JP2024072690A - 電源モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】冷却流路形状の設計自由度を高めながら組付性を向上させた電源モジュールを提供する。
【解決手段】電源モジュール１００は、複数の電子部品２２ｂ，２２ｃで構成された電子回路２２を駆動させるドライブ基板２０と、複数の電子部品２２ｂ，２２ｃが配置され、冷却流体が内部に流通する冷却プレート５０と、第１ハウジング１０１と当該第１ハウジング１０１に対向する第２ハウジング１０２とを有し、ドライブ基板２０を収容するハウジング１０と、を備え、冷却プレート５０の両端部に形成された冷却流体の流入口５１と流出口５２は、第１ハウジング１０１と第２ハウジング１０２との割面１０１ｂ，１０２ｂに挟持されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、電源モジュールに関する。

従来、コンバータ回路等の電子回路と電子回路を制御する制御基板とを、冷却隔壁で区画した上部ケースと下部ケースとに収容した電源モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電源モジュールは、電子回路と制御基板とを同一のケースに収容することにより、小型化を図っている。

特許文献１に記載の電源モジュールは、ケース本体の側面に冷却水の流入口と流出口とを一体形成しており、電子回路を上部ケース、制御基板を下部ケースに収容した状態で、上部ケースに上蓋を固定し、下部ケースに下蓋を固定している。また、冷却隔壁は、複数の仕切板に隔壁カバーを設けて構成されている。

国際公開第２０１５／１３３２０１号公報

特許文献１に記載の電源モジュールは、冷却水の流入口と流出口をケース本体と一体形成しているため、冷却隔壁の冷却流路が複数の仕切板で形成されることとなり、流路形状の設計自由度が低く、組付性に問題があった。

そこで、冷却流路形状の設計自由度を高めながら組付性を向上させた電源モジュールが望まれている。

本発明に係る電源モジュールの特徴構成は、複数の電子部品で構成された電子回路を駆動させるドライブ基板と、複数の前記電子部品が配置され、冷却流体が内部に流通する冷却プレートと、第１ハウジングと当該第１ハウジングに対向する第２ハウジングとを有し、前記ドライブ基板を収容するハウジングと、を備え、前記冷却プレートの両端部に形成された前記冷却流体の流入口と流出口は、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの割面に挟持されている点にある。

本構成では、電子回路を駆動させるドライブ基板と、複数の電子部品が配置された冷却プレートとを設け、冷却プレートの内部を流通する冷却流体により、複数の電子部品を冷却している。このため、冷却プレートに流通する冷却流体により、複数の電子部品を効率的に冷却することが可能となる。

また、本構成における冷却プレートは、冷却流体の流入口と流出口が形成された両端部が、第１ハウジングと第２ハウジングの割面に挟持されている。このため、冷却プレートの内部に形成される冷却流路を冷却プレート単体で設計することが可能となり、流路形状の設計自由度が高い。しかも、冷却流体の流入口と流出口が形成された冷却プレートの両端部を第１ハウジングと第２ハウジングの割面に挟持しているため、第１ハウジング、冷却プレート、第２ハウジングの順番で組み付ければよく、組付性を担保できる。

このように、冷却流路形状の設計自由度を高めながら組付性を向上させた電源モジュールとなっている。

他の特徴構成は、前記冷却プレートが一体形成されており、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングは前記割面でボルト締結されている点にある。

本構成のように、前記第１ハウジング、冷却プレート及び第２ハウジングが割面でボルト締結されていれば、第１ハウジング、冷却プレート、第２ハウジングの順番で設置した後、ボルト締結するだけで電源モジュールを完成させることができる。

他の特徴構成は、前記冷却プレートの両面には前記電子部品が固定されている点にある。

本構成のように、冷却プレートの両面に電子部品が固定されていれば、電子部品の冷却効率が高まり、第１ハウジング、電子部品を含む冷却プレート、第２ハウジングの順番で組み付ければよく、組付性を担保できる。

他の特徴構成は、前記第２ハウジングは、前記流入口と前記流出口に接続された流路の一部が形成された冷却マニホールドである点にある。

本構成のように、第２ハウジングを単なる蓋で構成するのではなく、流路マニホールドで形成すれば、冷却流路の配管引き回しを抑制することができ、更なるコンパクト化を図ることが可能となる。

他の特徴構成は、複数の前記電子部品のうち、発熱量の相対的に大きい前記電子部品が前記第２ハウジングに収容されている点にある。

本構成のように、発熱量の相対的に大きい電子部品が冷却マニホールドの側となる第２ハウジングに配置されていれば、冷却プレートからの放熱だけでなく、冷却マニホールドからも放熱することが可能となり、冷却効率を高めることができる。

第１実施形態に係る電源モジュールを含む冷却システムの回路構成図である。 電源モジュールの分解斜視図である。 電源モジュールの縦断面図である。 図３のＢ部拡大図である。 図２のＶ－Ｖ線矢視断面図である。 第２実施形態に係る電源モジュールの部分縦断面図である。 第３実施形態に係る電源モジュールの部分縦断面図である。 電源モジュールの部分拡大平面図である。 図８のＩＸ－ＩＸ矢視断面図である。

以下、本発明に係る電源モジュールの実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に記載される実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。

〔冷却回路の構成〕
図１に示されるように、本実施形態に係る電源モジュール１００を含む冷却回路Ａは、冷却流体により、電源モジュール１００を冷却している。冷却流体とは、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）等の冷却水、パラフィン系等の絶縁油、又はハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）やハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）等の冷媒である。本実施形態では、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）等の冷却水やフッ素系不活性液体等の電気絶縁性の高い液体を用いることが好ましく、冷却水又は絶縁油で構成される冷却液でもよい。冷却回路Ａは、外部からの電力でバッテリ（不図示）を充電する車両に搭載されている。

冷却回路Ａは、電源モジュール１００、水冷コンデンサ１、オイルクーラ２、ウォータポンプ３、三方弁４、ラジエータ５とで構成されている。電源モジュール１００を冷却することにより加熱された冷却流体は、電源モジュール１００から流出した後、水冷コンデンサ１で冷媒と熱交換されて加熱され、その後オイルクーラ２で潤滑油と熱交換されて更に加熱される。その後、冷却流体は、ウォータポンプ３で圧送され、三方弁４によりラジエータ５に送られる場合とラジエータ５に送られない場合とに切替えられる。冷却流体がラジエータ５に送られた場合には、冷却流体はラジエータ５で冷却され、再度電源モジュール１００に流入する。冷却流体がラジエータ５に送られない場合には、冷却流体は冷却されることなく、加熱された状態で再度電源モジュール１００に流入する。

〔第１実施形態〕
〔電源モジュールの構成〕
第１実施形態に係る電源モジュール１００は、図２に示されるように、少なくともＯＢＣ（On Board Charger）基板２０（トライブ基板の一例）と、モータ駆動基板３０（ドライブ基板の一例）と、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０を制御する制御基板４０とをハウジング１０に収容して構成されている。電源モジュール１００は、第１空間１１を有している。ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０と制御基板４０はそれぞれ別の基板で、互いに平行な姿勢で第１空間１１に収容されている。図３は、ＯＢＣ基板２０（モータ駆動基板３０、制御基板４０）の板面に垂直な方向で切断した断面を示している。以下、ＯＢＣ基板２０の板面に垂直な方向を「垂直方向」と称する。また、図３における、垂直方向に沿うＯＢＣ基板２０、モータ駆動基板３０から制御基板４０を見た方向を「上方向」、「上側」等と称し、制御基板４０からＯＢＣ基板２０、モータ駆動基板３０を見た方向を「下方向」、「下側」等と称する。

ハウジング１０は、第１空間１１と区画された第２空間１２及び第３空間１３を有している。第１空間１１に対して、第２空間１２と第３空間１３は下側に位置している。第２空間１２にはモータ駆動基板３０により駆動されるモータ６が収容され、第３空間１３にはモータ６の回転を減速して出力するギア機構７が収容されている。ハウジング１０は、第１空間１１の上側に開口１０ａを有しており、ＯＢＣ基板２０、モータ駆動基板３０、制御基板４０、及び冷却プレート５０は、開口１０ａから第１空間１１内に収容される。開口１０ａは蓋１４（図２参照）により閉じられており、第１空間１１は閉空間になっている。第２空間１２は、側方からモータ６を収容しており、不図示のボルトで締結されたモータカバー１５で閉じられて閉空間になっている。モータ６からは回転軸に沿って両側にモータシャフト６ａが延出しており、一方のモータシャフト６ａはモータカバー１５を貫通してハウジング１０の外部に露出している。他方のモータシャフト６ａは、第３空間１３にまで貫通している。第３空間１３は、側方からギア機構７を収容しており、不図示のボルトで締結されたギアカバー１６で閉じられて閉空間になっている。ギア機構７には、第２空間１２から延出した他方のモータシャフト６ａが連結され、モータ６の回転がモータシャフト６ａを介して入力される。ギア機構７は、モータ６の回転を減速させてギアシャフト７ａから出力している。ギアシャフト７ａは、ギアカバー１６を貫通してハウジング１０の外部に露出している。

ＯＢＣ基板２０には、電力変換器２２（電子回路の一例）が搭載されている。電力変換器２２には、少なくとも外部から入力された交流を直流に変換するＡＣ－ＤＣコンバータ、及び直流電圧を不図示のバッテリの充電に適した直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータが含まれている。ＡＣ－ＤＣコンバータ及びＤＣ－ＤＣコンバータの構成は公知であるため、詳細な説明は省略する。

モータ駆動基板３０には、電力変換器３２（電子回路の一例）が搭載されている。電力変換器３２には、少なくともモータ６を駆動する駆動電流を制御するインバータが含まれている。インバータの構成は公知であるため、詳細な説明は省略する。また、制御基板４０には、電力変換器２２及び電力変換器３２を制御する制御回路４１が搭載されている。

電力変換器２２のＡＣ－ＤＣコンバータ及びＤＣ－ＤＣコンバータには発熱部品２２ａ（電子部品の一例）が含まれており、電力変換器３２のインバータには発熱部品３２ａ（電子部品の一例）が含まれている。電力変換器２２に含まれる発熱部品２２ａの例としては、リアクトル２２ｂ（電子部品の一例）、トランス２２ｃ（電子部品の一例）、ダイオード（電子部品の一例）、スイッチング素子（電子部品の一例）等が挙げられる。電力変換器３２に含まれる発熱部品３２ａの例としては、ダイオード（電子部品の一例）やスイッチング素子（電子部品の一例）が挙げられる。これらの電子部品は高さが異なっている。

本実施形態においては、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０とは垂直方向で同じ高さに位置している。そして制御基板４０は、垂直方向に沿って見たときに（垂直方向視）、ＯＢＣ基板２０及びモータ駆動基板３０と重複するように配置されている。ＯＢＣ基板２０と制御基板４０との接続、及びモータ駆動基板３０と制御基板４０との接続には、基板対基板用コネクタ４２が用いられている。以下、基板対基板用コネクタ４２を、単にコネクタ４２と称する。本実施形態においては、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０とは垂直方向に対して同じ高さに位置しているので、一種類のコネクタ４２を二個用いてＯＢＣ基板２０と制御基板４０との接続、及びモータ駆動基板３０と制御基板４０との接続を行うことができる。このように構成することで、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０とに対する制御基板４０の組付けが容易になると共に、種類の異なるコネクタを用いる必要が無いので、組立性にも優れている。

〔冷却プレート〕
ハウジング１０の第１空間１１には、電力変換器２２の発熱部品２２ａ及び電力変換器３２の発熱部品３２ａを冷却する冷却プレート５０が収容されている。冷却プレート５０は、アルミ等の熱伝導率の高い金属からなり、板状の下プレート５０ａと上プレート５０ｂとを溶着等の方法により接合することにより一体形成されている。冷却プレート５０は、内部（下プレート５０ａと上プレート５０ｂとの間）に空間が形成されており、その空間を冷却流体が流通する。発熱部品２２ａはＯＢＣ基板２０の下側の面に実装され，発熱部品３２ａはモータ駆動基板３０の下側の面に実装されている。そして、発熱部品２２ａと発熱部品３２ａは、いずれも冷却プレート５０に当接するように配置されており、発熱部品２２ａ，３２ａと冷却流体との間で熱交換を行うことにより、発熱部品２２ａ，３２ａの温度を低下させると共に、冷却流体の温度を上昇させる。発熱部品２２ａと発熱部品３２ａが、いずれも冷却プレート５０に固定されて配置されていてもよい。

上述したように、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０とは垂直方向に対して同じ高さに位置している。これを実現するために、本実施形態の電源モジュール１００は高さ調整機構を備えている。具体的には、ＯＢＣ基板２０に対向する箇所（垂直方向視でＯＢＣ基板２０と重複する箇所）における垂直方向の流路高さＨ１と、モータ駆動基板３０に対向する箇所（垂直方向視でモータ駆動基板３０と重複する箇所）における垂直方向の流路高さＨ２とを異ならせることである。本実施形態では、流路高さＨ１よりも流路高さＨ２の方が大きい。すなわち、本実施形態の高さ調整機構とは、冷却プレート５０の流路高さＨ１，Ｈ２を対向する基板に応じて異ならせることである。

本実施形態では、冷却プレート５０を構成する下プレート５０ａと上プレート５０ｂにおいて、下プレート５０ａは平板状であるが、上プレート５０ｂは、ＯＢＣ基板２０に対応する箇所とモータ駆動基板３０に対応する箇所とで高さが異なっている。具体的には、上プレート５０ｂのうちモータ駆動基板３０に対応する箇所の高さが、ＯＢＣ基板２０に対応する箇所の高さよりも、下プレート５０ａに対して高くなっている。上述したように、ＯＢＣ基板２０の電力変換器２２で用いられる発熱部品２２ａと、モータ駆動基板３０の電力変換器３２で用いられる発熱部品３２ａは、いずれも冷却プレート５０の上プレート５０ｂに当接させることにより冷却している。すなわち、電力変換器２２の発熱部品２２ａは実装高さが高く、モータ駆動基板３０の電力変換器３２の発熱部品３２ａは実装高さが低い。

このため、本実施形態の上プレート５０ｂは、発熱部品２２ａの実装高さと発熱部品３２ａの実装高さとの差に相当する分だけ、流路高さＨ２の高さを流路高さＨ１よりも高くしている。これにより、高背の発熱部品２２ａと低背の発熱部品３２ａとを共に上プレート５０ｂに当接させた状態で、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０の垂直方向の高さを揃えることができる。

また、一般に、モータ駆動基板３０の電力変換器３２の発熱部品３２ａの発熱量の方が、ＯＢＣ基板２０の電力変換器２２の発熱部品２２ａの発熱量よりも相対的に大きい。そのため、発熱部品３２ａが当接する流路高さＨ２を発熱部品２２ａが当接する流路高さＨ１よりも高くすることにより、発熱部品３２ａが当接する箇所における冷却流体の流路断面積を、発熱部品２２ａが当接する箇所における冷却流体の流路断面積よりも大きくすることができる。これにより、発熱部品３２ａを効率よく冷却することができる。

冷却プレート５０の流路５３は、垂直方向視で図５に示されるように配置されている。本実施形態においては、冷却プレート５０における冷却流体の流入口５１から冷却流体が流入すると、上流側でまずＯＢＣ基板２０の電力変換器２２の発熱部品２２ａに対応する箇所を流通し、その後下流側でモータ駆動基板３０の電力変換器３２の発熱部品３２ａに対応する箇所を流通して流出口５２から流出する。すなわち、冷却流体は、相対的に発熱量の小さい発熱部品２２ａを最初に冷却した後、相対的に発熱量の大きい発熱部品３２ａを冷却する。もし、冷却流体が最初に発熱部品３２ａを冷却し、その後発熱部品２２ａを冷却するような流路構成であれば、冷却流体は発熱部品３２ａの冷却で十分加熱されてしまうため、発熱部品２２ａを十分冷却することができない。しかし、発熱部品２２ａを冷却した後に発熱部品３２ａを冷却するように流路５３を構成することにより、冷却流体は発熱部品２２ａ，３２ａのいずれをも効率よく冷却することができる。

また、流路５３のうち、発熱部品３２ａと対向する下流側においては、流路５３に複数の突起５４が形成されている。突起５４は、上プレート５０ｂ、下プレート５０ａの少なくとも一方に、冷却流体の流通を妨げるように外側から内側に向かって突出するように形成されている。突起５４は球欠状を有し、冷却流体の流通方向に対して千鳥状になるように配置されている。例えば、下プレート５０ａに突起５４を配置した場合、突起５４により下プレート５０ａに近い側の水が上プレート５０ｂの側に持ち上げられて渦が発生する。これにより、上プレート５０ｂに近い側の冷却流体と下プレート５０ａに近い側の冷却流体とが混じり合って、上プレート５０ｂに近い側の水温を低下させることができる。水温の下がった上プレート５０ｂに近い側の冷却流体は熱をより多く吸収できるので、発熱部品３２ａの温度をより低下させることができる。

図３、図５に示されるように、上プレート５０ｂには、メタルベース基板２３が配置されている。メタルベース基板２３には、後述するフィルムコンデンサ４３と不図示のバッテリからの直流流電圧が入力される接続端子２４が取付けられている。

〔フィルムコンデンサ〕
上述したように、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０とは別基板である。本実施形態においては、図２に示されるように、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０との間にフィルムコンデンサ４３（電子部品の一例）が配置されている。フィルムコンデンサ４３は、電力変換器３２のインバータの平滑用と、電力変換器２２のＤＣ－ＤＣコンバータの二次側の平滑用の両方に用いられる。すなわち、フィルムコンデンサ４３は二種類の平滑の用途を兼ねている。

フィルムコンデンサ４３は、垂直方向で、冷却プレート５０の上プレート５０ｂ近傍から制御基板４０近傍に亘る高さを有している。すなわち、フィルムコンデンサ４３の垂直方向の高さは、ＯＢＣ基板２０に実装された発熱部品２２ａを含む電子部品やモータ駆動基板３０に実装された発熱部品３２ａを含む電子部品の垂直方向の高さよりも大きい。そのため、モータ駆動基板３０の周囲は、制御基板４０、フィルムコンデンサ４３、ハウジング１０の壁面に囲まれることとなり、ＯＢＣ基板２０の周囲とは区画されている。そのため、モータ駆動基板３０の電力変換器３２で発生した熱がＯＢＣ基板２０の側に伝達されるのを抑制することができる。

〔高背電子部品の配置〕
図３に示されるように、第１空間１１は、冷却プレート５０により、冷却プレート５０より下側に位置する第１領域１１ａと冷却プレート５０より上側に位置する第２領域１１ｂとに区画されている。本実施形態においては、第１領域１１ａの容積は、第２領域１１ｂの容積よりも小さい。第１空間１１において、電力変換器２２を構成する複数の電子部品（発熱部品２２ａを含む）、及び電力変換器３２を構成する複数の電子部品（発熱部品３２ａを含む）は、いずれも第１領域１１ａと第２領域１１ｂとに分かれて配置されている。ＯＢＣ基板２０、モータ駆動基板３０、及び制御基板４０は、第２領域１１ｂに配置されている。

本実施形態においては、第１領域１１ａには、電力変換器２２のリアクトル２２ｂやトランス２２ｃ、及びオイルクーラ２が配置されている。第２領域１１ｂには、電力変換器２２及び電力変換器３２のダイオードやスイッチング素子等が配置されている。第１領域１１ａに配置されたリアクトル２２ｂ、トランス２２ｃ、及びオイルクーラ２は、冷却プレート５０の下プレート５０ａに当接しており、第２領域１１ｂに配置されたダイオードやスイッチング素子は上プレート５０ｂに当接している。電子部品のうち、相対的に高さの大きい電子部品が第１領域１１ａに収容されて配置されており、相対的に高さの小さい電子部品が第２領域１１ｂに収容されて配置されている。

第１領域１１ａは、ハウジング１０の壁を介してモータ６が配置された第２空間１２及びギア機構７が配置された第３空間１３と隣り合っている。すなわち、第１領域１１ａは、ハウジング１０の壁を介してモータ６及びギア機構７に対向している。第１領域１１ａは、ギア機構７に対向する箇所において第３空間１３に向けて窪んだ窪み１１ｃを有している。これにより、第１領域１１ａのうち窪み１１ｃが形成された箇所は、仮想基準面（冷却プレート５０の下プレート５０ａ）から下側（ギア機構７に向かう側）の高さ（深さ）が大きくなっている。

第１領域１１ａに配置されるリアクトル２２ｂとトランス２２ｃとでは、トランス２２ｃの方が相対的に高さが大きい。そこで、本実施形態においては、図３に示されるように、リアクトル２２ｂを窪み１１ｃとは対向していない箇所に配置し、トランス２２ｃを窪み１１ｃと対向する箇所に配置している。トランス２２ｃについては、一部が窪み１１ｃに入り込む態様で配置されている。リアクトル２２ｂとトランス２２ｃをこのように配置することにより、第１領域１１ａの窪み１１ｃを有効に活用して、電源モジュール１００を小型化することができる。

〔ポッティングによる絶縁確保〕
本実施形態において、リアクトル２２ｂとトランス２２ｃは第１空間１１の第１領域１１ａに配置され、ＯＢＣ基板２０は第２領域１１ｂに配置されており、第１領域１１ａと第２領域１１ｂとは冷却プレート５０により区画されている。リアクトル２２ｂのコイル巻線の両端部に位置する一対の導線２２ｄは、ＯＢＣ基板２０に電気的に接続される必要がある。そこで、本実施形態においては、冷却プレート５０に貫通孔５５が形成され、リアクトル２２ｂの導線２２ｄが貫通孔５５に挿通されてＯＢＣ基板２０に電気的に接続される構成について、図４を用いて説明する。なお、本実施形態においては説明しないが、トランス２２ｃのコイル巻線の導線、その他第１領域１１ａに配置された他の電子部品についても同様の構成が適用可能である。

まず、貫通孔５５の形成方法について説明する。冷却プレート５０の上プレート５０ｂから下プレート５０ａに向けて摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding）により、孔を開けながら上プレート５０ｂと下プレート５０ａとを接合する。すなわち、図４に示されるように、貫通孔５５は、流路５３の中に形成されているが、貫通孔５５の周囲は接合された上プレート５０ｂと下プレート５０ａに囲まれることとなり、貫通孔５５から流路５３を流通する冷却流体が貫通孔５５に漏出することはない。

次に、下プレート５０ａに形成されたリアクトル収容部５６にリアクトル２２ｂを配置して導線２２ｄを貫通孔５５に挿通させる。これにより、導線２２ｄは、第２領域１１ｂに露出する。導線２２ｄの端末は、ＯＢＣ基板２０に電気的に接続される。

次に、貫通孔５５の第２領域１１ｂ側の端部にシール材５５ａを滴下して、該端部を封止する。これにより、導線２２ｄは固定される。そして、リアクトル収容部５６に樹脂製のポッティング材５５ｂを充填する。ポッティング材５５ｂは、リアクトル２２ｂの全周（全側面）及び底面を覆うと共に貫通孔５５にも流入する。ポッティング材５５ｂが硬化すると、リアクトル２２ｂ及び導線２２ｄは、冷却プレート５０（下プレート５０ａ、上プレート５０ｂ）との間に充填されたポッティング材５５ｂにより絶縁性が確保される。

このように、冷却プレート５０に貫通孔５５を形成して導線２２ｄを挿通し、ポッティング材５５ｂを充填するという簡単な構成で、リアクトル２２ｂと導線２２ｄの冷却プレート５０に対する絶縁性を確保できると共に、導線２２ｄを冷却プレート５０の外側から長い距離を引き回す必要もないので、導線２２ｄが断線するおそれも抑制される。

〔第１実施形態の効果〕
本実施形態では、例えばコンバータやインバータ等の電力変換器２２，３２を各別に駆動させるＯＢＣ基板２０及びモータ駆動基板３０と、これらの基板を制御する制御基板４０とを備えた電源モジュール１００となっている。つまり、ＯＢＣ基板２０及びモータ駆動基板３０を作動させるＣＰＵ等で構成される制御基板４０を共通化しているため、共通の制御基板４０をＯＢＣ基板２０及びモータ駆動基板３０にそれぞれコネクタ４２を用いて接続するだけでよく、組付性に優れる。

本実施形態の冷却プレート５０には、発熱量が相対的に小さい発熱部品２２ａから発熱量が相対的に大きい発熱部品３２ａに向かって冷却流体を流通させる流路５３が形成されている。このため、発熱量が相対的に大きい発熱部品３２ａによって加熱された冷却流体によって他の電子部品が加熱される必要を防止できる。また、発熱量の相対的に小さい発熱部品２２ａから冷却していくため、発熱量の相対的に大きい発熱部品３２ａも冷却流体により冷却することができる。

本実施形態では、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０とを区画するフィルムコンデンサ４３と、フィルムコンデンサ４３を挟んでモータ駆動基板３０からＯＢＣ基板２０への熱移動を抑制する制御基板４０とを備えている。これにより、ＯＢＣ基板２０で制御される電力変換器２２とモータ駆動基板３０で制御される電力変換器３２は、フィルムコンデンサ４３及び制御基板４０により、独立した冷却対象とすることができる。しかも、フィルムコンデンサ４３で熱を遮蔽するので、別途熱遮蔽のための部材を設ける必要がなく、電源モジュール１００をコンパクトにできる。

本実施形態では、ＯＢＣ基板２０、モータ駆動基板３０、及び制御基板４０を収容するハウジング１０を備え、ハウジング１０の第１空間１１を冷却プレート５０に対して第１領域１１ａと第２領域１１ｂとに区分している。そして、これらの２つの領域の一方となる第１領域１１ａにおいて相対的に容積が大きい領域に、高さの大きい電子部品であるリアクトル２２ｂやトランス２２ｃを収容している。このようにリアクトル２２ｂやトランス２２ｃを第１空間１１の容積の大きい第１領域１１ａに配置し、その他の高さの小さい電子部品を第２領域１１ｂに配置すれば、電源モジュール１００がコンパクトなものとなる。また、第１領域１１ａにおいて相対的に高さが大きい領域に、リアクトル２２ｂ及びトランス２２ｃのうち相対的に高さが大きいトランス２２ｃを配置しているため、空間使用効率を高めることができる。

本実施形態では、ＯＢＣ基板２０と冷却プレート５０を挟んで反対側に配置されたリアクトル２２ｂから引き出された導線２２ｄが、冷却プレート５０に形成された貫通孔５５にポッティング材５５ｂで固定されている。このため、導線２２ｄを迂回させる必要がなく、流路５３の中を最短ルートで引き出すことが可能となる。しかも、冷却プレート５０に形成された貫通孔５５にポッティング材５５ｂで固定するだけで絶縁性が確保されるため、加工が容易である。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る電源モジュール１００の構成について図６を用いて説明する。本実施形態においては、第１実施形態と違い、冷却プレート５０の流路高さを一定にしている。そのため、制御基板４０から見たときのＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０の垂直方向の位置（垂直距離）が異なっている。具体的には、制御基板４０とモータ駆動基板３０との垂直距離が、第１実施形態に比べて長くなっている。それ以外は第１実施形態と同様の構成を有している。そのため、本実施形態の説明においては、第１実施形態と同様の構成の箇所については同じ符号を付し、同様の構成に関する詳細な説明を省略する。

本実施形態においては、ＯＢＣ基板２０の電力変換器２２とモータ駆動基板３０の電力変換器３２とを共通の制御基板４０の制御回路４１で制御するために、高さ調整機構を有している。本実施形態における高さ調整機構は、ＯＢＣ基板２０と制御基板４０とを接続するコネクタの高さとモータ駆動基板３０と制御基板４０とを接続するコネクタの高さとを異ならせることである。具体的には、モータ駆動基板３０と制御基板４０との接続を、コネクタ４２よりも背の高い高背基板対基板コネクタ４４（以下、単に高背コネクタ４４ともいう）を用いて行っている。これにより、制御基板４０から見たときのＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０の垂直位置が異なる場合であっても、共通の制御基板４０を用いてＯＢＣ基板２０の電力変換器２２とモータ駆動基板３０の電力変換器３２を制御することができる。

本実施形態のようにコネクタ４２と高さの異なる高背コネクタ４４を用いると、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０とを共通の制御基板４０を組み付ける際、ＯＢＣ基板２０とモータ駆動基板３０の一方を制御基板４０と接続した後に他方の基板を制御基板４０に接続すれば、コネクタにより公差を吸収することができる。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る電源モジュール１００の構成について図７から図９を用いて説明する。本実施形態においては、冷却プレート５０の構成が第１実施形態、第２実施形態とは異なっている。それ以外は第１実施形態、第２実施形態と同様の構成を有している。そのため、本実施形態の説明においては、第１実施形態、第２実施形態と同様の構成の箇所については同じ符号を付し、同様の構成に関する詳細な説明を省略する。

本実施形態において、ハウジング１０は、第１ハウジング１０１と第２ハウジング１０２とが接合されて構成されている。冷却プレート５０は、第１ハウジング１０１と第２ハウジング１０２との境界に配置されている。そのため、第１ハウジング１０１と冷却プレート５０とにより第１空間１１の第１領域１１ａが形成され、第２ハウジング１０２と冷却プレート５０とにおり第１空間１１の第２領域１１ｂが形成されている。したがって、リアクトル２２ｂやトランス２２ｃは第１ハウジング１０１に収容されている。

冷却プレート５０の流入口５１と流出口５２は、図９に示されるように円筒形状に形成されている。また、流入口５１と流出口５２は、図７に示されるように、冷却プレート５０の水平方向（ＯＢＣ基板２０の板面に平行な方向）の両端部に形成されている。そして、流入口５１と流出口５２は、第１ハウジング１０１の第１突出部１０１ａの第１当接面１０１ｂ（割面の一例）と第２ハウジング１０２の第２突出部１０２ａの第２当接面１０２ｂ（割面の一例）とに挟持されており、流入口５１の端部と流出口５２の端部は、ハウジング１０の外部から視認可能に露出している。

第１ハウジング１０１の第１突出部１０１ａと第２ハウジング１０２の第２突出部１０２ａとは、図８、図９に示されるように、第１当接面１０１ｂと第２当接面１０２ｂとが当接して冷却プレート５０の流入口５１と流出口５２とを挟持した状態で、ボルト５８により締結されている。また、流入口５１と第１突出部１０１ａ、第２突出部１０２ａとの間、及び流出口５２と第１突出部１０１ａ、第２突出部１０２ａとの間には、それぞれ円環状のガスケット５７が配置されている。さらに、第２ハウジング１０２は、図７に示されるように、冷却プレート５０の流路５３の一部を構成する流路（不図示）が内部に形成された冷却マニホールド１０３になっている。

本実施形態の冷却プレート５０は、冷却流体の流入口５１と流出口５２が、それぞれ第１ハウジング１０１の第１突出部１０１ａの第１当接面１０１ｂと第２ハウジング１０２の第２突出部１０２ａの第２当接面１０２ｂとに挟持されている。このため、冷却プレート５０の内部に形成される流路５３を冷却プレート５０単体で設計することが可能となり、流路形状の設計自由度が高い。しかも、冷却流体の流入口５１と流出口５２が形成された冷却プレート５０の両端部を第１ハウジング１０１の第１当接面１０１ｂと第２ハウジング１０２の第２当接面１０２ｂとで挟持しているため、第１ハウジング１０１、冷却プレート５０、第２ハウジング１０２の順番で組み付ければよく、組付性を担保できる。

〔その他の実施形態〕
（１）第３実施形態においては、流入口５１と流出口５２の両方が第１当接面１０１ｂと第２当接面１０２ｂとに挟持されたが、流入口５１と流出口５２のいずれか一方が第１当接面１０１ｂと第２当接面１０２ｂとに挟持されるように構成されてもよい。

（２）第３実施形態において、第１ハウジング１０１の第１突出部１０１ａと第２ハウジング１０２の第２突出部１０２ａとはボルト５８により締結されて接合されていたが、これに限られるものではない。溶接等の方法により接合されていてもよいし、円筒状の部材に圧入されることにより接合されていてもよい。

（３）第３実施形態において、発熱部品２２ａ，３２ａは冷却プレート５０の両面に配置されていたが、片面だけに配置されていてもよい。

本発明は、電源モジュールに利用可能である。

１０ ：ハウジング
２０ ：ＯＢＣ基板（ドライブ基板）
２２ ：電力変換器（電子回路）
２２ａ ：発熱部品（電子部品）
２２ｂ ：リアクトル（電子部品）
２２ｃ ：トランス（電子部品）
３０ ：モータ駆動基板（ドライブ基板）
３２ ：電力変換器（電子回路）
３２ａ ：発熱部品（電子部品）
４０ ：制御基板
５０ ：冷却プレート
５１ ：流入口
５２ ：流出口
５３ ：流路
５８ ：ボルト
１００ ：電源モジュール
１０１ ：第１ハウジング
１０１ｂ ：第１当接面（割面）
１０２ ：第２ハウジング
１０２ｂ ：第２当接面（割面）
１０３ ：冷却マニホールド

Claims (5)

1. 複数の電子部品で構成された電子回路を駆動させるドライブ基板と、
   複数の前記電子部品が配置され、冷却流体が内部に流通する冷却プレートと、
   第１ハウジングと当該第１ハウジングに対向する第２ハウジングとを有し、前記ドライブ基板を収容するハウジングと、を備え、
   前記冷却プレートの両端部に形成された前記冷却流体の流入口と流出口は、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの割面に挟持されている電源モジュール。
2. 前記冷却プレートが一体形成されており、
   前記第１ハウジングと前記第２ハウジングは前記割面でボルト締結されている請求項１に記載の電源モジュール。
3. 前記冷却プレートの両面には前記電子部品が固定されている請求項１又は２に記載の電源モジュール。
4. 前記第２ハウジングは、前記流入口と前記流出口に接続された流路の一部が形成された冷却マニホールドである請求項１に記載の電源モジュール。
5. 複数の前記電子部品のうち、発熱量の相対的に大きい前記電子部品が前記第２ハウジングに収容されている請求項４に記載の電源モジュール。
   

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