JP7153137B2 - 電力変換装置及び電気式駆動ユニット - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置及び電気式駆動ユニットに関する。
本願は、２０１９年５月２１日に、日本に出願された特願２０１９－０９４９５６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１９年５月２１日に、日本に出願された特願２０１９－０９４９５６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
下記特許文献１には、電気自動車に搭載されている電池モジュールと、前記電池モジュールから出力される電力を昇圧し交流に変換する電力変換器と、を備える電力変換装置が開示されている。電池モジュール及び電力変換器はともに発熱量が多い。そのため、電池モジュール及び電力変換器のそれぞれの動作温度を定格上限以下に維持する必要がある。
上記電池モジュールは、リチウムイオン電池が用いられことが多く、一般的に動作温度の定格上限が低い。上記電力変換器は、大電力用の半導体素子を備えている。上記電力変換器は、電力損失による発熱量が電池モジュールよりも多く、動作温度の定格上限がリチウムイオン電池よりも高い。そのため、従来では、電池モジュールと電力変換器とのそれぞれの動作温度を定格上限以下に制御するために、電池モジュールと電力変換器とを互いに熱干渉しないように構造的に引き離し、それぞれを異なる冷却装置で冷却している。その結果、電力変換装置が大型化している。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電力変換装置の大型化を抑制することである。
（１）本発明の一態様は、全固体電池と、前記全固体電池と負荷との間で電力変換を行う電力変換器と、前記全固体電池と前記電力変換器とを熱結合する熱結合部材と、を備える電力変換装置である。
（２）上記（１）の電力変換装置であって、第１面と、前記第１面とは反対の面である第２面と、を有する第１回路基板を備え、全固体電池と前記電力変換器とは、前記第１面に実装されており、前記熱結合部材は、前記第２面に配置されていてもよい。
（３）上記（２）の電力変換装置であって、前記電力変換器は、インバータ及び昇圧コンバータを備え、前記第１面の第１端部側から第２端部側に向かって、前記インバータ、前記昇圧コンバータ、前記全固体電池の順に実装されていてもよい。
（４）上記（３）の電力変換装置であって、前記インバータ及び前記昇圧コンバータに含まれるスイッチング素子は、ワイドギャップ半導体のスイッチング素子であってもよい。
（５）上記（２）から（４）のいずれかの電力変換装置であって、前記全固体電池の状態を監視する第１制御装置と、前記電力変換器を制御する第２制御装置と、前記第１面と対向する第３面と、前記第３面と反対の面である第４面と、を有する第２回路基板と、を備え、前記第１制御装置は、前記全固体電池の上方に位置するように前記第３面及び前記第４面の少なくともいずれかに実装されており、前記第２制御装置は、前記電力変換器の上方に位置するように前記第３面及び前記第４面の少なくともいずれかに実装されていてもよい。
（６）上記（２）から（５）のいずれかの電力変換装置と、前記負荷としてのモータと、を備え、前記モータは、前記熱結合部材と接触することで前記全固体電池及び前記電力変換器と熱結合している、ことを特徴とする電気式駆動ユニットである。
以上説明したように、本発明によれば、電力変換装置の大型化を抑制することができる。
以下、本実施形態に係る電力変換装置を、図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置１の側面図の一例を示す図である。図２は、第１の実施形態に係る電力変換装置１の具体的な構成の一例を示す図である。電力変換装置１は、車両に搭載される。前記車両は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車である。
図１に示すように、電力変換装置１は、電池モジュール２、電力変換器３、回路基板４及び熱結合部材５を備える。なお、回路基板４は、本発明の「第１回路基板」に相当する。
図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置１の側面図の一例を示す図である。図２は、第１の実施形態に係る電力変換装置１の具体的な構成の一例を示す図である。電力変換装置１は、車両に搭載される。前記車両は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車である。
図１に示すように、電力変換装置１は、電池モジュール２、電力変換器３、回路基板４及び熱結合部材５を備える。なお、回路基板４は、本発明の「第１回路基板」に相当する。
電池モジュール２は、複数の全固体電池２０を備える。全固体電池２０は、有機電解液を含有しない固体電解質を使用した電池である。全固体電池２０は、リチウムイオン電池と比較して耐熱温度（動作温度を定格上限）が高い。例えば、全固体電池２０の耐熱温度が１５０℃程度であるのに対して、リチウムイオン電池の耐熱温度が６０℃程度である。複数の全固体電池２０は、回路基板４に実装されている。
なお、本実施形態では、電池モジュール２は、複数の全固体電池２０を備えているが、これに限定されず、全固体電池２０を一以上備えていればよい。すなわち、電力変換装置１は、一以上の全固体電池２０を備えていればよく、全固体電池２０の個数には特に限定されない。
電力変換器３は、電池モジュール２と負荷との間で電力変換を行う。負荷とは、例えば上記車両の走行用のモータである。電力変換器３は、回路基板４に実装されている。
電力変換器３は、昇圧コンバータ３１及びインバータ３２を備える。
昇圧コンバータ３１は、複数の全固体電池２０から出力される電力を所定の昇圧比で昇圧してインバータ３２に出力する。ただし、本実施形態では、昇圧コンバータ３１は、インバータ３２から入力される回生電力を所定の降圧比で降圧して複数の全固体電池２０に出力する機能をさらに備えてもよい。
昇圧コンバータ３１は、平滑コンデンサＣと、リアクトルＬと、互い直列に接続されるスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２と、を備える。平滑コンデンサＣは、電池モジュール２から出力される電圧を平滑する。
リアクトルＬは、一端が電池モジュール２の出力端子（全固体電池２０の正極端子）に接続され、他端がスイッチング素子Ｔ１とスイッチング素子Ｔ２との接続点に接続されている。
スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２は、半導体素子である。本実施形態のスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＦＥＴ（Field Effective Transistor；電界効果トランジスタ）等であってもよい。スイッチング素子Ｔ１，Ｔ１２は、ＳｉＣ（炭化珪素）やＧａＮ（窒化ガリウム）等のワイドギャップ半導体のスイッチング素子であってもよい。
昇圧コンバータ３１は、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２をＯＮ/ＯＦＦして、リアクトルＬの磁気エネルギーの蓄積及び放出を交互に繰返すことで電池モジュール２から出力される電力を昇圧する。昇圧コンバータ３１は、昇圧した電力をインバータ３２に供給する。なお、昇圧コンバータ３１は、昇圧した電圧を平滑する平滑用のコンデンサを備えてもよい。
インバータ３２は、昇圧コンバータ３１から出力された電力を交流電力に変換してモータ等の負荷に供給する。本実施形態では、インバータ３２は、三相インバータであり、各相に対応した３つのスイッチングレグを備えている。
インバータ３２は、半導体素子であるスイッチング素子Ｔ１１～Ｔ１６を備える。尚、スイッチング素子Ｔ１１～Ｔ１６としては、ＩＧＢＴであってもよいし、ＦＥＴであってもよい。インバータ３２に設けられたスイッチング素子Ｔ１１～Ｔ１６のうち、スイッチング素子Ｔ１１，Ｔ１４が直列的に接続されて対をなしており、スイッチング素子Ｔ１２，Ｔ１５が直列的に接続されて対をなしており、スイッチング素子Ｔ１３，Ｔ１６が直列的に接続されて対をなしている。対をなすスイッチング素子Ｔ１１～Ｔ１６の接続点の各々には、端子Ｍを介してモータの三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線が接続される。
なお、スイッチング素子Ｔ１１～Ｔ１６は、ＳｉＣやＧａＮ等のワイドギャップ半導体のスイッチング素子であってもよい。
なお、スイッチング素子Ｔ１１～Ｔ１６は、ＳｉＣやＧａＮ等のワイドギャップ半導体のスイッチング素子であってもよい。
回路基板４は、第１面４ａと、第１面４ａとは反対の面である第２面４ｂと、を有する。回路基板４の第１面４ａには、電池モジュール２及び電力変換器３が実装されている。このように、電池モジュール２及び電力変換器３は、回路基板４において、同一面上に実装されている。
具体的には、回路基板４の第１面４ａにおいて、第１端部側から第２端部側に向かって、インバータ３２、昇圧コンバータ３１、電池モジュール２の順に実装されている。
回路基板４の第２面４ｂには、熱結合部材５が配置されている。
具体的には、回路基板４の第１面４ａにおいて、第１端部側から第２端部側に向かって、インバータ３２、昇圧コンバータ３１、電池モジュール２の順に実装されている。
回路基板４の第２面４ｂには、熱結合部材５が配置されている。
熱結合部材５は、電池モジュール２（複数の全固体電池２０）と電力変換器３とを熱結合する。熱結合とは、熱的に結合された状態であって、本実施形態では電池モジュール２と電力変換器３との間で熱結合部材５を介して熱が移動する状態である。熱結合部材５は、熱伝導性が高い材料であって、例えば、アルミニウム、鉄、銅などの金属である。例えば、熱結合部材５は、ヒートシンクである。ヒートシンクは、アルミニウム等の金属により構成された略直方体状の部材である。なお、前記ヒートシンクは、内部に冷媒が流通する冷媒流路Ｒを一以上備えてもよい。これにより、電池モジュール２及び電力変換器３の動作温度は、冷媒流路Ｒに流れる冷媒により、定格上限以下に制御される。
すなわち、本実施形態に係る熱結合部材５は、ヒートシンクであるため、電池モジュール２（複数の全固体電池２０）と電力変換器３とを熱結合する第１の機能と、電池モジュール２と電力変換器３との発熱を冷却する第２の機能を有する。
なお、例えば、冷媒は、回路基板４の第１端部側から第２端部側に向かう方向に流れる。すなわち、冷媒は、冷媒流路Ｒにおいて、電力変換器３から電池モジュール２に向かって流れる。
すなわち、本実施形態に係る熱結合部材５は、ヒートシンクであるため、電池モジュール２（複数の全固体電池２０）と電力変換器３とを熱結合する第１の機能と、電池モジュール２と電力変換器３との発熱を冷却する第２の機能を有する。
なお、例えば、冷媒は、回路基板４の第１端部側から第２端部側に向かう方向に流れる。すなわち、冷媒は、冷媒流路Ｒにおいて、電力変換器３から電池モジュール２に向かって流れる。
このように、第１の実施形態に係る電力変換装置１は、全固体電池２０を有する電池モジュール２と、電力変換器３と、電池モジュール２と電力変換器３とを熱結合する熱結合部材５を備える。
このような構成によれば、第１の実施形態の電力変換装置１は、熱結合部材５を用いて全固体電池２０と電力変換器３とを熱結合させているため、一つの冷却装置で電池モジュール２と電力変換器３とのそれぞれの動作温度を定格上限以下に制御することができる。その結果、電力変換装置が小型化する。
具体的には、従来の電力変換装置では、電池モジュールの発熱を電動式ファンで冷却し、電力変換器を水冷システムで冷却している。したがって、従来の電力変換装置では、電池モジュール及び電力変換器のそれぞれを冷却するために、電動式ファンと水冷システムの２つの冷却装置が必要である。
一方、第１の実施形態に係る電力変換装置１は、電池モジュール２を全固体電池２０で構成し、ヒートシンク等の熱結合部材５を用いて全固体電池２０と電力変換器３とを熱結合させている。これにより、例えば、一つの冷却装置で全固体電池２０と電力変換器３とのそれぞれの温度を制御することができる。
一方、第１の実施形態に係る電力変換装置１は、電池モジュール２を全固体電池２０で構成し、ヒートシンク等の熱結合部材５を用いて全固体電池２０と電力変換器３とを熱結合させている。これにより、例えば、一つの冷却装置で全固体電池２０と電力変換器３とのそれぞれの温度を制御することができる。
ここで、全固体電池２０は、高温において電池容量が増大し、高温での寿命特性もリチウムイオン電池と比較して大幅に向上している。そこで、第１の実施形態に係る電力変換装置１は、ヒートシンク等の熱結合部材５を用いて全固体電池２０と電力変換器３とを熱結合させることで、電力変換器３の熱を全固体電池２０に移動させ、全固体電池２０を効率良く温める。これにより、第１の実施形態に係る電力変換装置１は、全固体電池２０の性能を最大限に引き出すことができる。
また、第１の実施形態に係る電力変換装置１は、全固体電池２０と電力変換器３とを回路基板４の第１面４ａに実装している。例えば、回路基板４の第１面４ａにおいて、第１端部側から第２端部側に向かって、インバータ３２、昇圧コンバータ３１、全固体電池２０の順に実装されている。これにより、電力変換装置１は、従来と比較して各部品の配線距離を短くでき、平滑コンデンサの削減やノイズの低減、装置の小型化に寄与する。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る電力変換装置１Ｂについて説明する。図３は、第２の実施形態に係る電力変換装置１Ｂの側面図である。
次に、第２の実施形態に係る電力変換装置１Ｂについて説明する。図３は、第２の実施形態に係る電力変換装置１Ｂの側面図である。
第２の実施形態に係る電力変換装置１Ｂは、第１の実施形態の電力変換装置１と比較して、電池モジュール２の状態を監視及び制御する第１制御装置７及び電力変換器３を制御する第２制御装置８を備える点で相違する。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。
具体的には、電力変換装置１Ｂは、電池モジュール２、電力変換器３、回路基板４、熱結合部材５、制御用回路基板６、第１制御装置７及び第２制御装置８を備える。なお、制御用回路基板６は、本発明の「第２回路基板」に相当する。
制御用回路基板６は、回路基板４の第１面４ａと対向する第３面６ｂと、前記第３面６ｂと反対の面である第４面６ａと、を有する。第３面６ｂ及び第４面６ａは、部品実装及び配線が行われる面である。また、第３面６ｂと第４面６ａとの間には、シールド層Ｓが介挿されている。
第１制御装置７は、電池モジュール２の状態を監視及び制御する。具体的には、第１制御装置７は、電池監視部７１及び充放電制御部７２を備える。
電池監視部７１は、電池モジュール２を構成する複数の全固体電池２０の状態（例えば、出力電圧）を監視する。電池監視部７１は、複数のＩＣ（集積回路；integrated circuit）を備える。電池監視部７１は、制御用回路基板６の第３面６ｂに実装されている。電池監視部７１は、第３面６ｂにおいて、電池モジュール２の上方に位置するように実装されている。
電池監視部７１は、電池モジュール２を構成する複数の全固体電池２０の状態（例えば、出力電圧）を監視する。電池監視部７１は、複数のＩＣ（集積回路；integrated circuit）を備える。電池監視部７１は、制御用回路基板６の第３面６ｂに実装されている。電池監視部７１は、第３面６ｂにおいて、電池モジュール２の上方に位置するように実装されている。
充放電制御部７２は、電池モジュール２を構成する複数の全固体電池２０の充放電を制御する。例えば、充放電制御部７２は、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。充放電制御部７２は、制御用回路基板６の第４面６ａに実装されている。充放電制御部７２は、第４面６ａにおいて、電池モジュール２の上方に位置するように実装されている。
ただし、これに限定されず、電池監視部７１及び充放電制御部７２は、第３面６ｂ及び第４面６ａの少なくもいずれかの面に実装されていればよい。
ただし、これに限定されず、電池監視部７１及び充放電制御部７２は、第３面６ｂ及び第４面６ａの少なくもいずれかの面に実装されていればよい。
第２制御装置８は、駆動回路８１及び制御部８２を備える。
駆動回路８１は、スイッチング素子Ｔ１１～Ｔ１６を駆動するゲートドライバを備える。また、駆動回路８１は、スイッチング素子Ｔ１，２を駆動するゲートドライバを備える。駆動回路８１は、制御用回路基板６の第３面６ｂに実装されている。駆動回路８１は、第３面６ｂにおいて、電力変換器３の上方に位置するように実装されている。
制御部８２は、駆動回路８１の駆動を制御して、スイッチング素子Ｔ１１～Ｔ１６及びスイッチング素子Ｔ１，２をスイッチング制御する。制御部８２は、例えば、マイコンを有するいわゆるモータＥＣＵである。制御部８２は、制御用回路基板６の第４面６ａに実装されている。制御部８２は、第４面６ａにおいて、電力変換器３の上方に位置するように実装されている。
ただし、これに限定されず、駆動回路８１及び制御部８２は、第３面６ｂ及び第４面６ａの少なくもいずれかの面に実装されていればよい。
駆動回路８１は、スイッチング素子Ｔ１１～Ｔ１６を駆動するゲートドライバを備える。また、駆動回路８１は、スイッチング素子Ｔ１，２を駆動するゲートドライバを備える。駆動回路８１は、制御用回路基板６の第３面６ｂに実装されている。駆動回路８１は、第３面６ｂにおいて、電力変換器３の上方に位置するように実装されている。
制御部８２は、駆動回路８１の駆動を制御して、スイッチング素子Ｔ１１～Ｔ１６及びスイッチング素子Ｔ１，２をスイッチング制御する。制御部８２は、例えば、マイコンを有するいわゆるモータＥＣＵである。制御部８２は、制御用回路基板６の第４面６ａに実装されている。制御部８２は、第４面６ａにおいて、電力変換器３の上方に位置するように実装されている。
ただし、これに限定されず、駆動回路８１及び制御部８２は、第３面６ｂ及び第４面６ａの少なくもいずれかの面に実装されていればよい。
このように、第２の実施形態に係る電力変換装置１Ｂは、第１の実施形態と同様に、全固体電池２０を有する電池モジュール２と、電力変換器３と、電池モジュール２と電力変換器３とを熱結合する熱結合部材５を備える。
このような構成によれば、第２の実施形態の電力変換装置１Ｂは、熱結合部材５を用いて全固体電池２０と電力変換器３とを熱結合させているため、一つの冷却装置で電池モジュール２と電力変換器３とのそれぞれの動作温度を定格上限以下に制御することができる。その結果、電力変換装置が小型化する。さらに、第２の実施形態に係る電力変換装置１Ｂは、ヒートシンク等の熱結合部材５を用いて全固体電池２０と電力変換器３とを熱結合させることで、電力変換器３の熱を全固体電池２０に移動させ、全固体電池２０を効率良く温める。これにより、第２の実施形態に係る電力変換装置１Ｂは、全固体電池２０の性能を最大限に引き出すことができる。
また、第２の実施形態に係る電力変換装置１Ｂは、全固体電池２０と電力変換器３とを回路基板４の第１面４ａに実装している。例えば、回路基板４の第１面４ａにおいて、第１端部側から第２端部側に向かって、インバータ３２、昇圧コンバータ３１、全固体電池２０の順に実装されている。さらに、第１制御装置７は、全固体電池２０の上方に位置するように第３面６ｂ及び前記第４面６ａの少なくともいずれかに実装されている。第２制御装置８は、電力変換器３の上方に位置するように第３面６ｂ及び第４面６ａの少なくともいずれかに実装されている。これにより、電力変換装置１Ｂは、従来と比較して各部品の配線距離を短くでき、平滑コンデンサの削減やノイズの低減、装置の小型化に寄与する。
（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１Ｃについて説明する。図４は、第３の実施形態に係る電力変換装置１Ｃの側面図である。
次に、第３の実施形態に係る電力変換装置１Ｃについて説明する。図４は、第３の実施形態に係る電力変換装置１Ｃの側面図である。
第３の実施形態に係る電力変換装置１Ｃは、第１の実施形態の電力変換装置１と比較して、熱源機器１００を備える点で相違する。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。
具体的には、電力変換装置１Ｃは、電池モジュール２、電力変換器３、回路基板４、熱結合部材５、回路基板１０及び熱源機器１００を備える。
熱結合部材５は、第１面５ａが回路基板４の第２面４ｂに接触しており、第２面５ｂが回路基板１０に接触している。
回路基板１０は、第１面１０ａと、第１面１０ａとは反対の面である第２面１０ｂと、を有する。回路基板１０の第１面１０ａには、熱結合部材５の第２面５ｂが接触している。回路基板１０の第２面１０ｂには、熱源機器１００が実装されている。
回路基板１０は、第１面１０ａと、第１面１０ａとは反対の面である第２面１０ｂと、を有する。回路基板１０の第１面１０ａには、熱結合部材５の第２面５ｂが接触している。回路基板１０の第２面１０ｂには、熱源機器１００が実装されている。
熱源機器１００は、電力変換器３及び電池モジュール２以外の熱源機器であって、例えば、ＤＣＤＣコンバータ（例えば、降圧コンバータ）や電池モジュール２を充電する充電機器である。
上述したように、第３の実施形態に係る電力変換装置１Ｃは、全固体電池２０を有する電池モジュール２と、電力変換器３と、電池モジュール２と電力変換器３とを熱結合する熱結合部材５を備える。
このような構成によれば、第３の実施形態の電力変換装置１Ｃは、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、第３の実施形態に係る電力変換装置１Ｃは、熱源機器１００をさらに備え、熱結合部材５を介して電池モジュール２、電力変換器３及び熱源機器１００を熱結合する。
このような構成によれば、電力変換装置１Ｃは、電池モジュール２、電力変換器３及び熱源機器１００のそれぞれを異なる冷却装置で冷却する必要がなく、一の冷却装置で冷却することができ、装置の小型化に寄与する。
このような構成によれば、電力変換装置１Ｃは、電池モジュール２、電力変換器３及び熱源機器１００のそれぞれを異なる冷却装置で冷却する必要がなく、一の冷却装置で冷却することができ、装置の小型化に寄与する。
なお、電力変換装置１Ｃにおいて、電池モジュール２及び電力変換器３は、必ずしも同一面上に実装されている必要はない。例えば、図５に示すように、電池モジュール２は、回路基板１０の第２面１０ｂに実装されてもよい。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る電気式駆動ユニット２００について説明する。図６は、電気式駆動ユニット２００の概略構成図である。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。
次に、第４の実施形態に係る電気式駆動ユニット２００について説明する。図６は、電気式駆動ユニット２００の概略構成図である。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。
電気式駆動ユニット２００は、車両の車輪を電池モジュール２の電力で駆動する。電気式駆動ユニット２００は、電力変換装置１、モータ２０１及びギア２０２を一体で備える。
電力変換装置１は、電池モジュール２の電力を電力変換器３で昇圧且つ交流電力に変換してモータ２０１に供給する。
モータ２０１は、電力変換装置１から供給される電力で回転する走行用モータである。モータ２０１は、熱結合部材５の第２面５ｂに設けられている。
ギア２０２は、モータ２０１の回転力を上記車両の車輪に伝達することで車輪を駆動する。ギア２０２は、熱結合部材５の第２面５ｂに設けられている。
モータ２０１は、電力変換装置１から供給される電力で回転する走行用モータである。モータ２０１は、熱結合部材５の第２面５ｂに設けられている。
ギア２０２は、モータ２０１の回転力を上記車両の車輪に伝達することで車輪を駆動する。ギア２０２は、熱結合部材５の第２面５ｂに設けられている。
第４の実施形態に係る熱結合部材５は、全固体電池２０を有する電池モジュール２、電力変換器３及びモータ２０１を熱結合させる。このような構成によれば、第４の実施形態では、一つの冷却装置で電池モジュール２、電力変換器３及びモータ２０１のそれぞれの動作温度を定格上限以下に制御することができる。その結果、電力変換装置を有する電気式駆動ユニット２００が小型化する。さらに、電気式駆動ユニット２００は、モータ２０１で発生した熱を全固体電池２０に効率伝えることができ、全固体電池２０の性能を最大限に引き出すことができる。
また、第４の実施形態に係る電気式駆動ユニット２００では、全固体電池２０と電力変換器３とを熱結合部材５の第１面５ａ側に設けられており、モータ２０１が熱結合部材５の第２面５ｂ側に設けられている。これにより、モータ２０１と電力変換装置１との配線距離を短くでき、平滑コンデンサの削減やノイズの低減、装置の小型化に寄与する。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
（変形例１）第１の実施形態の電力変換装置１、第２の実施形態の電力変換装置１Ｂ及び第４の実施形態に係る電気式駆動ユニット２００は、第３の実施形態に係る熱源機器１００を備えてもよい。例えば、第１の実施形態に係る電力変換装置１は、熱結合部材５の第２面５ｂにおいて回路基板１０を設け、その回路基板１０に熱源機器１００を実装してもよい。例えば、第２の実施形態に係る電力変換装置１Ｂは、熱結合部材５の第２面５ｂにおいて回路基板１０を設け、その回路基板１０に熱源機器１００を実装してもよい。電気式駆動ユニット２００は、熱結合部材５の第２面５ｂにおいて回路基板１０を設け、その回路基板１０に熱源機器１００を実装してもよい。
（変形例２）第１の実施形態の電力変換装置１、第３の実施形態の電力変換装置１Ｃ及び第４の実施形態に係る電気式駆動ユニット２００は、第２の実施形態で説明した制御用回路基板６、第１制御装置７及び第２制御装置８を備えてもよい。
（変形例３）第１の実施形態～第４の実施形態において、熱結合部材５は、冷媒流路Ｒを備えていなくてもよい。熱結合部材５は、全固体電池２０と電力変換器３とを熱結合する部材であればよく、冷却能力を備えていなくてもよい。
（変形例４）第１の実施形態の電力変換装置１、第２の実施形態の電力変換装置１Ｂ及び第４の実施形態に係る電気式駆動ユニット２００において、電力変換器３を熱結合部材５の第１面５ａ側に設け、電池モジュール２を熱結合部材５の第２面５ｂ側に設けてもよい。すなわち、電力変換装置１、電力変換装置１Ｂ及び電気式駆動ユニット２００は、熱結合部材５を電池モジュール２と電力変換器３とで両面から挟む構造を有してもよい。
（変形例５）第１の実施形態～第４の実施形態において、電池モジュール２と電力変換器３とは、それぞれ熱結合部材５と熱結合するにあたって、回路基板を介しているがこれに限定されない。すなわち、電池モジュール２は、熱結合部材５の第１面５ａ又は第２面５ｂに直接接触してもよい。電力変換器３は、熱結合部材５の第１面５ａ又は第２面５ｂに直接接触してもよい。
上記の電力変換装置によれば、電力変換装置の大型化を抑制することができる。
１，１Ｂ，１Ｃ 電力変換装置
２ 電池モジュール
３ 電力変換器
４ 回路基板（第１回路基板）
５ 熱結合部材
６ 制御用回路基板（第２回路基板）
２０ 全固体電池
３１ 昇圧コンバータ
３２ インバータ
Ｔ１，Ｔ２ スイッチング素子
Ｔ１１～Ｔ１６ スイッチング素子
２００ 電気式駆動ユニット
２０１ モータ
２ 電池モジュール
３ 電力変換器
４ 回路基板（第１回路基板）
５ 熱結合部材
６ 制御用回路基板（第２回路基板）
２０ 全固体電池
３１ 昇圧コンバータ
３２ インバータ
Ｔ１，Ｔ２ スイッチング素子
Ｔ１１～Ｔ１６ スイッチング素子
２００ 電気式駆動ユニット
２０１ モータ
Claims (6)
- 全固体電池と、
前記全固体電池と負荷との間で電力変換を行う電力変換器と、
前記全固体電池と前記電力変換器とを熱結合すると共に前記電力変換器から前記全固体電池に熱を移動させる熱結合部材と、
を備え、
前記熱結合部材の内部に冷媒が流通する冷媒流路が設けられ、
前記全固体電池が前記冷媒流路の下流側に位置し、前記電力変換器が前記冷媒流路の上流側に位置する
電力変換装置。 - 第１面と、前記第１面とは反対の面である第２面と、を有する第１回路基板を備え、
全固体電池と前記電力変換器とは、前記第１面に実装されており、
前記熱結合部材は、前記第２面に配置されている、
請求項１に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換器は、インバータ及び昇圧コンバータを備え、
前記第１面の第１端部側から第２端部側に向かって、前記インバータ、前記昇圧コンバータ、前記全固体電池の順に実装されている、
請求項２に記載の電力変換装置。 - 前記インバータ及び前記昇圧コンバータに含まれるスイッチング素子は、ワイドギャップ半導体のスイッチング素子である、請求項３に記載の電力変換装置。
- 前記全固体電池の状態を監視する第１制御装置と、
前記電力変換器を制御する第２制御装置と、
前記第１面と対向する第３面と、前記第３面と反対の面である第４面と、を有する第２回路基板と、
を備え、
前記第１制御装置は、前記全固体電池の上方に位置するように前記第３面及び前記第４面の少なくともいずれかに実装されており、
前記第２制御装置は、前記電力変換器の上方に位置するように前記第３面及び前記第４面の少なくともいずれかに実装されている、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 請求項２から５のいずれか一項に記載の電力変換装置と、
前記負荷としてのモータと、
を備え、
前記モータは、前記熱結合部材と接触することで前記全固体電池及び前記電力変換器と熱結合している、
電気式駆動ユニット。
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