JP7031746B2

JP7031746B2 - 電力変換装置の冷却システム

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Publication number: JP7031746B2
Application number: JP2020535320A
Authority: JP
Inventors: 直樹高橋; 幸紀塚本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2038-08-09
Also published as: CN112534701A; EP3836380B1; WO2020030939A1; EP3836380A1; EP3836380A4; US20210243922A1; JPWO2020030939A1; US11729956B2

Description

本発明は、電力変換装置の冷却システムに関する。

従来、車両等に搭載される電力変換装置を収容する筐体に冷却水路を設けた電力変換装置の冷却構造が知られている。ＪＰ３６７６７１９Ｂ２では、アルミニウムダイカストで構成された筐体に冷却水路を設けて、筐体及び筐体内に収容された電力変換装置のパワーモジュールを冷却している。

しかしながら、上記した電力変換装置の冷却構造は、筐体全体が金属で構成されているため、筐体を含む電力変換装置ユニットが重くなるという問題がある。また、複雑な構造の冷却水路を設ける場合、ダイカストで筐体を作成した後に加工が必要となるため、加工が難しく、工程が増えるという問題もある。

上記の問題を解決するため、筐体を金属よりも軽く、加工しやすい樹脂材料で構成することが考えられる。しかし筐体を樹脂材料で構成した場合、樹脂材料は熱抵抗が高いため、冷却水路による冷却の効果が筐体全体に伝達されず、冷却水路を設けた部位から離れた部位における筐体温度が高くなってしまう恐れがある。筐体が高温化すると、筐体の熱により筐体内部の電力変換装置を構成する電気部品や基板上の素子が加熱されてしまうため、冷却水路によっても電力変換装置が十分に冷却されないという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑み、十分な冷却が可能であるとともに、加工が容易で且つ軽量な電力変換装置の冷却システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、ラジエータと、ラジエータに空気を供給するラジエータファンと、複数の電気部品と前記複数の電気部品を内部に収容する筐体とから構成される電力変換装置と、を備える電力変換装置の冷却システムが提供される。筐体は、非金属材料により形成され、複数の電気部品を載置するベース部と、金属材料により形成され、ベース部に固定されるとともに複数の電気部品の周囲を覆うカバー部と、から構成される。筐体のベース部には、複数の電気部品を冷却する冷媒が流れる冷媒流路が形成され、筐体は、ラジエータファンからの風がカバー部に当たる位置に配置される。

図１は、第１実施形態による電力変換装置の冷却システムを示す概略構成図である。図２は、電力変換装置の断面図である。図３は、ラジエータファン、インバータ及びモータの位置関係を示す図である。図４は、電力変換装置の冷却制御を説明するフローチャートである。図５は、第１実施形態の変形例による電力変換装置の断面図である。

以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による電力変換装置の冷却システムを示す概略構成図である。

図１に示すように、電力変換装置の冷却システムは、ラジエータ１、ラジエータファン１０、インバータ２、モータ３、冷却水通路４、制御部５及びバッテリ６から構成され、これらは車両等に搭載される。

ラジエータ１は、後述するインバータ２内部の冷却水路２１に接続する冷却水通路４に設けられ、熱交換等により冷却水通路４を流れる冷却水を冷却する。ラジエータ１の前方にはラジエータファン１０が設置される。

冷却水通路４は、インバータ２内部の冷却水路２１（図２参照）の出口と入口を繋ぐ通路であり、冷却水路２１の出口からラジエータ１及びモータ３内部のモータ冷却用水路（図示しない）を介して冷却水路２１の入口に接続する。

ラジエータファン１０はラジエータ１の前方に設置され、制御部５によって回転速度が制御される電動式のファンである。ラジエータファン１０が回転することにより、ラジエータ１に空気（冷却風）が吸入され、ラジエータ１が冷却される。このようにラジエータファン１０によりラジエータ１を冷却することで、ラジエータ１内の冷却水が熱交換されて冷却される。

インバータ２は、バッテリ６とモータ３との間で電力を変換する電力変換装置であり、複数の電気部品２２（図２参照）と、電気部品２２を内部に収容する筐体２３とから構成される。インバータ２はラジエータファン１０の風が当たる位置に、好ましくは、ラジエータ１の近傍に、ラジエータファン１０の前面に対向するように配置される。なお、筐体２３内部には、温度取得手段としての温度センサが設けられており、検知された温度は制御部５に送信される。

モータ３は、バッテリ６等の電源からインバータ２を介して電力の供給を受けて回転し、車両の車輪を駆動する電動機として機能する。また、モータ３は、外力により駆動されて発電する発電機としても機能する。従って、モータ３は、電動機及び発電機として機能する、いわゆる回転電機（モータジェネレータ）として構成されている。

モータ３は、図示しないロータ及びステータと、ロータ及びステータを収容するケース３１から構成される。モータ３のケース３１とインバータ２の筐体２３は、ボルトなどの締結部材によって締結されている。なお、モータ３を構成するロータ又はステータには、温度取得手段としての熱電対が設けられており、測定された温度は制御部５に送信される。

制御部５は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵを含む汎用の電子回路と周辺機器から構成され、特定のプログラムを実行することにより特定の制御のための処理を実行する。例えば制御部５は、後述するラジエータファン１０の回転速度の制御を実行する。

図２は、インバータ２の断面図である。図２に示すように、インバータ２はスイッチング素子やダイオードなどの複数の電気部品２２と、これら電気部品２２を収容する筐体２３とから構成される。

筐体２３は、電気部品２２を載置するベース部２４と、ベース部２４に固定されるとともに電気部品２２の周囲を覆うカバー部２５とから構成される。

ベース部２４は、例えば樹脂等の絶縁性の非金属材料により形成され、電気部品２２を搭載する部材である。ベース部２４の下部には、電気部品２２を冷却するための冷却水が流れる冷却水路２１を備える。ベース部２４は、載置面２４１に電気部品２２を搭載する上部２４２、ベース部２４の外縁部２４３から下方に延設される側部２４４及び外周縁の上面が側部２４４の先端面に当接する底板部２４５から構成される。側部２４４と底板部２４５とは、当接する部分において底板部２４５の側からボルト等により締結され、ベース部２４内部に上部２４２、側部２４４及び底板部２４５で囲まれる冷却水路２１を形成する。ベース部２４は、外縁部２４３において、後述する筐体２３のカバー部２５と締結している。

ベース部２４の上部２４２の載置面２４１には基板２２１を介して複数の電気部品２２が搭載される。電気部品２２は、ボルト等により基板２２１及びベース部２４に固定される。電気部品２２の下部にはフィン２２２が設けられる。基板２２１及びベース部２４にはフィン２２２を通す孔が設けられ、フィン２２２は孔を通して冷却水路２１内の冷却水に接触している。なお、電気部品２２にはフィン２２２を設けて冷却水に接触させることが好ましいが、必ずしもこれに限られず、フィン２２２を設けていなくてもよい。また、本実施形態では、１つの電気部品２２ごとに１つの基板２２１を用いているが、１つの基板上に複数の電気部品２２を載置してもよい。

冷却水路２１の出口は、モータ３内部のモータ冷却用水路を介してラジエータ１の下流側の冷却水通路４に接続し、冷却水路２１の入口はラジエータ１の上流側の冷却水通路４に接続する。冷却水路２１及び冷却水通路４を流れる冷却水は、モータ３及びインバータ２を冷却した後、冷却水通路４上に設けられたラジエータ１により冷却される。ラジエータ１により冷却された冷却水は、冷却水通路４からモータ冷却用水路を介して再びインバータ２内の冷却水路２１に流れ込む。なお、ここではモータ３とインバータ２のどちらが先に冷却されるかは問わない。このように冷却水路２１内の冷却水は、インバータ２外部の冷却水通路４を介して循環される。なお、ベース部２４の電気部品２２が載置される部分の裏側には、冷却水の温度取得手段としての温度センサが設けられ、検知された温度は制御部５に送信される。

カバー部２５は、例えばアルミニウム等の金属材料により形成され、電気部品２２の周囲を覆う。カバー部２５は、上壁２５１、側壁２５２、側壁２５２の先端部２５３から外側方向に延設される外縁部２５４から構成される。

カバー部２５の側壁２５２の内側部位には、ベース部２４の載置面２４１に当接する端面を有する段部２５５が形成されている。また、側壁２５２の先端部２５３にはフランジ状の外縁部２５４が形成されており、外縁部２５４の底面（側壁２５２の先端面）はモータ３のケース３１に当接する。段部２５５の端面とベース部２４の載置面２４１とは、ベース部２４の下側からボルト等により締結される。外縁部２５４の底面（側壁２５２の先端面）とモータ３のケース３１とは、外縁部２５４の上側からボルト等により締結される。なお、筐体２３の電磁シールド性を高めるために、ベース部２４の底板部２４５の下方に、底板部２４５の外形よりも大きいアルミ等からなる金属薄板を設け、金属薄板の外周縁を、カバー部２５の外縁部２５４とモータ３のケース３１との間に介在させてもよい。この場合、例えばカバー部２５の外縁部２５４、金属薄板の外周縁及びモータ３のケース３１をボルト等で共締めする。また、例えばカバー部２５と金属薄板、及びカバー部２５とモータ３のケース３１をそれぞれ独立に締結してもよい。

なお、側壁２５２の先端面（外縁部２５４の底面）が締結される部品はモータ３に限られず、例えば、減速機等であってもよい。

インバータ２はラジエータファン１０からの冷却風が吹き当たる位置に配置されており、カバー部２５の上壁２５１及びラジエータファン１０に対向する側の側壁２５２ａには、複数の放熱フィン２６１からなるヒートシンク２６が突設される。放熱フィン２６１は、カバー部２５から筐体２３の外方へ突出するようにリブ状に設けられる。これにより、ラジエータファン１０からの風によって効率良く筐体２３が冷却される。なお、本実施形態では、カバー部２５の上壁２５１及びラジエータファン１０に対向する側の側壁２５２ａに放熱フィン２６１を設け、側壁２５２ａとは反対側の側壁２５２ｂには放熱フィン２６１を備えない構成としているが、放熱フィン２６１を設ける位置はこれに限られない。例えばカバー部２５の外表面全体に設けてもよく、また、ラジエータファン１０の風が当たる位置だけに設けてもよい。また、放熱フィン２６１の形状はリブ状に限られず、例えばピン状や格子状等にしてもよい。

なお、インバータ２及びモータ３は、図３に示すように、インバータ２の筐体２３とモータ３のケース３１との締結位置がラジエータファン１０の高さ方向の中心位置と同じ高さの位置になるように配置されることが好ましい。これにより、ラジエータファン１０からの冷却風がインバータ２及びモータ３に吹き当たり、ラジエータファン１０の風によりインバータ２及びモータ３の双方を効率よく冷却することができる。

また、コネクタ等の突起物は、インバータ２の筐体２３のラジエータファン１０に対向しない面に配置し、インバータ２の筐体２３のラジエータファン１０に対向する側の側壁２５２ａには、コネクタ等の突起物を配置しないことが好ましい。これにより、ラジエータファン１０の風がコネクタ等に遮られることなくインバータ２に効率よく吹き当てられるとともに、ラジエータファン１０とインバータ２との距離をより近づけることも可能となる。

なお、インバータ２を車両等に搭載する場合、衝突や振動に対する十分な強度を確保する必要がある。インバータ２の強度を確保するために、樹脂で構成した冷却水路２１を金属で構成した筐体で覆うような構成にした場合、冷却水路２１の加工は容易になるが、軽量化することができない。これに対し、樹脂で構成した冷却水路２１を金属で覆うことはせずに、筐体２３のカバー部２５を樹脂よりも剛性の高いモータ３等の部品に締結することで強度を確保することが考えられる。しかしながら、カバー部２５の締結対象であるモータ３が高温になる場合、ボルト等の締結部材を介してモータ３の熱が金属で構成されるカバー部２５に伝達される。一方、冷却水路２１は金属よりも熱抵抗の高い樹脂で構成されているため、冷却水路２１による冷却の効果がカバー部２５に伝達されず、カバー部２５を十分に冷却することができない。従って、カバー部２５に伝わったモータ３の熱により筐体２３内部の電気部品２２が加熱されてしまう恐れがある。

本実施形態では、カバー部２５の側壁２５２の先端面を樹脂等よりも剛性の高いモータ３のケース３１に締結することでインバータ２の強度を確保する一方、カバー部２５にラジエータファン１０からの風が当たる位置に筐体２３を配置することで、冷却水路２１による冷却の効果がカバー部２５に伝達されなくても、カバー部２５を冷却することができる。従って、インバータ２の強度を確保しつつ、インバータ２を十分に冷却することが可能となる。

図４は本実施形態における電力変換装置の冷却制御を説明するフローチャートである。なお、以下の制御は一定時間ごとに、制御部５により実行される。

ステップＳ１１０において、制御部５は、ベース部２４の電気部品２２が載置される部分の裏側の冷却水温度（冷却水温度）、インバータ２の筐体２３内の温度（インバータ温度）、モータ３のロータ又はステータの温度（モータ温度）を受信する。冷却水温度はベース部２４の電気部品２２が載置される部分の裏側に設けられた温度センサにより検知された冷却水路２１内の温度、インバータ温度は筐体２３内部に設けられた温度センサにより検知された温度、モータ温度はモータ３を構成するロータ又はステータに設けられた熱電対により測定された温度である。

ステップＳ１１１において、制御部５は、ステップＳ１１０で取得された冷却水温度が所定の閾値Ｔ_１より大きいか否かを判定する。所定の閾値Ｔ_１は予め実験等により定められ、インバータ２を冷却可能な温度として設定されている。冷却水温度が閾値Ｔ_１より大きい場合、制御部５はステップＳ１１２の処理を実行する。

ステップＳ１１２では、制御部５は、ステップＳ１１０で取得された冷却水温度に応じたラジエータファン１０の回転数ｒｐｍ１を設定する。ラジエータファン１０の回転数ｒｐｍ１は、冷却水温度を閾値Ｔ_１以下に冷却するために必要な回転数を予め実験等により取得しておき、これに基づき設定する。回転数ｒｐｍ１は検知された冷却水温度が高くなるほど大きくなる。

続いてステップＳ１１３では、制御部５は、ステップＳ１１０で取得されたインバータ温度が、所定の閾値Ｔ_２より大きいか否かを判定する。閾値Ｔ_２は予め実験等により定められ、インバータ２の動作に影響がない程度の温度として設定されている。インバータ温度が閾値Ｔ_２より大きい場合、インバータ温度を閾値Ｔ_２以下に冷却するのに必要な回転数を算出するため、制御部５はステップＳ１１４の処理を実行する。一方、インバータ温度が閾値Ｔ_２以下の場合、ステップＳ１１２で設定された回転数ｒｐｍ１に基づきラジエータファン１０を駆動するため、制御部５はステップＳ１１６の処理を実行する。

ステップＳ１１４では、制御部５は、ステップＳ１１０で取得されたインバータ温度に応じたラジエータファン１０の回転数ｒｐｍ２を算出する。ラジエータファン１０の回転数ｒｐｍ２は、インバータ温度を閾値Ｔ_２以下に冷却するために必要な回転数を予め実験等により取得しておき、これに基づき算出する。回転数ｒｐｍ２は検知された冷却水温度が高くなるほど大きくなる。

続いてステップＳ１１５では、制御部５は、ステップＳ１１４で算出されたラジエータファン１０の回転数ｒｐｍ２と、ステップＳ１１２で冷却水温度に応じて設定されたラジエータファン１０の回転数ｒｐｍ１を比較する。その結果、ステップＳ１１４で算出された回転数ｒｐｍ２の方が大きい場合、ステップＳ１１２で設定された回転数ｒｐｍ１をステップＳ１１４で算出された回転数ｒｐｍ２に補正して、ラジエータファン１０の回転数として設定する。一方、ステップＳ１１２で設定された回転数ｒｐｍ１の方が大きい場合、制御部５は補正せずにステップＳ１１６の処理を実行する。

ステップＳ１１６では、制御部５は、設定されたラジエータファン１０の回転数に基づきラジエータファン１０を駆動する。

一方、ステップＳ１１１において、ステップＳ１１０で取得された冷却水温度が、所定の閾値Ｔ_１以下であると判定された場合は、制御部５はインバータ温度を判定するためにステップＳ１２１の処理を実行する。

ステップＳ１２１では、制御部５は、ステップＳ１１３と同様に、ステップＳ１１０で取得されたインバータ温度が所定の閾値Ｔ_２より大きいか否かを判定する。インバータ温度が閾値Ｔ_２より大きい場合、制御部５はラジエータファン１０の回転数をインバータ温度を閾値Ｔ_２以下に冷却するのに必要な回転数に設定するため、ステップＳ１２２の処理を実行する。

ステップＳ１２２では、制御部５は、ステップＳ１１０で取得されたインバータ温度に応じたラジエータファン１０の回転数ｒｐｍ２を設定し、設定された回転数ｒｐｍ２に基づきラジエータファン１０を駆動するためステップＳ１１６の処理を実行する。ラジエータファン１０の回転数ｒｐｍ２は、ステップＳ１１４と同様に、インバータ温度を閾値以下に冷却するために必要な回転数を予め実験等により取得しておき、これに基づき設定する。

一方、ステップＳ１２１において、ステップＳ１１０で取得されたインバータ温度が所定の閾値Ｔ_２以下であると判定された場合は、制御部５はモータ温度を判定するためにステップＳ１３１の処理を実行する。

ステップＳ１３１では、制御部５は、ステップＳ１１０で取得されたモータ温度が、所定の閾値Ｔ_３より大きいか否かを判定する。閾値Ｔ_３は予め実験等により定められ、モータ３の動作に影響がない程度の温度として設定されている。モータ温度が閾値Ｔ_３より大きい場合、制御部５はラジエータファン１０の回転数を、モータ温度を閾値Ｔ_３以下に冷却するのに必要な回転数に設定するため、ステップＳ１３２の処理を実行する。一方、ステップＳ１１０で取得されたモータ温度が所定の閾値Ｔ_３以下であると判定された場合、制御部５はステップＳ１４１の処理を実行し、ラジエータファン１０を停止する、又は駆動しない。

ステップＳ１３２では、制御部５は、ステップＳ１１０で取得されたモータ温度に応じたラジエータファン１０の回転数ｒｐｍ３を設定し、設定された回転数ｒｐｍ３に基づきラジエータファン１０を駆動するためステップＳ１１６の処理を実行する。ラジエータファン１０の回転数ｒｐｍ３は、モータ温度を閾値以下に冷却するために必要な回転数を予め実験等により取得しておき、これに基づき設定する。

ステップＳ１１６では、制御部５は、設定されたラジエータファン１０の回転数に基づきラジエータファン１０を駆動する。これにより、ラジエータ１が冷却されることで冷却水路２１を流れる冷却水が冷却されるとともに、ラジエータファン１０の風によりインバータ２の筐体２３及びモータ３のケース３１が直接冷却される。

上記した第１実施形態のインバータ２の冷却システムによれば、以下の効果を得ることができる。

インバータ２の筐体２３は、樹脂などの非金属材料により形成され、複数の電気部品２２を載置するベース部２４と、アルミなどの金属材料により形成され、ベース部２４に固定されるとともに複数の電気部品２２の周囲を覆うカバー部２５と、から構成される。ベース部２４を樹脂などの非金属材料により構成しているため、インバータ２を軽量化することができる。また、ベース部２４に形成される冷却水路２１を樹脂で構成することができるため、金属で冷却水路を構成する場合に比べ、加工が容易になり、複雑な形状の冷却水路も追加加工することなく作成することができる。また、筐体２３は、ラジエータファン１０からの風がカバー部２５に当たる位置に配置される。従って、冷却水路２１による冷却の効果がカバー部２５に伝達されなくても、カバー部２５を冷却することができる。このように、冷却水路２１を金属よりも熱抵抗の高い樹脂で構成しても、筐体２３のカバー部２５を冷却することができるため、十分な冷却が可能であるとともに、加工が容易で且つ軽量化されたインバータ２の冷却システムを提供することができる。

次に、インバータ２の筐体２３は、カバー部２５の側壁２５２の先端面がモータ３に締結される。このため、ベース部２４を樹脂などの非金属材料により構成しつつも筐体２３の強度を確保することができる。また、筐体２３は、カバー部２５にラジエータファン１０からの風が当たる位置に配置され、ラジエータファン１０の風により筐体２３が冷却されるため、カバー部２５に伝わったモータ３の熱により筐体２３の内部が加熱されることを抑制できる。従って、強度を確保しつつ十分な冷却が可能であるとともに、加工が容易で且つ軽量化されたインバータ２の冷却システムを提供することができる。

また、インバータ２の筐体２３は、カバー部２５の外表面にヒートシンク２６（ヒートシンク構造）を備える。このため、ラジエータファン１０の風により、筐体２３を効率よく冷却することができる。従って、カバー部２５の側壁２５２が締結されるモータ３等の高温部品の発熱がより大きい場合にも、ベース部２４を樹脂などの非金属材料により構成でき、軽量化が可能となる。

また、筐体２３のカバー部２５外表面のヒートシンク２６は、カバー部２５から筐体２３の外方へ突出する放熱フィン２６１である。このため、ラジエータファン１０の風により、筐体２３をより効率よく冷却することができる。

また、インバータ２の筐体２３は、ラジエータ１と対向するように設置され、筐体２３のカバー部２５のうち、ラジエータ１に対向する側壁２５２ａとは反対側の側壁２５２ｂにはヒートシンク２６を備えない。これにより、より少ない部品数で効率よく筐体２３を冷却するとともに、インバータ２を省スペース化することができる。

また、インバータ２の冷却システムは、冷却水の温度が所定の温度より高い場合に、冷却水の温度に応じた回転数でラジエータファン１０を駆動させる。これにより、冷却水の温度を効率的に冷却することができる。

また、インバータ２の冷却システムは、冷却水の温度が所定の温度以下の場合にも、インバータ２の温度が所定の温度より高い場合には、インバータ２の温度に応じた回転数でラジエータファン１０を駆動させる。これにより、冷却水温度が上昇していない場合において、モータ３等の高温部品に締結された筐体２３のカバー部２５による伝熱によりインバータ２の温度が上昇している場合にも、ラジエータファン１０を駆動させて、筐体２３を冷却することができる。

また、インバータ２の冷却システムは、冷却水の温度及びインバータ２の温度が所定の温度以下の場合にも、モータ３の温度が所定の温度より高い場合には、モータ３の温度に応じた回転数でラジエータファン１０を駆動させる。これにより、冷却水温度及びインバータ２の温度が上昇していない場合において、モータ３の温度が上昇している場合には、モータ３のケース３１に締結された筐体２３のカバー部２５にモータ３の熱が伝熱されインバータ２の温度が上昇することを抑制することができる。

なお、ベース部２４の電気部品２２が載置される部分の裏側の冷却水温度、インバータ２の筐体２３内の温度、モータ３のロータ又はステータの温度をそれぞれ、冷却水温度、インバータ温度、モータ温度として取得しているが、温度取得手段の設置場所は必ずしもこれに限られるものではない。

また、冷却水路２１の出口と入口を冷却水通路４により連結し、冷却水を循環させる構造としたが、必ずしもこれに限られず、冷却システム外部から冷却水を導入し、モータ３及びインバータ２を冷却後、冷却水を冷却システム外部へと排出する構造にしてもよい。

（第１実施形態の変形例）
図５を参照して、第１実施形態の変形例による電力変換装置の冷却システムを説明する。

図５は、第１実施形態の変形例による電力変換装置の冷却システムを示す概略構成図である。本変形例では、筐体２３のカバー部２５の上壁が薄板状の金属蓋２５１Ａである点、カバー部２５が複数の部品に締結される点、及び筐体２３のベース部２４とカバー部２５との締結方法が第１実施形態と異なる。なお、本変形例では第１実施形態と同じ機能を果たす構成には同一の符号を用い、重複する記載を適宜省略して説明する。

図５に示すように、カバー部２５の上壁は、アルミなどの金属からなる薄板状の蓋２５１Ａにより構成される。金属蓋２５１Ａの外周縁は、カバー部側壁２５２の上端面に当接し、金属蓋２５１Ａとカバー部２５の側壁２５２とは、該当接部分においてボルト等により締結される。カバー部２５の上壁を薄板状の金属蓋２５１Ａで構成したことにより、筐体２３をより軽量化することができる。

カバー部２５の側壁２５２は、内側に突出する突出部２５６と、底面（側壁２５２の先端面）がモータ３のケース３１及び減速機７のケース７１に当接するフランジ状の外縁部２５４を備える。外縁部２５４の底面（側壁２５２の先端面）とモータ３のケース３１、及び外縁部２５４の底面（側壁２５２の先端面）と減速機７のケース７１とは、外縁部２５４の上側からボルト等により締結される。

カバー部２５の突出部２５６は、上面がベース部２４の外縁部２４３の底面と当接し、カバー部２５とベース部２４とは、当接する部分においてベース部２４の上側からボルト等により締結される。

カバー部２５の側壁２５２には、ラジエータファン１０の風が当たる位置に複数の放熱フィン２６１からなるヒートシンク２６が突設され、放熱フィン２６１は、カバー部２５から筐体２３の外方へ突出するようにリブ状に設けられる。

上記した第１実施形態の変形例によるインバータ２の冷却構造によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、いずれの実施形態においても、ラジエータファン１０の風が当たる位置であれば、インバータ２の筐体２３の設置方向は任意に決定することができる。例えば、ベース部２４が上、カバー部２５が下となるように図１又は図５を上下に反転した状態で設置してもよく、インバータ２の筐体２３を傾けた状態で設置してもよい。

また、いずれの実施形態においても、冷却水路２１を流れる冷却水を冷却するラジエータ１に空気を供給するラジエータファン１０の風を利用してインバータ２の筐体２３を冷却する構成としたが、必ずしもこれに限られない。例えば車両内の他の部品を冷却するための冷却水を冷却するラジエータに空気を供給するラジエータファンの風を利用して、インバータ２の筐体２３を冷却する構成であってもよい。

また、インバータ２の筐体２３を第１実施形態ではモータ３の上部、第１実施形態の変形例ではモータ３及び減速機７の上部に締結しているが、インバータ２の設置位置はこれに限られず、例えばインバータ２をモータ３の前端に配置してもよい。

また、冷却効率向上のためカバー部２５にはヒートシンク２６を設けることが好ましいが、必ずしもこれに限られず、ヒートシンク２６を設けていなくてもよい。

また、カバー部２５が締結される部品を、第１実施形態ではモータ３、第１実施形態の変形例ではモータ３及び減速機７としたが、樹脂等で構成されるベース部２４よりも剛性が高いものであれば部品の種類はこれに限られない。また、カバー部２５が締結される部品の数もこれに限られない。例えば、カバー部２５が３つ以上の部品に締結されていてもよい。

また、いずれの実施形態においても、冷却水通路４及び冷却水路２１を流れる冷媒を冷却水としたが、冷媒はこれに限られず、例えば冷媒ガスでもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記した各実施形態は、それぞれ単独の実施形態として説明したが、適宜組み合わせてもよい。

Claims

ラジエータと、
前記ラジエータに空気を供給するラジエータファンと、
複数の電気部品と前記複数の電気部品を内部に収容する筐体とから構成される電力変換装置と、
を備える電力変換装置の冷却システムであって、
前記筐体は、非金属材料により形成され、前記複数の電気部品を載置するベース部と、金属材料により形成され、前記ベース部に固定されるとともに前記複数の電気部品の周囲を覆うカバー部と、から構成され、
前記筐体の前記ベース部には、前記複数の電気部品を冷却する冷媒が流れる冷媒流路が形成され、
前記筐体は、前記ラジエータファンからの風が前記カバー部に当たる位置に配置される、
電力変換装置の冷却システム。
請求項１に記載の電力変換装置の冷却システムであって、
前記電力変換装置は車両に搭載され、
前記筐体の前記カバー部は、前記ベース部よりも剛性が高い部品に締結されている、
電力変換装置の冷却システム。
請求項１又は２に記載の電力変換装置の冷却システムであって、
前記筐体は、前記カバー部の外表面にヒートシンク構造を備える、
電力変換装置の冷却システム。
請求項３に記載の電力変換装置の冷却システムであって、
前記筐体は前記ラジエータと対向するように設置され、
前記筐体の前記カバー部のうち、前記ラジエータに対向する側壁とは反対側の側壁にはヒートシンク構造を備えない、
電力変換装置の冷却システム。
請求項３又は４に記載の電力変換装置の冷却システムであって、
前記ヒートシンク構造は、前記カバー部から前記筐体の外方へ突出するフィンである、
電力変換装置の冷却システム。
請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置の冷却システムであって、
前記ラジエータファンの動作を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記冷媒流路内を流れる前記冷媒の温度が所定の温度より高い場合に、前記冷媒の温度に応じた回転数で前記ラジエータファンを駆動させる、
電力変換装置の冷却システム。
請求項６に記載の電力変換装置の冷却システムであって、
前記制御部は、前記冷媒の温度が所定の温度以下の場合にも、前記電力変換装置の温度が所定の温度より高い場合には、前記電力変換装置の温度に応じた回転数で前記ラジエータファンを駆動させる、
電力変換装置の冷却システム。
請求項７に記載の電力変換装置の冷却システムであって、
前記電力変換装置と電気的に接続された回転電機をさらに備え、
前記制御部は、前記冷媒の温度及び前記電力変換装置の温度が所定の温度以下の場合にも、前記回転電機の温度が所定の温度より高い場合には、前記回転電機の温度に応じた回転数で前記ラジエータファンを駆動させる、
電力変換装置の冷却システム。