JP7306297B2 - power conversion unit - Google Patents

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Description

本明細書に記載の開示は電力変換ユニットに関するものである。 The disclosure provided herein relates to power conversion units.

特許文献1に示されるように、コンデンサとリアクトルが冷却器を流れる冷媒によって冷却される電力変換装置が知られている。 2. Description of the Related Art As disclosed in Patent Literature 1, a power converter is known in which a condenser and a reactor are cooled by coolant flowing through a cooler.

特開2013-51747号公報JP 2013-51747 A

特許文献1に記載の構成において、コンデンサを冷却する冷媒の冷媒流路とリアクトルを冷却する冷媒の冷媒流路が共有している。これによりコンデンサとリアクトルのうちの一方で発生した熱が冷媒を介してコンデンサとリアクトルのうちの他方に熱伝導する虞がある。 In the configuration described in Patent Document 1, the coolant channel for the coolant that cools the condenser and the coolant channel for the coolant that cools the reactor are shared. As a result, heat generated in one of the condenser and reactor may be transferred to the other of the condenser and reactor via the refrigerant.

そこで本明細書に記載の開示は、コンデンサとリアクトルのうちの一方で発生した熱が冷媒を介してコンデンサとリアクトルのうちの他方へ熱伝導されることを抑制する電力変換ユニットを提供することを目的とする。 Therefore, the disclosure described in this specification provides a power conversion unit that suppresses heat transfer of heat generated by one of the condenser and the reactor to the other of the condenser and the reactor via a refrigerant. aim.

開示の1つは、
複数のスイッチ(524,525,614,615)を有するパワーモジュール(700)と、
複数のスイッチそれぞれと電気的に接続されるコンデンサ(305,306)と、
複数のスイッチと電気的に接続されるリアクトル(510)と、
パワーモジュール、コンデンサ、および、リアクトルに重なる第1主面(810a)と、第1主面の裏側の第2主面(810b)と、を備える底部(810)を有するケース(800)と、
パワーモジュール、コンデンサ、および、リアクトルそれぞれを冷却する冷媒の流れる冷却路(830)と、を有し、
底部における、第1主面と第2主面との間の内部に、冷却路が構成され、
冷却路は、第1流路(831)、第2流路(833)、および、第3流路(835)、を有し、
第1流路と第2流路と第3流路が直列に並び、
第1流路はコンデンサの少なくとも一部とのみ対向し、
第2流路はリアクトルの少なくとも一部とのみ対向し、
第3流路はパワーモジュールの少なくとも一部とのみ対向する。
One of the disclosures is
a power module (700) having a plurality of switches (524, 525, 614, 615);
a capacitor (305, 306) electrically connected to each of the plurality of switches;
a reactor (510) electrically connected to a plurality of switches;
a case (800) having a bottom (810) with a first main surface (810a) overlapping the power module, the capacitor, and the reactor, and a second main surface (810b) behind the first main surface;
a power module, a condenser, and a cooling passage (830) through which a coolant flows for cooling each of the reactors;
A cooling passage is configured inside between the first main surface and the second main surface at the bottom,
the cooling channel has a first channel (831), a second channel (833) and a third channel (835);
The first flow path, the second flow path, and the third flow path are arranged in series,
the first flow path only faces at least a portion of the capacitor;
The second flow path faces only at least part of the reactor,
The third flow path faces only at least part of the power module.

このように本開示では流路が直列に連結される。コンデンサ(305,306)は第1流路(831)のみと対向する。リアクトル(510)は第2流路(833)のみと対向する。パワーモジュール(700)は第3流路(835)のみと対向する。その結果、コンデンサ(305,306)とリアクトル(510)のうちの一方で発生した熱が冷媒を介してコンデンサ(305,306)とリアクトル(510)のうちの他方へ熱伝導されることが抑制される。 Thus, the present disclosure connects the channels in series. The capacitors (305, 306) face only the first channel (831). The reactor (510) faces only the second flow path (833). The power module (700) faces only the third channel (835). As a result, heat generated in one of the condensers (305, 306) and the reactor (510) is prevented from being conducted to the other of the condensers (305, 306) and the reactor (510) via the refrigerant. be done.

なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。 It should be noted that the reference numbers in parentheses above merely indicate the correspondence with the configurations described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope in any way.

車載システムを示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an in-vehicle system; FIG. 電力変換ユニットの上面図である。It is a top view of a power conversion unit. 図2に示すIII-III線に沿う断面線に対応する電力変換ユニットの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the power conversion unit corresponding to a cross-sectional line along line III-III shown in FIG. 2; 第1変形例を説明する電力変換ユニットの上面図である。It is a top view of a power conversion unit explaining a 1st modification. 図4に示すV-V線に沿う断面線に対応する電力変換ユニットの上面図である。FIG. 5 is a top view of the power conversion unit corresponding to a cross-sectional line along line VV shown in FIG. 4; 流路の連結形態の変形例を説明する電力変換ユニットの上面図である。FIG. 11 is a top view of the power conversion unit for explaining a modification of the connecting form of the flow paths;

以下、実施形態を図に基づいて説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1~図3に基づいて本実施形態に係る電力変換ユニット300を説明する。
(First embodiment)
A power conversion unit 300 according to the present embodiment will be described based on FIGS. 1 to 3. FIG.

<車載システム>
先ず、図1に基づいて電力変換ユニット300の設けられる車載システム100を説明する。この車載システム100は電気自動車用のシステムを構成している。車載システム100は、バッテリ200、電力変換ユニット300、および、モータ400を有する。
<In-vehicle system>
First, an in-vehicle system 100 provided with a power conversion unit 300 will be described based on FIG. This in-vehicle system 100 constitutes a system for an electric vehicle. In-vehicle system 100 has battery 200 , power conversion unit 300 , and motor 400 .

また車載システム100は図示しない複数のECUを有する。これら複数のECUはバス配線を介して相互に信号を送受信している。複数のECUは協調して電気自動車を制御している。複数のECUの制御により、バッテリ200のSOCに応じたモータ400の回生と力行が制御される。SOCはstate of chargeの略である。ECUはelectronic control unitの略である。 In-vehicle system 100 also includes a plurality of ECUs (not shown). These multiple ECUs transmit and receive signals to and from each other via bus wiring. A plurality of ECUs cooperate to control the electric vehicle. A plurality of ECUs control regeneration and power running of motor 400 according to the SOC of battery 200 . SOC is an abbreviation for state of charge. ECU is an abbreviation for electronic control unit.

バッテリ200は複数の二次電池を有する。これら複数の二次電池は直列接続された電池スタックを構成している。この電池スタックのSOCがバッテリ200のSOCに相当する。二次電池としてはリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、および、有機ラジカル電池などを採用することができる。 Battery 200 has a plurality of secondary batteries. These secondary batteries constitute a battery stack connected in series. The SOC of this battery stack corresponds to the SOC of battery 200 . A lithium-ion secondary battery, a nickel-hydrogen secondary battery, an organic radical battery, or the like can be used as the secondary battery.

電力変換ユニット300はバッテリ200とモータ400との間の電力変換を行う。電力変換ユニット300はバッテリ200の直流電力をモータ400の力行に適した電圧レベルの交流電力に変換する。電力変換ユニット300はモータ400の発電(回生)によって生成された交流電力をバッテリ200の充電に適した電圧レベルの直流電力に変換する。 Power conversion unit 300 performs power conversion between battery 200 and motor 400 . The power conversion unit 300 converts the DC power of the battery 200 into AC power at a voltage level suitable for powering the motor 400 . The power conversion unit 300 converts AC power generated by power generation (regeneration) of the motor 400 into DC power having a voltage level suitable for charging the battery 200 .

モータ400は図示しない電気自動車の出力軸に連結されている。モータ400の回転エネルギーは出力軸を介して電気自動車の走行輪に伝達される。逆に、走行輪の回転エネルギーは出力軸を介してモータ400に伝達される。 Motor 400 is connected to an output shaft of an electric vehicle (not shown). The rotational energy of motor 400 is transmitted to the running wheels of the electric vehicle via the output shaft. Conversely, the rotational energy of the running wheels is transmitted to motor 400 via the output shaft.

モータ400は電力変換ユニット300から供給される交流電力によって力行する。これにより走行輪への推進力の付与が成される。またモータ400は走行輪から伝達される回転エネルギーによって回生する。この回生によって発生した交流電力は、電力変換ユニット300によって直流電力に変換されるとともに降圧される。この直流電力がバッテリ200に供給される。また直流電力は電気自動車に搭載された各種電気負荷にも供給される。 Motor 400 is powered by AC power supplied from power conversion unit 300 . As a result, a driving force is applied to the running wheels. Also, the motor 400 is regenerated by rotational energy transmitted from the running wheels. The AC power generated by this regeneration is converted into DC power and stepped down by the power conversion unit 300 . This DC power is supplied to battery 200 . The DC power is also supplied to various electrical loads mounted on the electric vehicle.

<電力変換ユニット>
次に電力変換ユニット300を説明する。電力変換ユニット300はコンバータ500とインバータ600を備えている。コンバータ500はバッテリ200の直流電力をモータ400の力行に適した電圧レベルに昇圧する。インバータ600はこの直流電力を交流電力に変換する。この交流電力がモータ400に供給される。またインバータ600はモータ400で生成された交流電力を直流電力に変換する。コンバータ500はこの直流電力をバッテリ200の充電に適した電圧レベルに降圧する。
<Power conversion unit>
Next, the power conversion unit 300 will be explained. Power conversion unit 300 includes converter 500 and inverter 600 . Converter 500 boosts the DC power of battery 200 to a voltage level suitable for powering motor 400 . Inverter 600 converts this DC power to AC power. This AC power is supplied to the motor 400 . Inverter 600 converts AC power generated by motor 400 into DC power. Converter 500 steps down this DC power to a voltage level suitable for charging battery 200 .

図1に示すようにコンバータ500は第1給電バスバ301と第2給電バスバ302を介してバッテリ200と電気的に接続されている。第1給電バスバ301はバッテリ200の正極に接続されている。第2給電バスバ302はバッテリ200の負極に接続されている。そしてコンバータ500は第3給電バスバ303と第2給電バスバ302を介してインバータ600と電気的に接続されている。 As shown in FIG. 1, converter 500 is electrically connected to battery 200 via first power supply bus bar 301 and second power supply bus bar 302 . The first power supply busbar 301 is connected to the positive electrode of the battery 200 . The second power supply busbar 302 is connected to the negative electrode of the battery 200 . Converter 500 is electrically connected to inverter 600 via third power supply bus bar 303 and second power supply bus bar 302 .

<コンバータの回路構成>
コンバータ500は第1コンデンサ305、リアクトル510、および、第1スイッチ群520を有する。第1コンデンサ305の有する2つの電極のうち一方が第1給電バスバ301に接続されている。第1コンデンサ305の有する2つの電極のうち他方が第2給電バスバ302に接続されている。リアクトル510は第1給電バスバ301に接続されている。リアクトル510と第1スイッチ群520とが連結バスバ530を介して電気的に接続されている。そして第1スイッチ群520は第3給電バスバ303と第2給電バスバ302それぞれに接続されている。
<Converter circuit configuration>
Converter 500 has first capacitor 305 , reactor 510 , and first switch group 520 . One of the two electrodes of first capacitor 305 is connected to first power supply bus bar 301 . The other of the two electrodes of first capacitor 305 is connected to second power supply bus bar 302 . Reactor 510 is connected to first power supply bus bar 301 . Reactor 510 and first switch group 520 are electrically connected via coupling bus bar 530 . The first switch group 520 is connected to the third power supply bus bar 303 and the second power supply bus bar 302 respectively.

リアクトル510はA相リアクトル511、B相リアクトル512、および、C相リアクトル513を有する。これに応じて第1スイッチ群520はA相レグ521、B相レグ522、および、C相レグ523を有する。連結バスバ530はA相連結バスバ531、B相連結バスバ532、および、C相連結バスバ533を有する。 Reactor 510 has an A-phase reactor 511 , a B-phase reactor 512 and a C-phase reactor 513 . Accordingly, the first switch group 520 has an A-phase leg 521 , a B-phase leg 522 and a C-phase leg 523 . Connection bus bar 530 has A-phase connection bus bar 531 , B-phase connection bus bar 532 , and C-phase connection bus bar 533 .

このように本実施形態のコンバータ500は、A相~C相の3相のリアクトル510、レグ、および、連結バスバ530を備える。3相のレグは上記のECUおよびゲートドライバによって各相独立して駆動制御される。若しくは、ECUおよびゲートドライバによって3相のレグは同調して駆動制御される。 As described above, converter 500 of the present embodiment includes three-phase reactors 510 of phases A to C, legs, and connecting busbars 530 . Each phase of the three-phase leg is independently driven and controlled by the ECU and the gate driver. Alternatively, the three-phase legs are synchronously driven and controlled by the ECU and the gate driver.

A相レグ521~C相レグ523それぞれは半導体素子として、第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525、および、第1ハイサイドダイオード524aと第1ローサイドダイオード525aを有する。これらA相レグ521~C相レグ523それぞれは半導体素子が樹脂封止されてパッケージを構成している。 Each of the A-phase leg 521 to C-phase leg 523 has a first high-side switch 524, a first low-side switch 525, and a first high-side diode 524a and a first low-side diode 525a as semiconductor elements. Each of these A-phase legs 521 to C-phase legs 521 to C-phase leg 523 constitutes a package in which a semiconductor element is sealed with resin.

本実施形態では、第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525としてnチャネル型のIGBTを採用している。これら第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525それぞれのコレクタ電極、エミッタ電極、および、ゲート電極それぞれに接続された端子の先端が上記のパッケージの外に露出されている。 In this embodiment, n-channel IGBTs are used as the first high-side switch 524 and the first low-side switch 525 . The tips of the terminals connected to the collector electrodes, emitter electrodes and gate electrodes of the first high-side switch 524 and the first low-side switch 525 are exposed outside the package.

図1に示すように第1ハイサイドスイッチ524のコレクタ電極が第3給電バスバ303に接続されている。第1ハイサイドスイッチ524のエミッタ電極と第1ローサイドスイッチ525のコレクタ電極とが接続されている。第1ローサイドスイッチ525のエミッタ電極が第2給電バスバ302に接続されている。これにより第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525は第3給電バスバ303から第2給電バスバ302へ向かって順に直列接続されている。 As shown in FIG. 1, the collector electrode of the first high-side switch 524 is connected to the third power supply busbar 303 . An emitter electrode of the first high-side switch 524 and a collector electrode of the first low-side switch 525 are connected. An emitter electrode of the first low-side switch 525 is connected to the second power supply busbar 302 . Thereby, the first high-side switch 524 and the first low-side switch 525 are serially connected in order from the third power supply bus bar 303 toward the second power supply bus bar 302 .

また、第1ハイサイドスイッチ524のコレクタ電極に第1ハイサイドダイオード524aのカソード電極が接続されている。第1ハイサイドスイッチ524のエミッタ電極に第1ハイサイドダイオード524aのアノード電極が接続されている。これにより第1ハイサイドスイッチ524に第1ハイサイドダイオード524aが逆並列接続されている。 Also, the collector electrode of the first high-side switch 524 is connected to the cathode electrode of the first high-side diode 524a. The emitter electrode of the first high-side switch 524 is connected to the anode electrode of the first high-side diode 524a. As a result, the first high-side diode 524 a is connected in anti-parallel to the first high-side switch 524 .

同様にして、第1ローサイドスイッチ525のコレクタ電極に第1ローサイドダイオード525aのカソード電極が接続されている。第1ローサイドスイッチ525のエミッタ電極に第1ローサイドダイオード525aのアノード電極が接続されている。これにより第1ローサイドスイッチ525に第1ローサイドダイオード525aが逆並列接続されている。 Similarly, the collector electrode of the first low-side switch 525 is connected to the cathode electrode of the first low-side diode 525a. The emitter electrode of the first low-side switch 525 is connected to the anode electrode of the first low-side diode 525a. As a result, the first low-side diode 525 a is connected in anti-parallel to the first low-side switch 525 .

なお、これら第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525としては、IGBTではなくMOSFETを採用することもできる。採用するスイッチの種類としては特に限定されない。ただし、これらスイッチとしてMOSFETを採用する場合、上記のダイオードはなくともよい。 As the first high-side switch 524 and the first low-side switch 525, MOSFETs can be used instead of IGBTs. The type of switch to be used is not particularly limited. However, if MOSFETs are used as these switches, the above diodes may be omitted.

また、コンバータ500を構成する半導体素子は、Siなどの半導体、および、SiCなどのワイドギャップ半導体によって製造することができる。半導体素子の構成材料としては特に限定されない。 In addition, the semiconductor element that constitutes converter 500 can be manufactured from a semiconductor such as Si or a wide-gap semiconductor such as SiC. The constituent material of the semiconductor element is not particularly limited.

さらに言えば、A相レグ521~C相レグ523それぞれの有するスイッチの種類と構成材料は異なっていてもよい。例えば、A相レグ521の備えるスイッチがSiCから構成されるMOSFET、B相レグ522~C相レグ523それぞれの備えるスイッチがSiから構成されるIGBTであってもよい。 Furthermore, the types of switches and constituent materials of the A-phase legs 521 to C-phase legs 521 to C-phase legs 523 may be different. For example, the switches provided in the A-phase leg 521 may be MOSFETs made of SiC, and the switches provided in each of the B-phase legs 522 to C-phase legs 522 to 523 may be IGBTs made of Si.

図1に示すように、A相リアクトル511の一端は第1給電バスバ301に接続される。A相リアクトル511の他端はA相連結バスバ531を介してA相レグ521の第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525との間の中点に接続される。以上により、A相リアクトル511はバッテリ200の正極と、A相レグ521の第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525との間の中点とに接続されている。 As shown in FIG. 1 , one end of A-phase reactor 511 is connected to first power supply bus bar 301 . The other end of the A-phase reactor 511 is connected to the middle point between the first high-side switch 524 and the first low-side switch 525 of the A-phase leg 521 via the A-phase coupling busbar 531 . As described above, the A-phase reactor 511 is connected to the positive electrode of the battery 200 and the middle point between the first high-side switch 524 and the first low-side switch 525 of the A-phase leg 521 .

同様にして、B相リアクトル512の一端は第1給電バスバ301に接続される。B相リアクトル512の他端はB相連結バスバ532を介してB相レグ522の第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525との間の中点に接続される。以上により、B相リアクトル512はバッテリ200の正極と、B相レグ522の第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525との間の中点とに接続されている。 Similarly, one end of B-phase reactor 512 is connected to first power supply bus bar 301 . The other end of B-phase reactor 512 is connected to the midpoint between first high-side switch 524 and first low-side switch 525 of B-phase leg 522 via B-phase connecting bus bar 532 . As described above, the B-phase reactor 512 is connected to the positive electrode of the battery 200 and the middle point between the first high-side switch 524 and the first low-side switch 525 of the B-phase leg 522 .

C相リアクトル513の一端は第1給電バスバ301に接続される。C相リアクトル513の他端はC相連結バスバ533を介してC相レグ523の第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525との間の中点に接続される。以上により、C相リアクトル513はバッテリ200の正極と、C相レグ523の第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525との間の中点とに接続されている。 One end of C-phase reactor 513 is connected to first power supply bus bar 301 . The other end of C-phase reactor 513 is connected to a midpoint between first high-side switch 524 and first low-side switch 525 of C-phase leg 523 via C-phase coupling bus bar 533 . As described above, the C-phase reactor 513 is connected to the positive terminal of the battery 200 and the middle point between the first high-side switch 524 and the first low-side switch 525 of the C-phase leg 523 .

A相レグ521~C相レグ523の第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525は上記のECUとゲートドライバによって開閉制御される。ECUは制御信号を生成し、それをゲートドライバに出力する。ゲートドライバは制御信号を増幅してスイッチのゲート電極に出力する。これによりECUはコンバータ500に入力される直流電力の電圧レベルを昇降圧する。 The first high-side switch 524 and the first low-side switch 525 of the A-phase leg 521 to C-phase leg 523 are controlled to be opened and closed by the ECU and the gate driver. The ECU generates control signals and outputs them to the gate drivers. The gate driver amplifies the control signal and outputs it to the gate electrode of the switch. Accordingly, the ECU steps up or down the voltage level of the DC power input to converter 500 .

ECUは制御信号としてパルス信号を生成している。ECUはこのパルス信号のオンデューティ比と周波数を調整することで直流電力の昇降圧レベルを調整している。またECUはA相レグ521~C相レグ523のうちの駆動対象とするレグの数を選択することで昇降圧レベルを調整している。この昇降圧レベルはモータ400の目標トルクとバッテリ200のSOCに応じて決定される。 The ECU generates pulse signals as control signals. The ECU adjusts the step-up/step-down level of the DC power by adjusting the on-duty ratio and frequency of this pulse signal. The ECU adjusts the step-up/step-down level by selecting the number of legs to be driven among the A-phase leg 521 to C-phase leg 523 . This step-up/down level is determined according to the target torque of motor 400 and the SOC of battery 200 .

バッテリ200の直流電力を昇圧する場合、ECUは第1ハイサイドスイッチ524と第1ローサイドスイッチ525それぞれを交互に開閉する。これとは反対にインバータ600から供給された直流電力を降圧する場合、ECUは第1ローサイドスイッチ525に出力する制御信号をローレベルに固定する。それとともにECUは第1ハイサイドスイッチ524に出力する制御信号をハイレベルとローレベルに順次切り換える。 When boosting the DC power of battery 200 , the ECU alternately opens and closes first high-side switch 524 and first low-side switch 525 . Conversely, when stepping down the DC power supplied from inverter 600, the ECU fixes the control signal output to first low-side switch 525 at a low level. At the same time, the ECU sequentially switches the control signal output to the first high-side switch 524 between high level and low level.

<インバータ>
インバータ600は第2コンデンサ306と第2スイッチ群610を有する。第2コンデンサ306の有する2つの電極のうち一方が第3給電バスバ303に接続されている。第2コンデンサ306の有する2つの電極のうち他方が第2給電バスバ302に接続されている。第2スイッチ群610は第3給電バスバ303と第2給電バスバ302それぞれに接続されている。
<Inverter>
Inverter 600 has a second capacitor 306 and a second group of switches 610 . One of the two electrodes of second capacitor 306 is connected to third power supply bus bar 303 . The other of the two electrodes of second capacitor 306 is connected to second power supply bus bar 302 . The second switch group 610 is connected to each of the third power supply bus bar 303 and the second power supply bus bar 302 .

第2スイッチ群610はU相レグ611、V相レグ612、および、W相レグ613を有する。これら3相のレグそれぞれは直列接続された2つのスイッチ素子を有する。 The second switch group 610 has a U-phase leg 611 , a V-phase leg 612 and a W-phase leg 613 . Each of these three-phase legs has two switch elements connected in series.

U相レグ611~W相レグ613それぞれは、スイッチ素子として、第2ハイサイドスイッチ614と第2ローサイドスイッチ615を有する。またU相レグ611~W相レグ613それぞれは、第2ハイサイドダイオード614aと第2ローサイドダイオード615aを有する。これら半導体素子が樹脂封止されてパッケージが構成されている。 Each of the U-phase leg 611 to W-phase leg 613 has a second high-side switch 614 and a second low-side switch 615 as switching elements. Each of the U-phase leg 611 to W-phase leg 613 has a second high-side diode 614a and a second low-side diode 615a. These semiconductor elements are resin-sealed to form a package.

本実施形態では、第2ハイサイドスイッチ614と第2ローサイドスイッチ615としてnチャネル型のIGBTを採用している。これら第2ハイサイドスイッチ614と第2ローサイドスイッチ615それぞれのコレクタ電極、エミッタ電極、および、ゲート電極それぞれに接続された端子の先端がパッケージから露出されている。 In this embodiment, n-channel IGBTs are used as the second high-side switch 614 and the second low-side switch 615 . The tips of the terminals connected to the collector electrodes, emitter electrodes, and gate electrodes of the second high-side switch 614 and the second low-side switch 615 are exposed from the package.

図1に示すように第2ハイサイドスイッチ614のコレクタ電極は第3給電バスバ303に接続されている。第2ハイサイドスイッチ614のエミッタ電極と第2ローサイドスイッチ615のコレクタ電極とが接続されている。第2ローサイドスイッチ615のエミッタ電極が第2給電バスバ302に接続されている。これにより第2ハイサイドスイッチ614と第2ローサイドスイッチ615は第3給電バスバ303から第2給電バスバ302へ向かって順に直列接続されている。 As shown in FIG. 1, the collector electrode of the second high-side switch 614 is connected to the third power supply busbar 303 . The emitter electrode of the second high side switch 614 and the collector electrode of the second low side switch 615 are connected. An emitter electrode of the second low-side switch 615 is connected to the second power supply busbar 302 . Thereby, the second high-side switch 614 and the second low-side switch 615 are serially connected in order from the third power supply bus bar 303 toward the second power supply bus bar 302 .

そしてU相レグ611の備える第2ハイサイドスイッチ614と第2ローサイドスイッチ615との間の中点がモータ400のU相ステータコイルに接続されている。V相レグ612の備える第2ハイサイドスイッチ614と第2ローサイドスイッチ615との間の中点がモータ400のV相ステータコイルに接続されている。W相レグ613の備える第2ハイサイドスイッチ614と第2ローサイドスイッチ615との間の中点がモータ400のW相ステータコイルに接続されている。 A midpoint between the second high-side switch 614 and the second low-side switch 615 of the U-phase leg 611 is connected to the U-phase stator coil of the motor 400 . A midpoint between the second high-side switch 614 and the second low-side switch 615 of the V-phase leg 612 is connected to the V-phase stator coil of the motor 400 . A midpoint between the second high-side switch 614 and the second low-side switch 615 of the W-phase leg 613 is connected to the W-phase stator coil of the motor 400 .

また、第2ハイサイドスイッチ614のコレクタ電極に第2ハイサイドダイオード614aのカソード電極が接続されている。第2ハイサイドスイッチ614のエミッタ電極に第2ハイサイドダイオード614aのアノード電極が接続されている。これにより第2ハイサイドスイッチ614に第2ハイサイドダイオード614aが逆並列接続されている。 Also, the collector electrode of the second high side switch 614 is connected to the cathode electrode of the second high side diode 614a. The emitter electrode of the second high side switch 614 is connected to the anode electrode of the second high side diode 614a. As a result, the second high-side diode 614 a is connected in anti-parallel to the second high-side switch 614 .

同様にして、第2ローサイドスイッチ615のコレクタ電極に第2ローサイドダイオード615aのカソード電極が接続されている。第2ローサイドスイッチ615のエミッタ電極に第2ローサイドダイオード615aのアノード電極が接続されている。これにより第2ローサイドスイッチ615に第2ローサイドダイオード615aが逆並列接続されている。 Similarly, the collector electrode of the second low-side switch 615 is connected to the cathode electrode of the second low-side diode 615a. The emitter electrode of the second low-side switch 615 is connected to the anode electrode of the second low-side diode 615a. As a result, the second low-side diode 615 a is connected in anti-parallel to the second low-side switch 615 .

なお、これら第2ハイサイドスイッチ614と第2ローサイドスイッチ615としては、コンバータ500と同様にしてIGBTではなくMOSFETを採用することもできる。これらスイッチ素子としてMOSFETを採用する場合、上記のダイオードはなくともよい。 Incidentally, as the second high-side switch 614 and the second low-side switch 615, similarly to the converter 500, MOSFETs can be used instead of IGBTs. When MOSFETs are used as these switch elements, the above diodes may be omitted.

インバータ600を構成する半導体素子は、コンバータ500と同様にして、Siなどの半導体、および、SiCなどのワイドギャップ半導体によって製造することができる。 A semiconductor element forming inverter 600 can be manufactured from a semiconductor such as Si or a wide-gap semiconductor such as SiC in the same manner as converter 500 .

これまでに説明したように、インバータ600はモータ400のU相ステータコイル~W相ステータコイルそれぞれに対応する3相のレグを有する。これら3相のレグの備える第2ハイサイドスイッチ614と第2ローサイドスイッチ615それぞれのゲート電極に、ゲートドライバによって増幅されたECUの制御信号が入力される。 As described above, inverter 600 has three-phase legs corresponding to the U-phase to W-phase stator coils of motor 400, respectively. The ECU control signal amplified by the gate driver is input to the gate electrodes of the second high-side switch 614 and the second low-side switch 615 provided in these three-phase legs.

モータ400を力行する場合、ECUからの制御信号によって3相のレグの備える第2ハイサイドスイッチ614と第2ローサイドスイッチ615それぞれがPWM制御される。これによりインバータ600で3相交流が生成される。モータ400が発電(回生)する場合、ECUは例えば制御信号の出力を停止する。これによりモータ400の発電によって生成された交流電力が3相レグの備えるダイオードを通る。この結果、交流電力が直流電力に変換される。 When the motor 400 is powered, the second high-side switch 614 and the second low-side switch 615 of the three-phase leg are PWM-controlled by control signals from the ECU. As a result, inverter 600 generates a three-phase alternating current. When the motor 400 generates (regenerates) power, the ECU stops outputting the control signal, for example. Accordingly, the AC power generated by the power generation of the motor 400 passes through the diodes provided in the three-phase leg. As a result, AC power is converted to DC power.

<電力変換ユニットの構成>
次に、電力変換ユニット300の構成を図2~図5に基づいて説明する。なお図2~図5では後述の流動方向を黒塗り矢印で示している。
<Configuration of power conversion unit>
Next, the configuration of the power conversion unit 300 will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. In FIGS. 2 to 5, the directions of flow, which will be described later, are indicated by black arrows.

また以下においては、上記したA相レグ521、B相レグ522、C相レグ523、U相レグ611、V相レグ612、および、W相レグ613を備えるものをパワーモジュール700とする。 In the following description, the power module 700 includes the A-phase leg 521, the B-phase leg 522, the C-phase leg 523, the U-phase leg 611, the V-phase leg 612, and the W-phase leg 613.

図1ではこのパワーモジュール700を破線で囲った領域で示している。そして図1では、表記都合のために、パワーモジュール700を示す破線で囲まれた領域の中に第2コンデンサ306が含まれる。内包関係を厳密に区別して言えば、第2コンデンサ306はパワーモジュール700に含まれていない。 In FIG. 1, this power module 700 is indicated by a region enclosed by a dashed line. In FIG. 1 , for convenience of notation, the second capacitor 306 is included in the area surrounded by the dashed line indicating the power module 700 . Strictly speaking inclusive relation, the second capacitor 306 is not included in the power module 700 .

図2に示すように電力変換ユニット300は、これまでに図1に基づいて説明したコンバータ500とインバータ600それぞれの構成要素の他に、これらを収納するケース800を有する。以下において直交の関係にある3方向をx方向、y方向、z方向とする。 As shown in FIG. 2, power conversion unit 300 has a case 800 that accommodates these components in addition to the components of converter 500 and inverter 600 that have been described with reference to FIG. The three orthogonal directions are hereinafter referred to as the x direction, the y direction, and the z direction.

図3に示すようにケース800は支持部810と枠部820を有する。支持部810はz方向の厚さの薄い扁平形状を成している。支持部810はz方向に並ぶ第1主面810aとその裏側の第2主面810bを有する。第1主面810aに枠部820が連結されている。 As shown in FIG. 3, case 800 has support portion 810 and frame portion 820 . The support portion 810 has a flat shape with a thin thickness in the z direction. The support portion 810 has a first main surface 810a and a second main surface 810b on the back side, which are aligned in the z-direction. A frame portion 820 is connected to the first main surface 810a.

図2および図3に示すように枠部820は第1主面810aからz方向に起立している。枠部820は第1主面810aを囲む態様で、環状を成している。これにより枠部820の環状の環内面820aと第1主面810aとによってz方向に開口する収納空間が区画されている。この収納空間に第1コンデンサ305、第2コンデンサ306、リアクトル510、および、パワーモジュール700が収納されている。第1コンデンサ305と第2コンデンサ306はコンデンサケース307に収納されている。なお、コンデンサケース307には第1コンデンサ305と第2コンデンサ306の両方が収納されずに、そのどちらか一方が収納されていてもよい。 As shown in FIGS. 2 and 3, the frame portion 820 stands up in the z-direction from the first major surface 810a. The frame portion 820 has an annular shape surrounding the first main surface 810a. Thus, the annular inner surface 820a of the frame portion 820 and the first main surface 810a define a storage space that opens in the z direction. A first capacitor 305, a second capacitor 306, a reactor 510, and a power module 700 are housed in this housing space. A first capacitor 305 and a second capacitor 306 are housed in a capacitor case 307 . Note that the capacitor case 307 may accommodate either one of the first capacitor 305 and the second capacitor 306 instead of both.

枠部820の開口側には図示しない基板が設けられている。この基板とパワーモジュール700のパッケージから露出された複数の端子とがはんだなどによって接続されている。この基板に、上記したECUやゲートドライバが搭載されている。基板は図示しないカバーなどによって保護されている。基板は枠部820もしくはカバーに固定されている。 A substrate (not shown) is provided on the opening side of the frame portion 820 . This substrate and a plurality of terminals exposed from the package of the power module 700 are connected by soldering or the like. The above-described ECU and gate driver are mounted on this substrate. The substrate is protected by a cover (not shown) or the like. The substrate is fixed to the frame 820 or the cover.

図3に示すようにコンデンサケース307、リアクトル510、および、パワーモジュール700は第1主面810aに対向している。これらは第1主面810aおよび環内面820aの少なくとも一方に固定されている。なお、以下においては、必要に応じてコンデンサ、リアクトル510、パワーモジュール700それぞれを区別せずに電気機器と示す。 As shown in FIG. 3, capacitor case 307, reactor 510, and power module 700 face first main surface 810a. These are fixed to at least one of the first major surface 810a and the inner ring surface 820a. Note that, hereinafter, the capacitor, reactor 510, and power module 700 will be referred to as electrical equipment without distinguishing between them as necessary.

図2および3に示すように支持部810の第1主面810aと第2主面810bとの間の内部には、冷媒を流動させるための冷却路830が構成されている。第1主面810aと第2主面810bとを連結する側面810cには冷却路830に冷媒を供給する流入口830aと、冷却路830の冷媒を排出する流出口830bそれぞれが開口している。流入口830aと流出口830bはy方向で離間して並んでいる。 As shown in FIGS. 2 and 3, a cooling passage 830 is formed inside between the first main surface 810a and the second main surface 810b of the support portion 810 to allow the coolant to flow. A side surface 810c connecting the first main surface 810a and the second main surface 810b has an inlet 830a for supplying coolant to the cooling path 830 and an outlet 830b for discharging the coolant from the cooling path 830, respectively. The inflow port 830a and the outflow port 830b are spaced apart in the y-direction.

図2において破線で概略的に示すように、冷却路830は流入口830aから離間する態様でx方向に沿って延びた後、折れ曲がってy方向に沿って延びている。そして流路は再び折れ曲がって流出口830bに向かってx方向に沿って延びている。このように冷却路830はz方向に直交する平面においてU字形状をしている。 As schematically shown by broken lines in FIG. 2, the cooling path 830 extends along the x-direction away from the inlet 830a, then bends and extends along the y-direction. The channel then bends again and extends along the x-direction toward the outlet 830b. Thus, the cooling path 830 has a U shape on the plane perpendicular to the z-direction.

<流路の並び>
冷却路830を細分化して説明する。図2に示すように流入口830aから流出口830bに向かって延びる方向において、第1流路831、第1連結流路832、第2流路833、第2連結流路834、第3流路835が直列に連結されて並んでいる。第1流路831と第2流路833との間に第1連結流路832が位置している。第2流路833と第3流路835の間に第2連結流路834が位置している。なお、第1流路831と第2流路833は第1連結流路832を介さずに連結されていてもよい。第2流路833と第3流路835は第2連結流路834を介さずに連結されていてもよい。
<Arrangement of flow channels>
The cooling path 830 will be subdivided and explained. As shown in FIG. 2, in the direction extending from the inlet 830a toward the outlet 830b, the first channel 831, the first connecting channel 832, the second channel 833, the second connecting channel 834, the third channel 835 are connected in series. A first connection channel 832 is positioned between the first channel 831 and the second channel 833 . A second connecting channel 834 is positioned between the second channel 833 and the third channel 835 . Note that the first flow path 831 and the second flow path 833 may be connected without the first connection flow path 832 interposed therebetween. The second flow path 833 and the third flow path 835 may be connected without the second connection flow path 834 interposed therebetween.

第1流路831の一端は流入口830aと連結されている。第1流路831の他端は第1連結流路832を介して第2流路833の一端に連結されている。第2流路833の他端は第2連結流路834を介して第3流路835の一端に連結されている。第3流路835の他端は流出口830bに連結されている。 One end of the first channel 831 is connected to the inlet 830a. The other end of the first channel 831 is connected to one end of the second channel 833 via the first connecting channel 832 . The other end of the second channel 833 is connected to one end of the third channel 835 via a second connecting channel 834 . The other end of the third channel 835 is connected to the outflow port 830b.

<流路と電気機器との対向状態>
図2に示すようにz方向においてコンデンサケース307の少なくとも一部が第1主面810a側で第1流路831のみと対向している。コンデンサケース307は他の流路とは非対向になっている。ただしコンデンサケース307は他の流路とz方向に傾斜した方向で対向している。
<Positioning state between flow path and electric device>
As shown in FIG. 2, at least part of the capacitor case 307 faces only the first flow path 831 on the first main surface 810a side in the z direction. The capacitor case 307 is not opposed to other flow paths. However, the capacitor case 307 faces the other flow paths in a direction inclined in the z direction.

コンデンサケース307と第1流路831との離間距離はコンデンサケース307と冷却路830の他の流路との離間距離と比べて短くなっている。コンデンサケース307と第1流路831との間の熱抵抗が、コンデンサケース307と他の流路との間の熱抵抗よりも低くなっている。コンデンサケース307は第1流路831と積極的に熱交換しやすくなっている。 The distance between the condenser case 307 and the first flow path 831 is shorter than the distance between the condenser case 307 and the other flow paths of the cooling path 830 . The thermal resistance between capacitor case 307 and first flow path 831 is lower than the thermal resistance between capacitor case 307 and other flow paths. The condenser case 307 can easily and positively exchange heat with the first flow path 831 .

z方向においてリアクトル510の少なくとも一部が第1主面810a側で第2流路833のみと対向している。リアクトル510は他の流路とは非対向になっている。ただしリアクトル510は他の流路とz方向に傾斜した方向で対向している。 At least part of the reactor 510 faces only the second flow path 833 on the first main surface 810a side in the z direction. Reactor 510 is not opposed to other flow paths. However, the reactor 510 faces the other flow path in a direction inclined in the z direction.

リアクトル510と第2流路833との離間距離はリアクトル510と冷却路830の他の流路との離間距離と比べて短くなっている。リアクトル510と第2流路833との間の熱抵抗が、リアクトル510と他の流路との間の熱抵抗よりも低くなっている。リアクトル510は第2流路833と積極的に熱交換しやすくなっている。 The distance between reactor 510 and second flow path 833 is shorter than the distance between reactor 510 and the other flow paths of cooling path 830 . The thermal resistance between reactor 510 and second flow path 833 is lower than the thermal resistance between reactor 510 and other flow paths. Reactor 510 is more likely to positively exchange heat with second flow path 833 .

z方向においてパワーモジュール700の少なくとも一部が第1主面810a側で第3流路835のみと対向している。パワーモジュール700は他の流路とは非対向になっている。ただしパワーモジュール700は他の流路とz方向に傾斜した方向で対向している。 At least part of the power module 700 faces only the third flow path 835 on the first main surface 810a side in the z direction. The power module 700 is not opposed to other flow paths. However, the power module 700 faces the other flow path in a direction inclined in the z direction.

パワーモジュール700と第3流路835との離間距離はパワーモジュール700と冷却路830の他の流路との離間距離と比べて短くなっている。パワーモジュール700と第3流路835との間の熱抵抗が、パワーモジュール700と他の流路との間の熱抵抗よりも低くなっている。パワーモジュール700は第3流路835と積極的に熱交換可能しやすくなっている。 The distance between the power module 700 and the third channel 835 is shorter than the distance between the power module 700 and the other channels of the cooling channel 830 . The thermal resistance between the power module 700 and the third channel 835 is lower than the thermal resistance between the power module 700 and other channels. The power module 700 can easily exchange heat positively with the third flow path 835 .

流路と電気機器との対向状態について別の言い方をすれば、コンデンサケース307の第1流路831との対向面の全てが、リアクトル510の第2流路833との対向面の全てよりも上流側に位置している。リアクトル510の第2流路833との対向面の全てが、パワーモジュール700の第3流路835との対向面の全てよりも上流に位置している。 To put it another way, the facing state between the flow path and the electric device is that the entire surface of the capacitor case 307 facing the first flow path 831 is larger than the entire surface of the reactor 510 facing the second flow path 833. Located upstream. All of the surfaces of the reactor 510 facing the second flow path 833 are located upstream of all of the surfaces of the power module 700 facing the third flow path 835 .

また、第1連結流路832と第2連結流路834は3つの電気機器それぞれとz方向で非対向になっている。ただし第1連結流路832と第2連結流路834は3つの電気機器とz方向に傾斜した方向に対向している。以下において必要に応じて第1連結流路832、第2連結流路834それぞれを区別せずに連結流路と示す。 Also, the first connecting channel 832 and the second connecting channel 834 are not opposed to each of the three electric devices in the z direction. However, the first connecting channel 832 and the second connecting channel 834 face the three electric devices in a direction inclined in the z direction. Hereinafter, the first connecting channel 832 and the second connecting channel 834 will be referred to as connecting channels without distinguishing between them, as required.

電気機器と連結流路との距離が、電気機器と電気機器自身に対向する流路との距離よりも長くなっている。電気機器と連結流路との熱抵抗が、電気機器と電気機器自身に対向する流路との熱抵抗よりも高くなりやすくなっている。電気機器が冷却路830において電気機器自身に対向する流路よりも連結流路と熱交換しにくくなっている。 The distance between the electrical device and the connecting channel is longer than the distance between the electrical device and the channel facing the electrical device itself. The thermal resistance between the electrical device and the connecting channel tends to be higher than the thermal resistance between the electrical device and the channel facing the electrical device itself. In the cooling path 830, it is more difficult for the electrical equipment to exchange heat with the connecting flow path than with the flow path facing the electrical equipment itself.

<冷媒と電気機器との熱交換>
第1流路831において冷媒は流入口830aから第1連結流路832側へと流れる。コンデンサケース307に収納されたコンデンサで生じた熱は第1流路831を流れる冷媒と熱交換する。コンデンサと熱交換された冷媒は第1連結流路832へと流れる。
<Heat Exchange Between Refrigerant and Electrical Equipment>
In the first channel 831, the coolant flows from the inlet 830a to the first connecting channel 832 side. The heat generated by the condenser housed in the condenser case 307 exchanges heat with the refrigerant flowing through the first flow path 831 . The refrigerant heat-exchanged with the condenser flows to the first connecting channel 832 .

第1連結流路832へ流された冷媒は第1流路831側から第2流路833側へと向かって流れる。第1連結流路832ではどの電気機器ともz方向で対向していない。そのために第1連結流路832を流れる冷媒は電気機器からの熱干渉を受けにくくなっている。 The coolant flowing into the first connection channel 832 flows from the first channel 831 side toward the second channel 833 side. The first connection channel 832 does not face any electric device in the z direction. Therefore, the coolant flowing through the first connection channel 832 is less susceptible to thermal interference from electrical equipment.

第2流路833において冷媒は第1連結流路832側から第2連結流路834側へと流れる。リアクトル510で生じた熱は第2流路833を流れる冷媒と熱交換する。リアクトル510と熱交換された冷媒は第2連結流路834へと流れる。このように冷媒は第1流路831でコンデンサと熱交換された後、さらに第2流路833でリアクトル510と熱交換され、第2連結流路834へと流れる。 In the second flow path 833, the coolant flows from the first connection flow path 832 side to the second connection flow path 834 side. The heat generated in reactor 510 exchanges heat with the refrigerant flowing through second flow path 833 . The refrigerant heat-exchanged with reactor 510 flows to second connection flow path 834 . In this way, after the refrigerant is heat-exchanged with the condenser in the first flow path 831 , it is further heat-exchanged with the reactor 510 in the second flow path 833 and flows to the second connecting flow path 834 .

第2連結流路834へ流された冷媒は第2流路833側から第3流路835側へと向かって流れる。第2連結流路834ではどの電気機器ともz方向で対向していない。そのために第2連結流路834を流れる冷媒は外部からの熱干渉を受けにくくなっている。 The coolant flowing to the second connecting channel 834 flows from the second channel 833 side toward the third channel 835 side. The second connection channel 834 does not face any electric device in the z direction. Therefore, the coolant flowing through the second connection channel 834 is less susceptible to heat interference from the outside.

第3流路835において冷媒は第2連結流路834側から流出口830bへと流れる。パワーモジュール700で生じた熱は第3流路835を流れる冷媒と熱交換する。パワーモジュール700と熱交換された冷媒は流出口830bから外部へ排出される。 In the third channel 835, the coolant flows from the second connecting channel 834 side to the outlet 830b. The heat generated by the power module 700 exchanges heat with the coolant flowing through the third flow path 835 . The refrigerant heat-exchanged with power module 700 is discharged to the outside from outlet 830b.

このように冷媒は第1流路831でコンデンサと熱交換された後、第2流路833でリアクトル510と熱交換される。第2流路833でリアクトル510と熱交換された冷媒は、第3流路835でパワーモジュール700と熱交換される。第3流路835でパワーモジュール700と熱交換された冷媒は流出口830bへと流れる。以上に示したように流路の上流側から下流側に向かってコンデンサ、リアクトル510、パワーモジュール700の順に流路を流れる冷媒と熱交換されている。 In this way, the refrigerant undergoes heat exchange with the condenser in the first flow path 831 and then heat exchanges with the reactor 510 in the second flow path 833 . The refrigerant heat-exchanged with reactor 510 in second flow path 833 heat-exchanges with power module 700 in third flow path 835 . The refrigerant heat-exchanged with the power module 700 in the third flow path 835 flows to the outlet 830b. As described above, heat is exchanged with the refrigerant flowing through the flow path in the order of the condenser, reactor 510, and power module 700 from the upstream side to the downstream side of the flow path.

なお、車両走行時の加速モードや登坂モードなどにおいて、本実施形態の電力変換回路が備える電気機器の発熱量はコンデンサ、リアクトル510、パワーモジュール700の順に多くなっている。特にコンデンサにおいては走行モードに限らず、コンデンサから発生する発熱量は電力変換回路を形成するどの電気機器と比べて少なくなっている。 In addition, in acceleration mode, hill-climbing mode, etc., when the vehicle is running, the amount of heat generated by the electric devices included in the power conversion circuit of the present embodiment increases in the order of the capacitor, reactor 510, and power module 700. FIG. In particular, the amount of heat generated from a capacitor, regardless of the running mode, is smaller than that of any electrical equipment forming a power conversion circuit.

<作用効果>
以上に示したようにz方向において、コンデンサケース307は第1流路831のみ、リアクトル510は第2流路833のみ、パワーモジュール700は第3流路835のみと対向している。
<Effect>
As described above, in the z-direction, the capacitor case 307 faces only the first flow path 831 , the reactor 510 faces only the second flow path 833 , and the power module 700 faces only the third flow path 835 .

電気機器のうち2つの電気機器が1つの流路に対向する場合、2つの電気機器が1つの流路に流れる冷媒を共有することになる。すると冷媒を介して熱が、2つの電気機器のうち発熱量の多い電気機器から発熱量の少ない電気機器に伝導しやすくなる。発熱量の少ない電気機器の温度が上昇しやすくなる。 When two of the electrical devices face one flow path, the two electrical devices share the coolant flowing through the one flow path. As a result, heat is easily transferred from the electrical device with the larger amount of heat generation to the electrical device with the smaller amount of heat generation through the refrigerant. The temperature of electrical equipment that generates less heat tends to rise.

しかしながら本実施形態では3つの電気機器それぞれが1つの流路のみと対向する。電気機器は自身が対向する1つの流路を流れる冷媒とのみ積極的に熱交換しやすくなっている。換言すれば電気機器は非対向の流路と積極的に熱交換しがたくなっている。そのため1つの流路を流れる冷媒を介して電気機器間で熱が伝導することが抑制される。 However, in this embodiment, each of the three electrical devices faces only one channel. An electrical device tends to actively exchange heat only with a coolant flowing through one flow path that it faces. In other words, it is difficult for the electrical equipment to positively exchange heat with the non-facing flow path. Therefore, heat conduction between electrical devices is suppressed via the coolant flowing through one flow path.

図2に示すように、特に第1流路831は第2流路833と第3流路835それぞれよりも上流側に位置している。上記したようにz方向において、コンデンサケース307は第1流路831のみ、リアクトル510は第2流路833のみ、パワーモジュール700は第3流路835のみと対向している。 As shown in FIG. 2, in particular, the first flow path 831 is located upstream of the second flow path 833 and the third flow path 835, respectively. As described above, in the z-direction, the capacitor case 307 faces only the first flow path 831, the reactor 510 faces only the second flow path 833, and the power module 700 faces only the third flow path 835. FIG.

そのためコンデンサ、リアクトル510、パワーモジュール700のうち最も発熱量の少ないコンデンサがリアクトル510とパワーモジュール700それぞれよりも上流側に位置している。したがって上流側に位置するコンデンサに、下流側に位置するリアクトル510とパワーモジュール700それぞれの熱が冷媒を介して熱伝導されることが抑制される。 Therefore, among the capacitor, reactor 510, and power module 700, the capacitor that generates the least amount of heat is positioned upstream of reactor 510 and power module 700, respectively. Therefore, the heat of each of reactor 510 and power module 700 located downstream is suppressed from being conducted to the condenser located upstream via the refrigerant.

また、コンデンサはコンデンサケース307の表面と外気との間で熱交換を行っている。コンデンサケース307の表面積が大きいほど放熱効果が高く、表面積が小さいほど放熱効果が低い。上記したようにコンデンサは下流に設けられたリアクトル510やパワーモジュール700からの熱伝導が抑制されている。そのためコンデンサの温度が上昇しにくくなっている。これによりコンデンサケース307の表面積を小さくすることができる。コンデンサケース307の体格増大が抑制される。 Also, the condenser exchanges heat between the surface of the condenser case 307 and the outside air. The larger the surface area of the capacitor case 307, the higher the heat dissipation effect, and the smaller the surface area, the lower the heat dissipation effect. As described above, in the capacitor, heat conduction from reactor 510 and power module 700 provided downstream is suppressed. This makes it difficult for the temperature of the capacitor to rise. Thereby, the surface area of the capacitor case 307 can be reduced. An increase in the size of capacitor case 307 is suppressed.

図2に示すように冷却路830の第1流路831の下流側において流入口830aから流出口830bに向かう方向に第2流路833と第3流路835が順に連結されている。上記したように第2流路833にリアクトル510が対向している。第3流路835にパワーモジュール700が対向している。そのために流入口830aから流出口830bに向かう方向で電気機器はリアクトル510、パワーモジュール700の順に並んでいる。このように3つの電気機器のうち発熱量の少ない電気機器から順に冷媒によって冷却される構成になっている。 As shown in FIG. 2, on the downstream side of the first flow path 831 of the cooling path 830, the second flow path 833 and the third flow path 835 are connected in order from the inlet 830a to the outlet 830b. The reactor 510 faces the second flow path 833 as described above. The power module 700 faces the third channel 835 . Therefore, the electric devices are arranged in the order of the reactor 510 and the power module 700 in the direction from the inflow port 830a to the outflow port 830b. In this way, the three electrical devices are cooled by the coolant in order from the electrical device with the least amount of heat generation.

コンデンサと熱交換された冷媒によってリアクトル510が冷却される。コンデンサおよびリアクトル510と熱交換された冷媒によってパワーモジュール700が冷却される。リアクトル510とリアクトル510の下流側に位置するパワーモジュール700の間を流れる冷媒の温度は、コンデンサとコンデンサの下流側に位置するリアクトル510との間を流れる冷媒よりも高くなっている。 Reactor 510 is cooled by the refrigerant that has exchanged heat with the condenser. Power module 700 is cooled by the refrigerant heat-exchanged with condenser and reactor 510 . The temperature of the coolant flowing between reactor 510 and power module 700 located downstream of reactor 510 is higher than the temperature of the coolant flowing between the condenser and reactor 510 located downstream of the condenser.

このように上流側から下流側に向かって、発熱量の少ない電気機器から順に冷媒によって冷却されることで、下流側に流れる冷媒の温度が上昇しにくくなる。その結果、下流側に設けられた電気機器と冷媒とが熱交換しがたくなることが抑制される。下流側に設けられた電気機器の昇温が抑制される。 In this way, the electrical devices that generate less heat are cooled by the coolant from the upstream side to the downstream side, so that the temperature of the coolant that flows downstream is less likely to rise. As a result, it is possible to suppress the difficulty of heat exchange between the electrical equipment provided downstream and the refrigerant. A rise in the temperature of electrical equipment provided on the downstream side is suppressed.

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。 Although the preferred embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present disclosure.

(第1変形例)
図4に示すように電力変換ユニット300はこれまで説明した構成要素の他に冷却器710を有する。冷却器710は供給管710a、排出管710c、および、複数の中継管710bを有する。
(First modification)
As shown in FIG. 4, the power conversion unit 300 has a cooler 710 in addition to the constituent elements described so far. Cooler 710 has a supply pipe 710a, a discharge pipe 710c, and a plurality of relay pipes 710b.

供給管710aと排出管710cはx方向に向かって延びている。供給管710aと排出管710cはy方向に離間している。複数の中継管710bそれぞれは供給管710aから排出管710cに向かってy方向に沿って延びている。 The supply pipe 710a and the discharge pipe 710c extend in the x direction. The supply pipe 710a and the discharge pipe 710c are separated in the y direction. Each of the plurality of relay pipes 710b extends along the y direction from the supply pipe 710a toward the discharge pipe 710c.

図5に示すように供給管710aの一端が枠部820の外に突出している。この供給管710aの一端と、第3流路835の流出口830b側の一端とが図示しない連結管によって連結されている。そのため流出口830bから排出された冷媒がこの連結管を介して供給管710aに供給される。供給管710aに供給された冷媒は複数の中継管710bを介して排出管710cへと流れ外部へ排出される。 As shown in FIG. 5, one end of the supply pipe 710a protrudes outside the frame portion 820. As shown in FIG. One end of the supply pipe 710a and one end of the third channel 835 on the outflow port 830b side are connected by a connecting pipe (not shown). Therefore, the refrigerant discharged from the outlet 830b is supplied to the supply pipe 710a through this connecting pipe. The coolant supplied to the supply pipe 710a flows through a plurality of relay pipes 710b to the discharge pipe 710c and is discharged to the outside.

複数の中継管710bはx方向に離間して並んでいる。隣り合う2つの中継管710bの間に空隙が構成されている。冷却器710には計6個の空隙が構成されている。これらの空隙のそれぞれにパッケージを構成するA相レグ521、B相レグ522、C相レグ523、U相レグ611、V相レグ612、および、W相レグ613それぞれが個別に設けられている。 A plurality of relay pipes 710b are spaced apart in the x direction and arranged side by side. A gap is formed between two adjacent relay pipes 710b. Cooler 710 has a total of six air gaps. An A-phase leg 521, a B-phase leg 522, a C-phase leg 523, a U-phase leg 611, a V-phase leg 612, and a W-phase leg 613, which constitute a package, are individually provided in each of these gaps.

これら6つのパッケージそれぞれはx方向で中継管710bに接触している。これにより6相のレグで発生した熱が中継管710bを介して冷媒に放熱可能になっている。 Each of these six packages contacts the junction tube 710b in the x-direction. As a result, the heat generated in the six-phase leg can be radiated to the refrigerant through the relay pipe 710b.

したがってパワーモジュール700は第3流路835を流れる冷媒との熱交換に加えて、冷却器710と熱交換可能になっている。パワーモジュール700の備える複数のレグが放熱されやすくなっている。その結果、パワーモジュール700の昇温が抑制されやすくなっている。 Therefore, power module 700 can exchange heat with cooler 710 in addition to heat exchange with the refrigerant flowing through third flow path 835 . Heat is easily dissipated from the legs of the power module 700 . As a result, the temperature rise of power module 700 is easily suppressed.

なお、これら第1流路831~第3流路835の連結形態は上記に限定されない。例えば図6に示すように流入口830aから流出口830bに向かって延びる方向において、第1流路831、第3流路835、第2流路833が直列に連結されて並んでいてもよい。 Note that the form of connection of the first to third flow paths 831 to 835 is not limited to the above. For example, as shown in FIG. 6, the first channel 831, the third channel 835, and the second channel 833 may be connected and arranged in series in the direction extending from the inlet 830a toward the outlet 830b.

(その他の変形例)
本実施形態では電力変換ユニット300が図1に示す電力変換回路の構成要素の全てを有する例を示した。しかしながら電力変換ユニット300にはコンバータ500の構成要素が含まれていればよく、インバータ600の構成要素は含まれていなくてもよい。
(Other modifications)
In this embodiment, an example in which the power conversion unit 300 has all the components of the power conversion circuit shown in FIG. 1 is shown. However, power conversion unit 300 may include the components of converter 500 and may not include the components of inverter 600 .

本実施形態では電力変換ユニット300が電気自動車用の車載システム100に含まれる例を示した。しかしながら電力変換ユニット300の適用としては特に上記例に限定されない。例えばモータ400と内燃機関を備えるハイブリッドシステムに電力変換ユニット300が含まれる構成を採用することもできる。 In this embodiment, an example in which the power conversion unit 300 is included in the vehicle-mounted system 100 for an electric vehicle is shown. However, application of the power conversion unit 300 is not particularly limited to the above example. For example, a configuration in which power conversion unit 300 is included in a hybrid system that includes motor 400 and an internal combustion engine may be employed.

本実施形態では電力変換ユニット300が1つのモータ400に接続される構成を示した。しかしながら電力変換ユニット300が複数のモータ400に接続される構成を採用することもできる。この場合、電力変換ユニット300はインバータ600を複数備える。 In this embodiment, the configuration in which the power conversion unit 300 is connected to one motor 400 is shown. However, a configuration in which power conversion unit 300 is connected to a plurality of motors 400 can also be adopted. In this case, power conversion unit 300 includes a plurality of inverters 600 .

305…第1コンデンサ、306…第2コンデンサ、510…リアクトル、524…第1ハイサイドスイッチ、525…第1ローサイドスイッチ、614…第2ハイサイドスイッチ、615…第2ローサイドスイッチ、700…パワーモジュール、830…冷却路、831…第1流路、832…第1連結流路、833…第2流路、834…第2連結流路、835…第3流路 305... First capacitor, 306... Second capacitor, 510... Reactor, 524... First high side switch, 525... First low side switch, 614... Second high side switch, 615... Second low side switch, 700... Power module , 830... cooling path, 831... first flow path, 832... first connection flow path, 833... second flow path, 834... second connection flow path, 835... third flow path

Claims (4)

複数のスイッチ(524,525,614,615)を有するパワーモジュール(700)と、
複数の前記スイッチそれぞれと電気的に接続されるコンデンサ(305,306)と、
複数の前記スイッチと電気的に接続されるリアクトル(510)と、
前記パワーモジュール、前記コンデンサ、および、前記リアクトルに重なる第1主面(810a)と、前記第1主面の裏側の第2主面(810b)と、を備える底部(810)を有するケース(800)と、
前記パワーモジュール、前記コンデンサ、および、前記リアクトルそれぞれを冷却する冷媒の流れる冷却路(830)と、を有し、
前記底部における、前記第1主面と前記第2主面との間の内部に、前記冷却路が構成され、
前記冷却路は、第1流路(831)、第2流路(833)、および、第3流路(835)、を有し、
前記第1流路と前記第2流路と前記第3流路が直列に並び、
前記第1流路は前記コンデンサの少なくとも一部とのみ対向し、
前記第2流路は前記リアクトルの少なくとも一部とのみ対向し、
前記第3流路は前記パワーモジュールの少なくとも一部とのみ対向する電力変換ユニット。
a power module (700) having a plurality of switches (524, 525, 614, 615);
a capacitor (305, 306) electrically connected to each of the plurality of switches;
a reactor (510) electrically connected to the plurality of switches;
A case (800) having a bottom (810) having a first main surface (810a) overlapping with the power module, the capacitor, and the reactor, and a second main surface (810b) behind the first main surface. )and,
a cooling passage (830) through which a coolant for cooling each of the power module, the condenser, and the reactor flows;
The cooling path is configured inside the bottom portion between the first main surface and the second main surface,
the cooling channel has a first channel (831), a second channel (833) and a third channel (835);
the first flow path, the second flow path, and the third flow path are arranged in series;
the first flow path only faces at least a portion of the condenser;
the second flow path faces only at least part of the reactor,
A power conversion unit in which the third flow path faces only at least part of the power module.
前記コンデンサの発熱量は前記リアクトルおよび前記パワーモジュールそれぞれの発熱量よりも少なく、
前記第1流路に外部から冷媒が供給される請求項1に記載の電力変換ユニット。
the amount of heat generated by the capacitor is less than the amount of heat generated by each of the reactor and the power module;
2. The power conversion unit according to claim 1, wherein a coolant is supplied to said first flow path from the outside.
前記リアクトルの発熱量は前記パワーモジュールの発熱量よりも少なく、
前記第1流路と前記第2流路と前記第3流路が直列で順に連結されている請求項2に記載の電力変換ユニット。
the amount of heat generated by the reactor is less than the amount of heat generated by the power module;
3. The power conversion unit according to claim 2, wherein the first flow path, the second flow path, and the third flow path are serially connected in order.
前記冷却路は前記第1流路、前記第2流路、および、前記第3流路の他に、第1連結流路(832)と第2連結流路(834)を有し、
前記第1流路は前記第1連結流路を介して前記第2流路に連結され、
前記第2流路は前記第2連結流路を介して前記第3流路に連結されている請求項3に記載の電力変換ユニット。
The cooling channel has a first connecting channel (832) and a second connecting channel (834) in addition to the first channel, the second channel, and the third channel,
The first flow path is connected to the second flow path via the first connection flow path,
4. The power conversion unit according to claim 3, wherein said second flow path is connected to said third flow path via said second connection flow path.
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