冷却器５３の上面はカバー５２に閉塞されており、カバー５２の保有熱は冷却器５３への熱伝導によって放熱される。

第１フィン５４は、鉛直方向に延びる放熱部材であり、冷却器５３の壁面５３ａに取付けられている。この第１フィン５４は、冷却器５３の壁面５３ａのＸ軸方向に沿って複数設けられる放熱板により構成され、全体として櫛歯形状に形成されている。第１フィン５４は、筐体５１内部の空気の保有熱を、冷却器５３への熱伝導によって放熱する。また、第１フィン５４は冷却器５３によって低温状態に維持されている。

第２フィン５５は、カバー５２の鉛直方向下側に延設される放熱部材である。第２フィン５５は、電力変換系１０からの放射熱などの影響を受けにくいような、電力変換系１０から離間した位置に設けられている。この第２フィン５５もまた、第１フィン５４と同様に、カバー５２のＸ軸方向に沿って複数設けられる放熱板により構成され、全体として櫛歯形状に形成されている。第２フィン５５は、カバー５２を介して、筐体５１内部の空気の保有熱を冷却器５３に熱伝導させることにより、第２フィン５５の保有熱を放熱する。すなわち、第２フィン５５は冷却器５３によって低温状態に維持されている。

ファン５６は、筐体５１内部の空気の流れを発生させる軸流ファンなどの送風デバイスである。ファン５６は、パワーモジュール１４に固定されるとともに、図示しない配線を介して基板１３に接続され、コントローラ１２によって駆動制御される。また、本実施形態のファン５６は、後述の空隙３０へ空気を誘導することによって、後述の流れＦ１を形成する冷媒流形成手段を構成する。

続いて、図２から図４を参照して、本実施形態の流れＦ１について説明する。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。なお、図２のＩ−Ｉ断面図が上記説明に用いた図１である。また、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、図４は図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。

図２に示される流れＦ１は、ファン５６によって誘導される空気の流れを示している。流れＦ１として図示されるように、ファン５６は、筐体５１の内部に対流を発生させる。

具体的には、ファン５６は、筐体５１の内部の空気を、少なくとも上方空隙３１に誘導するような流れＦ１を形成する。図３を参照すると、ＡＣバスバ２２を構成するＵ相バスバ２２Ｕ、Ｖ相バスバ２２Ｖ、及びＷ相バスバ２２Ｗのそれぞれに対して、上方空隙３１及び下方空隙３２が形成されている。

この上方空隙３１の空気は、ＡＣバスバ２２において生じるジュール熱によって、蓄熱した状態となっている。また、一般に、温められた空気は鉛直方向上側に移動するため、上方空隙３１の空気の温度は、下方空隙３２の温度よりも高くなることが想定される。このため、上方空隙３１における蓄熱は電流センサ２８の昇温の主要因となる。

そこで、図１及び図２において流れＦ１ａとして示されるように、ファン５６は、空隙３０のうち、主として上方空隙３１へ空気を誘導することにより、流れＦ１ａを形成する。これにより、上方空隙３１の保有熱は流れＦ１ａの方向へ拡散する。なお、上方空隙３１と下方空隙３２とは連通しているため、空気は上方空隙３１に誘導されるとともに下方空隙３２にも誘導され、下方空隙３２の保有熱もまた流れＦ１ａの方向へ拡散する。

上記したように、上方空隙３１の温度は下方空隙３２の温度よりも高いため、ファン５６は、相対的に高温の上方空隙３１の保有熱を早く拡散することが望ましい。このため、本実施形態のファン５６は、下方空隙３２よりも上方空隙３１に近い位置に配置されている。

このように、ファン５６による送風によって、空隙３０の保有熱を拡散させる一方で、空隙３０に誘導された空気は、空隙３０の保有熱を吸熱することになる。したがって、空隙３０に誘導された空気の温度は、ファン５６から送り出された当初の空気の温度に対して、相対的に高い状態となっている。

一方、流れＦ１ａの下流に配置された第１フィン５４の温度は、空隙３０の保有熱を吸収した流れＦ１ａ上の空気の温度に対して相対的に低い温度である。流れＦ１ａに誘導されて昇温した空気は、ファン５６によって、第１フィン５４へ誘導される。また、図２に示されるように、第１フィン５４は、壁面５３ａのＸ軸方向に沿って複数並べられており、昇温した空気は、ファン５６によって、Ｘ軸に沿うような流れＦ１ｂに沿って誘導される。

流れＦ１ｂが形成されることによって、空気の保有熱は第１フィン５４における熱伝導によって放熱し、空気の温度が低下する。なお、この第１フィン５４は、空気の保有熱を吸熱するとともに、その熱を冷却器５３に伝達させることで低温状態に維持されている。

さらに、図１及び図４に示されるように、第２フィン５５は、発熱部品である電力変換系１０において生じる放射熱の影響を受けにくいような、電力変換系１０から離間した位置に配置されるとともに、冷却器５３と一体的に形成されている。このため、第２フィン５５の温度は、流れＦ１ｂ上の空気の温度よりも低い低温状態に維持されている。ファン５６は、流れＦ１ｂ上の空気が第２フィン５５へ向かうような、流れＦ１ｃを形成する。そして、流れＦ１ｃ上の空気の保有熱は、第２フィン５５への熱伝導により放熱する。ファン５６は、第２フィン５５により冷却された空気を、ファン５６に戻す。

このように、ファン５６によって、流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ１ｃからなる流れＦ１が形成される。ファン５６は、流れＦ１ａを形成することによって、少なくとも上方空隙３１の保有熱を拡散して電流センサ２８の温度上昇を抑制する。また、低温状態の第１フィン５４及び第２フィン５５が空気の流れＦ１上に配置されることによって、流れＦ１ａにおいて昇温した空気を冷却する。これにより、常に冷却された状態の空気が、筐体５１の内部を循環するため、結果として電流センサ２８の温度上昇が抑制される。

なお、本実施形態では、送風デバイスとしてのファン５６を一つのみ設ける構成を説明した。しかしながら、流量を調節するための流量調節手段としての送風デバイスが、ファン５６とは別に設けられていてもよい。例えば、もう一つの送風デバイスを、ファン５６と空隙３０との間に配置し、空隙３０へ誘導する空気の流量を調節してもよい。

また、本実施形態のファン５６は軸流ファンに代えて、遠心式のファンが設けられてもよい。さらに、本実施形態の水冷式の冷却器５３に代えて、空冷式又は油冷式などの他の冷却方式を用いた冷却器が設けられてもよい。

上記実施形態における作用及び効果を以下に説明する。

本実施形態の電力変換装置１００は、電力を調節するパワーモジュール１４を備える電力変換装置である。電力変換装置１００は、外部機器とパワーモジュール１４とを接続するＡＣバスバ２２と、ＡＣバスバ２２に対して空隙３０を介して設けられた、ＡＣバスバ２２の電流値を検出する電流センサ２８と、空隙３０に誘導する空気（冷媒）の流れを形成する冷媒流形成手段と、を備える。

本実施形態によれば、空気を空隙３０に誘導するための流れＦ１ａが形成されることで、ＡＣバスバ２２において生じる熱による空隙３０の保有熱を放熱することができる。したがって、電流センサ２８の温度上昇を抑制することが可能である。

また、本実施形態の冷媒流形成手段によれば、冷媒によってＡＣバスバ２２において生じる熱を放熱することができるので、ＡＣバスバ２２と冷却器５３との間の伝熱効率を上げるための放熱シートなどの別部材を設けることなく、電流センサ２８の温度を下げることができる。これにより、電力変換装置１００の製造工程において、放熱シートの組み付けなどの手作業による組み付け工程を省略することができるため、生産性が向上する。

また、本実施形態によれば、電力変換装置１００は、空隙３０が、ＡＣバスバ２２の鉛直方向上側の上方空隙３１と、ＡＣバスバ２２の鉛直方向下側の下方空隙３２と、を含み、上方空隙３１の空気の流量を下方空隙３２の空気の流量より高めるファン（流量調節手段）５６をさらに備える。

一般に、暖められた空気は比重が軽くなり、鉛直方向上側に移動しやすい。このため、電流センサ２８のうち、ＡＣバスバ２２に対して鉛直方向上側が暖められた空気の受熱の影響を受けやすい。本実施形態では、空隙３０のうち上方空隙３１の空気の流量を、下方空隙３２の空気の流量よりも高めることにより、上方空隙３１の保有熱の拡散を早め、電流センサ２８の温度をより効率的に下げることができる。

また、本実施形態の流量調節手段は、下方空隙３２よりも上方空隙３１に近い位置に配置されるファン（送風デバイス）５６により実現される。

上記したように、電流センサ２８のうち、ＡＣバスバ２２に対して鉛直方向の上側が受熱の影響を受けやすい。このため、鉛直方向下側の下方空隙３２よりも鉛直方向上側の上方空隙３１に近い位置にファン５６（より詳細にはファン５６の送風口）を配置することによって、下方空隙３２に対する上方空隙３１の空気の流量を高めることができる。これにより、上方空隙３１側の電流センサ２８の温度上昇をより確実に抑制することが可能となる。

また、本実施形態の電力変換装置１００は、空気の流れＦ１上に配置された第１フィン（冷却フィン）５４をさらに備える。

特に、本実施形態の第１フィン５４は、流れＦ１上における空隙３０の下流であり、かつ筐体５１の内部に存在する電力変換系１０の発熱部品からの放射熱の影響を受けにくい位置に設けられることによって低温状態に維持されている。流れＦ１ａによって誘導された空気は、その後、流れＦ１ｂ，Ｆ１ｃへ誘導される。このように、流れＦ１ａにおいて昇温した空気は、第１フィン５４及び第２フィン５５によって冷却される。そして、冷却された空気は、筐体５１内部を循環しながら冷却され続けて空隙３０に戻るため、結果として効率的に電流センサ２８の温度上昇を抑制することができる。

また、本実施形態の第２フィン５５（冷却フィン）は、冷媒の流れ方向上の電流センサ２８と電力変換装置１００を構成する発熱部品との間であって、かつ、ＡＣバスバ（バスバ）２２と発熱部品との間に配置される。

ここにいう電力変換装置１００を構成する発熱部品とは、例えば基板１３及びコントローラ１２などの電力変換装置１００の機能を実現するために電力変換装置１００に設けられる部品であって、専用の冷却装置を有しない部品である。本実施形態の第２フィン５５は、電流センサ２８と発熱部品との間であって、かつ、ＡＣバスバ２２と発熱部品との間に配置されることによって、これらの発熱部品から電流センサ２８への熱の影響を抑制することができる。これにより、効率的に電流センサ２８の温度を低下させることができる。

また、本実施形態の冷媒流形成手段は、空隙３０に空気を供給するように配置されたファン（送風デバイス）５６により実現される。

これにより、電力変換装置１００に対するボルト固定やハーネス接続などの既存の電力変換装置１００の組立工程と併せて、ファン５６を空隙３０に空気を供給可能な位置に配置するという簡素な方法によって冷媒流形成手段を構成することができる。特に、基板１３や他部品のハーネスの組付け工程において、ファン５６のハーネス及びボルトの組み付けも一体化可能である。このため、冷却用の伝熱シートなどの機械的に組み付けできない部品を手作業で組み付ける工程を省略することができ、電力変換装置１００の生産性を向上することが可能となる。

特に、ファン５６を用いることで、筐体５１の内部において強制的に対流を発生させることができるので、電流センサ２８の温度上昇を抑制する効果がより向上する。このため、電力変換装置１００が外気を取り込むことが難しい形状の筐体５１に収容されている場合においても、電流センサ２８の温度上昇をより好適に抑制することができる。

（第２の実施形態）
次に、図５及び図６を参照して、第２の実施形態に係る電力変換装置１００について説明する。なお、以下の各実施形態において、第１の実施形態と同様の構成には同一の符号を付すとともに説明を省略する。

図５は、第２の実施形態に係るＡＣバスバ２２及び空隙３０の断面の側面図である。また、図６は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。

本実施形態の電力変換装置１００では、空隙３０を構成する上方空隙３１及び下方空隙３２の寸法に特徴を有する。具体的には、上方空隙３１の体積が下方空隙３２の体積よりも大きくなるように、空隙３０が構成されている。本実施形態の空隙３０は、一例として、上方空隙３１の鉛直方向の長さＣ１が、下方空隙３２の鉛直方向の長さＣ２よりも長くなるように構成されている。

このように、上方空隙３１と下方空隙３２とが異なる体積を有するように設計することによって、上方空隙３１と下方空隙３２とのそれぞれに誘導される空気の抵抗を異なる抵抗とすることができる。これにより、上方空隙３１と下方空隙３２に誘導される空気の流量を調節することができる。

本実施形態の長さＣ１は長さＣ２よりも長いため、上方空隙３１の体積は下方空隙３２の体積よりも大きい。このため、上方空隙３１に誘導される空気の流量は、下方空隙３２に誘導される空気の流量よりも高い値となる。

なお、本実施形態では上方空隙３１の鉛直方向の長さＣ１と下方空隙３２の鉛直方向の長さＣ２とを設計することによって、体積の大小関係を定めている。しかしながら、長さＣ１，Ｃ２の設計以外の方法、例えば上方空隙３１と下方空隙３２との形状を異なる形状とすることなどによっても、上方空隙３１と下方空隙３２の体積の大小関係が定められてもよい。

本実施形態の流量調節手段は、上方空隙３１の体積が下方空隙３２の体積よりも相対的に大きく形成されることにより実現される。

本実施形態によれば、上方空隙３１に誘導される空気の抵抗が下方空隙３２の空気の抵抗よりも小さくなるので、上方空隙３１の流量は下方空隙３２の流量よりも高くなる。これにより、空隙３０に誘導される空気の流量が調節される。また、上記したように、下方空隙３２よりも相対的に保有熱の大きい上方空隙３１の空気の流量を増加させることができるため、電流センサ２８の温度上昇を効率的に抑制することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る電力変換装置１００について説明する。

図７は、第３の実施形態を適用した図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。また、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。

図７に示されるように、本実施形態のＡＣバスバ２２の略中央にはスリット２７が形成されている。このスリット２７は、図示されるように空気が誘導される方向としての流れＦ１ａと略平行に延びるように形成されている。また、ＡＣバスバ２２は、電流の方向に直交する方向における略中央部において発熱量が最も大きいことが判明している。このため、ＡＣバスバ２２の上記略中央部にスリット２７が形成されることにより、より効率的に電流センサ２８の温度上昇を抑制することができる。

また、スリット２７が流れＦ１ａと略平行に延びるように形成される。これにより、空隙３０に誘導される空気とＡＣバスバ２２との間の接触による抵抗が低下するため、空気の流速をより向上させることができる。

さらに、本実施形態では、電流の方向と平行なＹ軸に沿って延びるようにスリット２７が形成されている。これにより、スリット２７を形成することによるＡＣバスバ２２の電流方向の断面積の減少を最小化することができ、当該スリット２７を設けることによるＡＣバスバ２２の電流路としての機能への悪影響を低減することができる。

本実施形態の電力変換装置１００は、ＡＣバスバ２２に空気の流れの方向と略平行に延在して形成されるスリット２７をさらに備える。

これにより、空隙３０に誘導される空気の流速、すなわち流れＦ１ａ上の空気の流速を高める構成を、スリット２７を形成するという簡易な方法で実現することができる。これにより、スリット２７が形成されない場合と比較してより効率的に電流センサ２８の温度上昇を抑制することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。本実施形態の電力変換装置１００は、第１の実施形態の電力変換装置１００の内部に、電流センサ２８の温度を検出する図示しない温度センサをさらに備えている。

本実施形態の温度センサは、例えば電流センサ２８に設けられている。温度センサは、電流センサ２８の温度としての検出温度を定常的に検出する。温度センサによって検出された検出温度は、コントローラ１２に送信される。

図９Ａ及び図９Ｂを参照して、本実施形態におけるファン５６の制御方法について説明する。図９Ａは、本実施形態に係るファン５６の駆動力を示す図である。また、図９Ｂは、本実施形態に係るファン５６の制御方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１０において、コントローラ１２は、温度センサが検出した電流センサ２８の温度を検出温度として受信する。

ステップＳ１１において、コントローラ１２は、受信した検出温度が始動温度Ｔ１を超えるか否かを判定する。コントローラ１２は、検出温度が始動温度Ｔ１を超えると判定するまではファン５６を停止状態に維持する。一方、コントローラ１２は、検出温度が始動温度Ｔ１を超えると判定すると、ファン５６を始動温度Ｔ１に応じてあらかじめ定められた基本駆動力によって始動させ、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、コントローラ１２は、検出温度に応じて、例えば図９Ａに示されるように、検出温度が規定温度Ｔ２に達するまで、検出温度の増加に応じてファン５６の駆動力を上記基本駆動力から上昇させる。

そして、ステップＳ１３において、コントローラ１２は、検出温度が規定温度Ｔ２に達したと判定すると、ファン５６を最大駆動力で駆動させる。

このように、本実施形態のコントローラ１２は、温度センサによる電流センサ２８の検出温度が始動温度Ｔ１を超えた場合ファン５６を始動させ、温度の上昇に応じて駆動力、すなわち空気の供給量を増加させる。

なお、上記の電流センサ２８に設けられた温度センサの検出温度の代わりに、基板１３、平滑コンデンサ１６、及びＡＣバスバ２２の何れかに設けられた温度センサにおける検出温度が用いられてもよい。または、電力変換装置１００の温度、又は、電力変換装置１００を用いた車両制御システムなどで測定された温度から推定された推定温度が用いられてもよい。推定温度としては、例えば、冷却器５３の冷却水温度と、駆動モータの回転数と、駆動トルクと、から演算した電流センサ２８の温度が用いられてもよい。

本実施形態の電力変換装置１００は、電流センサ２８の温度を検出又は推定する温度センサと、温度センサの温度に応じて空気の供給量を変更するようにファン（送風デバイス）５６を操作するコントローラ（制御装置）１２と、をさらに備える。

本実施形態によれば、ファン５６の出力が、電流センサ２８の検出温度に応じて制御されるので、電流センサ２８の冷却の要求に応じて空隙３０への空気の流れを生成することができる。特に、電力変換装置１００の使用環境が低温である場合には、電流センサ２８の温度上昇を抑制する必要がないため、ファン５６を作動させないようにしている（図９Ａ）。これにより、電力変換装置１００の消費電力を低減することが可能となる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る電力変換装置１００について説明する。

図１０は、第５の実施形態に係る電力変換装置１００の全体構成の一例を示す断面図である。また、図１１は図１０のＸ−Ｘ断面図である。本実施形態の電力変換装置１００は、壁面５３ａに第１通風孔６０が形成され、また壁面５３ｂに第２通風孔６２が形成されている。

図１１に示されるように、一例として、第２通風孔６２はＸ軸上においてＤＣコネクタ２４とは異なる位置に形成される。したがって、本実施形態の第１ＤＣバスバ１８と第２ＤＣバスバ２０とは、平滑コンデンサ１６に対してＹ軸上のずれた位置に接続されている。

また、特に図１１のＸＩ−ＸＩ断面図である図１２に示されるように、本実施形態のカバー５２には、鉛直方向に延びる第２フィン５５が設けられている。この第２フィン５５は、第１実施形態と同様にＸ軸方向に複数設けられている。また、第２フィン５５は、冷却器５３によって低温状態に維持されている。

続いて、本実施形態の流れＦ２について説明する。

図１０及び図１１に示される本実施形態の流れＦ２は、第１通風孔６０から第２通風孔６２に向かって誘導される空気の対流により形成される。この対流は、例えば車両の走行風によって引き起こされる。

具体的には、本実施形態の電力変換装置１００を搭載した車両がＹ軸方向に進行するとき、第２通風孔６２に対して空気が誘導されて、流れＦ２ａが形成される。流れＦ２ａでは、空気は平滑コンデンサ１６の抵抗を受けて上方へ誘導され、流れＦ２ｂが形成される。

流れＦ２ｂの方向へ誘導される空気は、流れＦ２ｂ上において、電力変換系１０からの放射熱を受けることにより高温状態となる。言い換えると、流れＦ２ｂ上の空気は、電力変換系１０のうち、特に平滑コンデンサ１６及びパワーモジュール１４の熱を吸熱しながら誘導される。

一方、第２フィン５５は、冷却器５３により冷却されて低温状態を維持している。筐体５１内部の上方の高温の空気は、第２フィン５５に向かって誘導されると、第２フィン５５の抵抗を受けて下降し、少なくとも上方空隙３１に流入するような流れＦ２ｃが形成される。

流れＦ２ｃによって上方空隙３１に誘導される空気は、上方空隙３１を通過する際に上方空隙３１の保有熱を吸熱する。これにより、上方空隙３１を隔てて配置される電流センサ２８の温度上昇が抑制される。

本実施形態によれば、以下の作用及び効果を奏する。

本実施形態の電力変換装置１００は、電力変換装置１００の構成部品を収容する筐体５１をさらに備え、冷媒流形成手段は、筐体５１に形成された第１通風孔６０及び第２通風孔６２により実現される。

これにより、既存の筐体５１に対して孔を設けるという簡易な方法で冷媒流供給手段を実現することができる。また、本実施形態によれば、パワーモジュール１４及び平滑コンデンサ１６を冷却することもできるので、筐体５１の内部で流れる空気の温度を全体的に低下させ、電流センサ２８の温度上昇を抑制する効果を高めることができる。

また、第１の実施形態と比較した効果として、空隙３０に空気を供給するためのファン５６の設置が必須ではない点において、第１の実施形態よりも相対的に低コスト、すなわち生産性の高い電力変換装置１００を提供することが可能となる。

本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されない。すなわち、上記各実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変形することが可能である。

例えば、上記第２の実施形態から第４の実施形態のいずれかの構成を、第５の実施形態にも適用してもよい。

また、第１の実施形態のファン５６と上方空隙３１との間に、整流部を設けてもよい。この整流部は、ファン５６からの空気を上方空隙３１へ誘導するように、例えば傾斜面を有するガイドが設けられてもよい。または、上記三つの空隙３０、特に、ファン５６とＸ軸上の異なる位置に配置されているＵ相バスバ２２Ｕ及びＷ相バスバ２２Ｗの二つの空隙３０に対しても空気が誘導されるように、電流センサ２８にダクトが設けられてもよい。

さらに、第１の実施形態において、ファン５６はパワーモジュール１４に対して直立した状態で取り付けられている。しかしながら、ファン５６は、ファン５６の送風口が空隙３０に向けて傾斜するように取り付けられてもよい。

また、第３の実施形態のスリット２７は、空隙３０内に設けられてもよい。スリット２７が空隙３０内に設けられることによって、空隙３０に誘導される空気の流量を増加させることができる。

また、他の変形例として、第５の実施形態の空隙３０近傍の上流にファンなどの送風デバイスがさらに設けられてもよい。これにより、空隙３０の空気の流速がより高められるため、電流センサ２８の冷却の効果を高めることができる。さらに、第５の実施形態では、一例として、車両の走行風を送風源として、空気が筐体５１の内部へ誘導される構成が示されている。しかしながら、電力変換装置１００の外部に適切な送風源が無い場合を想定して、筐体５１の外側に、第２通風孔６２を介して筐体５１内に空気を誘導するブロアをさらに取り付けてもよい。

また、上記各実施形態において、冷却媒体は空気であるものとして説明した。しかしながら、冷却媒体は空気に限らず他の冷却ガスであってもよい。この冷却ガスは、例えば電力変換装置１００の外部に設けられるタンクから供給されてもよい。さらに、上記各実施形態の電力変換系１０は、直流−交流電力変換装置としてのパワーモジュール１４に限らず、昇圧コンバータなど、その他の発熱部品であってもよい。

１００ 電力変換装置
１４ パワーモジュール
２２ バスバ
３０ 空隙
Ｆ１ 流れ
Ｆ２ 流れ

Claims (10)

1. 電力を調節するパワーモジュールを備える電力変換装置であって、
   外部機器と前記パワーモジュールとを接続するバスバと、
   前記バスバに対して空隙を介して設けられた、前記バスバの電流値を検出する電流センサと、
   前記空隙に誘導する冷媒の流れを形成する冷媒流形成手段と、を備える、
   電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記冷媒流形成手段は、前記空隙に前記冷媒を供給するように配置された送風デバイスにより実現される、
   電力変換装置。
3. 請求項２に記載の電力変換装置であって、
   前記電流センサの温度を検出又は推定する温度センサと、
   前記温度センサの温度に応じて前記冷媒の供給量を変更するように前記送風デバイスを操作する制御装置と、を備える、
   電力変換装置。
4. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記電力変換装置の構成部品を収容する筐体をさらに備え、
   前記冷媒流形成手段は、前記筐体に形成された通風孔により実現される、
   電力変換装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電力変換装置であって、
   前記冷媒の流れ上に配置された冷却フィンをさらに備える、
   電力変換装置。
6. 請求項５に記載の電力変換装置であって、
   前記冷却フィンは、前記冷媒の流れ上における、前記電流センサと前記電力変換装置を構成する発熱部品との間であって、かつ、前記バスバと前記発熱部品との間に配置される、
   電力変換装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の電力変換装置であって、
   前記空隙は、前記バスバの鉛直方向上側の上方空隙と、前記バスバの鉛直方向下側の下方空隙を含み、
   前記上方空隙の前記冷媒の流量を前記下方空隙の前記冷媒の流量より高める流量調節手段をさらに備える、
   電力変換装置。
8. 請求項７に記載の電力変換装置であって、
   前記流量調節手段は、前記下方空隙よりも前記上方空隙に近い位置に配置される送風デバイスにより実現される、
   電力変換装置。
9. 請求項７又は請求項８の何れか一項に記載の電力変換装置であって、
   前記流量調節手段は、前記上方空隙の体積が前記下方空隙の体積よりも相対的に大きく形成されることにより実現される、
   電力変換装置。
10. 請求項１から請求項９の何れか一項に記載の電力変換装置であって、
    前記バスバに前記冷媒の流れの方向と略平行に延在して形成されるスリットをさらに備える、
    電力変換装置。

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