JP7318765B2 - power converter - Google Patents
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Description
この発明は、電力変換装置に関し、特に、冷却流路を備える電力変換装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device provided with cooling channels.
従来、冷却流路を備える電力変換装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a power conversion device provided with a cooling channel is known (see
上記特許文献1には、インバータと、DC/CDコンバータと、インバータおよびDC/DCコンバータを冷却する冷媒が流れる冷却流路と、を備える電力変換装置が開示されている。この電力変換装置では、インバータおよびDC/DCコンバータが冷却流路を挟んで配置され、間に配置された冷却流路に流れる冷媒によりインバータおよびDC/DCコンバータが冷却されている。
上記特許文献1では、インバータおよびDC/DCコンバータ(直流直流コンバータ部)が冷却流路を挟んで配置され、間に配置された冷却流路に流れる冷媒によりインバータおよびDC/DCコンバータが冷却されている。このため、冷却流路中を流れる冷媒のうちインバータ側を流れる一部の冷媒によりインバータが冷却され、DC/DCコンバータ側を流れる一部の冷媒によりDC/DCコンバータが冷却される。そのため、インバータとDC/DCコンバータとの間に温度差がある場合には、冷却流路中の同じ位置を流れる冷媒間に温度差が生じるため、温度差に起因して冷媒に意図しない対流が発生して、効率よく冷却を行うことが困難であるという問題点がある。
In the
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、インバータ部および直流直流コンバータ部を効率よく冷却することが可能な電力変換装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems described above, and one object of the present invention is to provide a power converter capable of efficiently cooling an inverter section and a DC/DC converter section. That is.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による電力変換装置は、直流電源から入力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータ部と、直流電力の電圧を異なる電圧に変換する直流直流コンバータ部と、インバータ部および直流直流コンバータ部が表側および裏側に配置される平板状の基台部とを備え、基台部は、冷却用液体が流れ、表側に配置された表側流路と、表側流路に接続されて裏側に配置された裏側流路と、基台部内において表側流路および裏側流路を接続する4つの接続流路とを有する冷却流路を含み、基台部は、内部に接続流路が形成され、表側流路および裏側流路が接続流路と一体的に形成される単一の部材を含む。 To achieve the above object, a power converter according to a first aspect of the present invention converts DC power input from a DC power supply into AC power and supplies the DC power to a load by converting the voltage of the DC power to an inverter unit. A DC-DC converter section for converting voltage, and a flat plate-shaped base section on which the inverter section and the DC-DC converter section are arranged on the front side and the back side. a cooling channel having a front-side channel, a back-side channel connected to the front-side channel and arranged on the back side, and four connection channels that connect the front-side channel and the back-side channel in the base portion. Including, the base portion includes a single member in which the connecting channel is formed and the front side channel and the back side channel are integrally formed with the connecting channel.
この発明の第1の局面による電力変換装置では、上記のように、平板状の基台部の表側および裏側にインバータ部および直流直流コンバータ部を配置し、基台部に、表側に配置された表側流路と、表側流路に接続されて裏側に配置された裏側流路とを有する冷却流路を設ける。これにより、表側流路および裏側流路に順次冷却用液体を流すことができるので、基台部の表側および裏側に配置されたインバータ部および直流直流コンバータ部を順次冷却することができる。これにより、同じ位置を流れる冷却用液体間に温度差が生じるのを抑制することができるので、温度差に起因する冷却用液体の意図しない対流が発生するのを抑制することができる。その結果、冷却流路を流れる冷却用液体により、インバータ部および直流直流コンバータ部を効率よく冷却することができる。また、インバータ部および直流直流コンバータ部を別個の基台部に配置して、各々の基台部に設けられた冷却流路により冷却するように構成する場合と比べて、インバータ部および直流直流コンバータ部を備える電力変換装置の構成をコンパクト化することができる。 In the power conversion device according to the first aspect of the present invention, as described above, the inverter section and the DC-DC converter section are arranged on the front side and the back side of the flat base section, and the base section is arranged on the front side. A cooling channel is provided having a front side channel and a back side channel connected to the front side channel and disposed on the back side. As a result, the cooling liquid can be sequentially flowed through the front side channel and the back side channel, so that the inverter section and the DC/DC converter section arranged on the front side and the back side of the base section can be sequentially cooled. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a temperature difference between the cooling liquids flowing in the same position, thereby suppressing the occurrence of unintended convection of the cooling liquid due to the temperature difference. As a result, the inverter section and the DC-DC converter section can be efficiently cooled by the cooling liquid flowing through the cooling flow path. In addition, compared to the case where the inverter section and the DC-DC converter section are arranged on separate base sections and are cooled by the cooling channels provided in each base section, the inverter section and the DC-DC converter section The configuration of the power converter including the unit can be made compact.
上記第1の局面による電力変換装置では、上記のように、冷却流路は、基台部内において表側流路および裏側流路を接続する接続流路を有する。これにより、基台部内において表側流路および裏側流路に冷却用液体が順次流れるように冷却流路を形成することができるので、基台部の外部において表側流路および裏側流路を接続する場合と異なり、基台部の構成を簡素化することができる。 In the power conversion device according to the first aspect, as described above, the cooling flow path has the connection flow path that connects the front side flow path and the back side flow path within the base portion. As a result, the cooling flow path can be formed such that the cooling liquid sequentially flows through the front side flow path and the back side flow path within the base section, so that the front side flow path and the back side flow path are connected outside the base section. Unlike the case, the configuration of the base can be simplified.
上記第1の局面による電力変換装置において、好ましくは、冷却流路は、表側流路および裏側流路が交互に接続されて、冷却用液体が基台部の表側の面および裏側の面を交互に通過するように形成されている。このように構成すれば、表側流路および裏側流路に冷却用液体を交互に順次流すことができるので、基台部の表側および裏側に配置されたインバータ部および直流直流コンバータ部を交互に順次冷却することができる。 In the power conversion device according to the first aspect, preferably, the cooling flow path is alternately connected to the front side flow path and the back side flow path, and the cooling liquid alternately flows through the front side surface and the back side surface of the base portion. is configured to pass through With this configuration, the cooling liquid can be alternately and sequentially flowed through the front-side channel and the back-side channel. Allow to cool.
上記第1の局面による電力変換装置において、好ましくは、接続流路は、角部が面取りされている。このように構成すれば、接続流路の角部が面取りされていない場合に比べて、接続流路の角部において圧力損失が大きくなるのを抑制することができる。 In the power conversion device according to the first aspect, preferably, corners of the connecting flow path are chamfered. With this configuration, it is possible to suppress an increase in pressure loss at the corners of the connection flow path, compared to when the corners of the connection flow path are not chamfered.
上記第1の局面による電力変換装置において、好ましくは、接続流路は、表側流路および裏側流路の少なくとも一方に流れ込む冷却用液体の流れを調整する仕切り板を含む。 In the power conversion device according to the first aspect, the connection channel preferably includes a partition plate that adjusts the flow of the cooling liquid flowing into at least one of the front side channel and the back side channel.
上記第1の局面による電力変換装置において、好ましくは、冷却流路は、接続流路に傾斜させた溝部を含む。 In the power conversion device according to the first aspect, preferably, the cooling channel includes grooves that are inclined in the connection channel.
上記第1の局面による電力変換装置において、好ましくは、インバータ部は、基台部の表側および裏側のうち一方側に配置され、表側流路および裏側流路のうち一方を流れる冷却用液体により冷却され、直流直流コンバータ部は、基台部の表側および裏側のうち他方側に配置され、表側流路および裏側流路のうち他方を流れる冷却用液体により冷却される。このように構成すれば、インバータ部に含まれる部品および素子を基台部の一方側の面に配置し、直流直流コンバータ部に含まれる部品および素子を基台部の他方側の面に配置することができるので、基台部の表側および裏側を接続する配線が多くなるのを抑制することができる。これにより、電力変換装置の配線構造が煩雑になるのを抑制することができる。 In the power conversion device according to the first aspect, preferably, the inverter section is arranged on one of the front side and the back side of the base section, and is cooled by the cooling liquid flowing through one of the front side channel and the back side channel. The DC-DC converter section is arranged on the other of the front side and the back side of the base section, and is cooled by the cooling liquid flowing through the other of the front side channel and the back side channel. With this configuration, the parts and elements included in the inverter section are arranged on one side surface of the base section, and the parts and elements included in the DC/DC converter section are arranged on the other side surface of the base section. Therefore, it is possible to suppress an increase in the number of wires connecting the front side and the back side of the base portion. This can prevent the wiring structure of the power converter from becoming complicated.
上記第1の局面による電力変換装置において、好ましくは、基台部は、冷却流路が形成される金属からなる冷却部本体部と、冷却部本体部とともに冷却流路を形成する金属からなる蓋部とを含み、インバータ部および直流直流コンバータ部の少なくとも一方は、基台部の表側および裏側に配置される蓋部に取り付けられている。このように構成すれば、インバータ部または直流直流コンバータ部が取り付けられた蓋部を冷却流路を流れる冷却用液体に直接接触させることができるので、蓋部を介してインバータ部および直流直流コンバータ部から熱を効率よく取り除くことができる。 In the power conversion device according to the first aspect, the base preferably includes a cooling unit main body made of metal in which cooling channels are formed, and a lid made of metal forming the cooling channels together with the cooling unit main body. At least one of the inverter section and the DC/DC converter section is attached to lid sections arranged on the front side and the back side of the base section. With this configuration, the lid portion to which the inverter portion or the DC/DC converter portion is attached can be brought into direct contact with the cooling liquid flowing through the cooling channel. heat can be efficiently removed from the
この場合、好ましくは、蓋部には、冷却流路内に突出する突出部が設けられている。このように構成すれば、突出部により蓋部が冷却用液体に接触する面積を大きくすることができるので、インバータ部および直流直流コンバータ部からの熱を蓋部を介して冷却用液体により効率よく伝達することができる。 In this case, preferably, the lid portion is provided with a projecting portion projecting into the cooling channel. With this configuration, the projecting portion can increase the contact area of the lid portion with the cooling liquid, so that the heat from the inverter portion and the DC/DC converter portion can be efficiently transferred to the cooling liquid through the lid portion. can be transmitted.
上記蓋部に突出部が設けられている構成の電力変換装置において、好ましくは、蓋部の突出部は、フィン形状、円柱形状、または、角柱形状に形成されている。このように構成すれば、フィン形状、円柱形状、または、角柱形状の突出部から冷却用液体に効果的に放熱することができるとともに、フィン形状、円柱形状、または、角柱形状の突出部により、冷却流路内の冷却用液体を整流または冷却流路の幅方向に拡散させることができる。 In the power conversion device having a configuration in which the lid is provided with the projection, preferably the projection of the lid is formed in a fin shape, a cylindrical shape, or a prism shape. With this configuration, heat can be effectively dissipated to the cooling liquid from the fin-shaped, cylindrical, or prismatic protrusions, and the fin-shaped, cylindrical, or prismatic protrusions can The cooling liquid in the cooling channel can be straightened or spread across the width of the cooling channel.
この場合、好ましくは、蓋部のフィン形状に形成された突出部は、冷却流路に沿って延びるように形成されている。このように構成すれば、フィン形状の突出部により冷却用液体を冷却流路に沿って導く整流作用を得ることができるとともに、冷却流路と交差する方向にフィン形状を設ける場合と比べて圧力損失が大きくなるのを抑制することができる。 In this case, the fin-shaped projections of the lid are preferably formed to extend along the cooling flow path. With this configuration, the fin-shaped protrusions can provide a rectifying effect to guide the cooling liquid along the cooling flow path, and the pressure can be reduced as compared with the case where the fin shape is provided in the direction intersecting the cooling flow path. It is possible to suppress the loss from increasing.
上記蓋部に突出部が設けられている構成の電力変換装置において、好ましくは、蓋部の突出部は、複数形成され、複数の突出部は、冷却流路の深さ方向に対して80~100%の突出高さになるように形成される。 In the power conversion device having a configuration in which the lid is provided with a protrusion, preferably, the lid has a plurality of protrusions, and the plurality of protrusions is 80 to 80 degrees in the depth direction of the cooling channel. It is formed to have a protrusion height of 100%.
上記蓋部に突出部が設けられている構成の電力変換装置において、好ましくは、蓋部の突出部は、冷却流路の壁面との間隙が0.5~2.0mmとなるように形成される。 In the power conversion device having a configuration in which the lid is provided with a protrusion, preferably, the protrusion of the lid is formed so that the gap between the protrusion and the wall surface of the cooling channel is 0.5 to 2.0 mm. be.
上記第1の局面による電力変換装置において、好ましくは、インバータ部の入力側に配置され、直流電源から入力される直流電力を昇圧してインバータ部に供給する昇圧コンバータ部をさらに備え、インバータ部は、直流電力を交流電力に変換する第1スイッチング素子モジュールおよび第2スイッチング素子モジュールを含み、直流直流コンバータ部は、コンバータ用スイッチング素子と、トランスと、共振リアクトルと、平滑リアクトルと、を含み、昇圧コンバータ部は、昇圧用スイッチング素子モジュールと、昇圧リアクトルと、を含み、冷却流路は、第1スイッチング素子モジュール、第2スイッチング素子モジュール、コンバータ用スイッチング素子、トランス、共振リアクトル、平滑リアクトル、昇圧用スイッチング素子モジュール、および、昇圧リアクトルのうち、熱耐性に基づく優先順位が高い部品から先に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されている。このように構成すれば、熱耐性が小さく確実に冷却させたい部品から先に冷却することができるので、熱耐性が小さい部品の温度が高くなるのを確実に抑制することができる。 The power conversion device according to the first aspect preferably further includes a boost converter section arranged on the input side of the inverter section to boost the DC power input from the DC power supply and supply the DC power to the inverter section, wherein the inverter section , a first switching element module and a second switching element module for converting DC power into AC power; The converter section includes a boost switching element module and a boost reactor, and the cooling flow path includes a first switching element module, a second switching element module, a converter switching element, a transformer, a resonance reactor, a smoothing reactor, and a boost reactor. Among the switching element module and the boost reactor, the cooling liquid is formed so as to first cool the components having higher priority based on heat resistance. With this configuration, it is possible to first cool the components that have low heat resistance and that should be reliably cooled, so that it is possible to reliably prevent the temperature of the components that have low heat resistance from rising.
この場合、好ましくは、第1スイッチング素子モジュールと、第2スイッチング素子モジュールとは、基台部の表側および裏側のうち一方側に配置され、表側流路および裏側流路のうち一方を流れる冷却用液体により冷却され、コンバータ用スイッチング素子と、トランスと、共振リアクトルと、平滑リアクトルと、昇圧用スイッチング素子モジュールと、昇圧リアクトルとは、基台部の表側および裏側のうち他方側に配置され、表側流路および裏側流路のうち他方を流れる冷却用液体により冷却される。このように構成すれば、インバータ部の第1スイッチング素子モジュールおよび第2スイッチング素子モジュールを、基台部の一方側の面に配置し、直流直流コンバータ部のコンバータ用スイッチング素子、トランス、共振リアクトル、平滑リアクトル、昇圧コンバータ部の昇圧用スイッチング素子モジュールおよび昇圧リアクトルを、基台部の他方側の面に配置して、それぞれの部品の効果的に冷却することができる。 In this case, preferably, the first switching element module and the second switching element module are arranged on one of the front side and the back side of the base portion, and the cooling switching element module flowing through one of the front side channel and the back side channel is preferably arranged. The converter switching element, the transformer, the resonance reactor, the smoothing reactor, the step-up switching element module, and the step-up reactor are arranged on the other of the front side and the back side of the base portion, and are cooled by a liquid. It is cooled by a cooling liquid flowing in the other of the channel and the backside channel. According to this configuration, the first switching element module and the second switching element module of the inverter section are arranged on one side surface of the base section, and the converter switching element, transformer, resonance reactor, and The smoothing reactor, the step-up switching element module of the step-up converter section, and the step-up reactor can be arranged on the other surface of the base section to effectively cool the respective components.
上記基台部が蓋部を含む構成の電力変換装置において、好ましくは、蓋部は、昇圧リアクトルが配置される昇圧リアクトル用蓋部と、直流直流コンバータ部が配置される直流直流コンバータ部用蓋部と、を含み、昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部は、一体的に構成されている。 In the power conversion device in which the base portion includes a lid portion, preferably, the lid portion includes a boost reactor lid portion in which the boost reactor is arranged, and a DC-DC converter portion lid in which the DC-DC converter portion is arranged. The step-up reactor cover and the DC/DC converter cover are integrally formed.
上記基台部が蓋部を含む構成の電力変換装置において、好ましくは、蓋部は、昇圧リアクトルが配置される昇圧リアクトル用蓋部と、直流直流コンバータ部が配置される直流直流コンバータ部用蓋部と、を含み、昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部は、表側流路および裏側流路の少なくとも一方に設けられ、表側流路と表側流路、または、裏側流路から裏側流路を接続するトンネル状流路形成部材に固定される。 In the power conversion device in which the base portion includes a lid portion, preferably, the lid portion includes a boost reactor lid portion in which the boost reactor is arranged, and a DC-DC converter portion lid in which the DC-DC converter portion is arranged. The step-up reactor cover and the DC-DC converter cover are provided in at least one of the front-side flow channel and the back-side flow channel, and the front-side flow channel and the front-side flow channel, or from the back-side flow channel to the back-side It is fixed to a tunnel-shaped channel-forming member that connects the channels.
上記第1の局面による電力変換装置において、好ましくは、直流直流コンバータ部を冷却する冷却用液体の圧力損失が、冷却流路全体の圧力損失の15%となるように構成されている。 In the power converter according to the first aspect, the pressure loss of the cooling liquid for cooling the DC/DC converter is preferably 15% of the pressure loss of the entire cooling flow path.
本発明によれば、上記のように、インバータ部および直流直流コンバータ部を効率よく冷却することができる。 According to the present invention, as described above, the inverter section and the DC/DC converter section can be efficiently cooled.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1~図8を参照して、本発明の一実施形態による電力変換装置100の構成について説明する。電力変換装置100は、たとえば、車両に搭載される。
A configuration of a
まず、図1を参照して、電力変換装置100の回路構成を説明する。電力変換装置100は、インバータ部10を備えている。インバータ部10は、直流電源200から入力される直流電力を交流電力に変換して負荷210に供給する。負荷210は、たとえば、モータである。電力変換装置100と直流電源200との間には、スイッチ201が設けられている。
First, the circuit configuration of the
インバータ部10は、スイッチング素子モジュール11を含む。スイッチング素子モジュール11は、直流電力を交流電力に変換する。また、スイッチング素子モジュール11は、上アームを構成する半導体スイッチング素子Q1、Q2およびQ3と、下アームを構成する半導体スイッチング素子Q4、Q5およびQ6とを含む。
The
インバータ部10は、第1インバータ部10aと第2インバータ部10bとを含む。スイッチング素子モジュール11は、第1インバータ部10aに含まれる第1スイッチング素子モジュール11aと、第2インバータ部10bに含まれる第2スイッチング素子モジュール11bと、を含む。また、負荷210は、第1負荷210aと第2負荷210bとを含む。第1インバータ部10aは、直流電源200から入力される直流電力を交流電力に変換して第1負荷210aに供給する。第2インバータ部10bは、直流電源200から入力される直流電力を交流電力に変換して第2負荷210bに供給する。
The
電力変換装置100は、昇圧コンバータ部20を備えている。昇圧コンバータ部20は、インバータ部10の入力側に配置されている。昇圧コンバータ部20は、直流電源200から入力される直流電力を昇圧してインバータ部10に供給する。昇圧コンバータ部20は、昇圧用スイッチング素子モジュール21と、リアクトル22と含む。昇圧用スイッチング素子モジュール21は、昇圧用スイッチング素子Q11およびQ12を含む。昇圧用スイッチング素子Q11およびQ12は、各々、上アームおよび下アームを構成する。また、昇圧コンバータ部20は、コンデンサC1を含む。リアクトル22は、直流電源200の正側と、昇圧用スイッチング素子Q11と昇圧用スイッチング素子Q12との接続点と、の間に設けられている。コンデンサC1は、昇圧用スイッチング素子Q12に並列に設けられている。なお、リアクトル22は、特許請求の範囲の「昇圧リアクトル」の一例である。
The
電力変換装置100は、コンデンサC2と抵抗Rとを備える。コンデンサC2と抵抗Rとは、昇圧コンバータ部20とインバータ部10との間に設けられている。コンデンサC2と抵抗Rとは、互いに並列に設けられている。
The
電力変換装置100は、DCDCコンバータ部30を備えている。なお、DCDCコンバータ部30は、直流電力の電圧を異なる電圧に変換する。具体的には、DCDCコンバータ部30は、直流電源200からコネクタ1を介して入力される直流電力の電圧を降圧する。また、DCDCコンバータ部30は、降圧した電圧を出力端子2に供給する。なお、DCDCコンバータ部30は、特許請求の範囲の「直流直流コンバータ部」の一例である。
The
次に、電力変換装置100の構造について説明する。
Next, the structure of the
本実施形態では、図2および図4に示すように、DCDCコンバータ部30は、直流直流コンバータ素子31と、直流直流コンバータ素子31が実装される直流直流コンバータ基板32とを備えている。直流直流コンバータ基板32は、平板形状を有する。直流直流コンバータ基板32に実装される直流直流コンバータ素子31は、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、共振リアクトル31cおよび平滑リアクトル31dを含む。コンバータ用スイッチング素子31aは、直流直流コンバータ基板32の裏面側(Z2側)に設けられている。トランス31b、共振リアクトル31cおよび平滑リアクトル31dは、直流直流コンバータ基板32を貫通するように設けられている。
In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, the
図5に示すように、スイッチング素子モジュール11は、内部に半導体スイッチング素子Q1~Q6(図1参照)が収納されている。半導体スイッチング素子Q1~Q6は、樹脂などの筐体に覆われている。図4に示すように、スイッチング素子モジュール11の後述する基台部50側(Z1側)には、蓋部12が配置されている。蓋部12は、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。蓋部12は、平板状の本体部12aと、基台部50に向かって突出する複数の柱部12bとを含む。柱部12bは、冷却流路51内に突出するように形成されている。柱部12bは、たとえば、角柱形状を有する。スイッチング素子モジュール11は、スイッチング素子モジュール11の表面に垂直な方向から見て、長方形形状を有する。なお、柱部12bは、特許請求の範囲の「突出部」の一例である。
As shown in FIG. 5, the switching
図2~図5に示すように、電力変換装置100は、基台部50を備えている。基台部50は、平板状である。基台部50は、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30が配置される。また、基台部50は、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。基台部50は、基台部50の表面50a(表側の面(Z1側の面))および裏面50b(裏側の面(Z2側の面))に垂直な方向から見て、長方形形状を有する。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
ここで、本実施形態では、図8に示すように、基台部50は、冷却用液体が流れ、表側に配置された表側流路51aと、表側流路51aに接続されて裏側に配置された裏側流路51bとを有する冷却流路51を含んでいる。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
また、冷却流路51は、基台部50内において表側流路51aおよび裏側流路51bを接続する接続流路51cを有している。
In addition, the cooling
インバータ部10のスイッチング素子モジュール11は、平板状の基台部50の表面50aまたは裏面50bに沿うように、基台部50に取り付けられている。また、直流直流コンバータ素子31が実装される直流直流コンバータ基板32は、平板状の基台部50の表面50aまたは裏面50bに沿うように、基台部50に取り付けられている。
The switching
具体的には、スイッチング素子モジュール11は、平板状の基台部50の裏面50bに沿うように、基台部50に取り付けられている。また、直流直流コンバータ素子31が実装される直流直流コンバータ基板32は、平板状の基台部50の表面50aに沿うように、基台部50に取り付けられている。
Specifically, the switching
第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bは、平板状の基台部50の裏面50bに沿うように基台部50に取り付けられている。具体的には、第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bは、第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bの長辺方向(X方向)に沿って、互いに隣り合うように配置されている。
The first
昇圧コンバータ部20は、平板状の基台部50の表面50aまたは裏面50bに沿うように、基台部50に取り付けられている。具体的には、昇圧コンバータ部20は、基台部50の表面50aに取り付けられている。また、昇圧コンバータ部20は、平板状の基台部50の長手方向(X方向)に沿って、DCDCコンバータ部30に隣り合うように配置されている。
昇圧コンバータ部20は、昇圧用スイッチング素子モジュール21と、リアクトル22とを含む。そして、昇圧用スイッチング素子モジュール21およびリアクトル22は、平板状の基台部50の表面50aまたは裏面50bに沿うように、基台部50に取り付けられている。具体的には、直流直流コンバータ基板32、リアクトル22、および、昇圧用スイッチング素子モジュール21は、平板状の基台部50の表面50aに沿うように、かつ、互いに隣り合うように、基台部50に取り付けられている。なお、直流直流コンバータ基板32、リアクトル22、および、昇圧用スイッチング素子モジュール21は、この順で、基台部50の表面50aに取り付けられている。
図5に示すように、昇圧用スイッチング素子モジュール21の基台部50側(Z2側)には、蓋部21aが配置されている。蓋部21aは、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。蓋部21aは、平板状の本体部21bと、基台部50に向かって突出する複数の柱部21cとを含む。柱部21cは、冷却流路51内に突出するように形成されている。柱部21cは、たとえば、円柱形状を有する。昇圧用スイッチング素子モジュール21は、昇圧用スイッチング素子モジュール21の表面に垂直な方向から見て、正方形形状を有する。なお、柱部21cは、特許請求の範囲の「突出部」の一例である。
As shown in FIG. 5, the
リアクトル22の基台部50側(Z2側)には、蓋部22aが配置されている。蓋部22aは、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。蓋部22aは、本体部22bと、基台部50に向かって突出する複数のフィン22cとを含む。フィン22cは、冷却流路51内に突出するように形成されている。フィン22cは、冷却流路51に沿って延びるように形成されている。なお、フィン22cは、特許請求の範囲の「突出部」の一例である。
A lid portion 22a is arranged on the
図4および図5に示すように、基台部50は、冷却流路51が形成される金属からなる冷却部本体部52と、冷却部本体部52とともに冷却流路51を形成する金属からなる蓋部12、21a、22a、53とを含む。また、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30は、基台部50の表側および裏側に配置される蓋部12、53に取り付けられている。具体的には、直流直流コンバータ基板32は、蓋部53に取り付けられている。具体的には、冷却流路51は、基台部50の表面50aと裏面50bとの両方に設けられている(図6および図7参照)。蓋部53は、基台部50の表面50aに設けられている冷却流路51を覆う。蓋部53は、長方形形状でかつ平板形状を有している。直流直流コンバータ基板32は、蓋部53の表面53bに沿うように配置されている。直流直流コンバータ基板32は、蓋部53に設けられる柱部53cに、たとえば、ネジにより取り付けられている。蓋部53は、冷却部本体部52に、たとえば、ネジにより取り付けられている。これにより、ネジを外すだけで、容易に、直流直流コンバータ基板32および直流直流コンバータ素子31を取り換えることができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
蓋部53は、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。蓋部53には、冷却流路51内に突出するフィン53dが設けられている。フィン53dは、冷却流路51に沿って延びるように形成されている。なお、フィン53dは、特許請求の範囲の「突出部」の一例である。
また、蓋部12は、基台部50の裏面50bに設けられている冷却流路51を覆う。蓋部12は、2つ設けられている。蓋部12は、長方形形状でかつ平板形状を有している。第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bは、各々、蓋部12に取り付けられている。
Also, the
また、蓋部21aは、基台部50の表面50aに設けられている冷却流路51を覆う。蓋部21aは、長方形形状でかつ平板形状を有している。昇圧用スイッチング素子モジュール21は、蓋部21aに取り付けられている。
Also, the
図4に示すように、直流直流コンバータ素子31は、コンバータ用スイッチング素子31aを含む。そして、コンバータ用スイッチング素子31aは、直流直流コンバータ基板32の蓋部53側の面(Z2側の面)において、熱伝導部材33を介して蓋部53に接触するように取り付けられている。すなわち、蓋部53、熱伝導部材33およびコンバータ用スイッチング素子31aが、この順で積層される。コンバータ用スイッチング素子31aから発生する熱は、熱伝導部材33を介して蓋部53に放熱される。熱伝導部材33は、たとえば、セラミックのシートからなる。
As shown in FIG. 4, the DC-
また、蓋部53には、孔部53aが設けられている。リアクトル22は、蓋部53の孔部53aを覆うように配置されている。すなわち、リアクトル22は、冷却流路51を覆うように配置される。リアクトル22から発生した熱は、冷却流路51を流れる冷却用液体に放熱される。リアクトル22は、たとえば、ネジにより蓋部53に取り付けられている。
Further, the
冷却部本体部52には、孔部52aが設けられている。昇圧用スイッチング素子モジュール21は、冷却部本体部52の孔部52aを覆うように配置されている。すなわち、昇圧用スイッチング素子モジュール21は、冷却流路51を覆うように配置される。昇圧用スイッチング素子モジュール21から発生した熱は、冷却流路51を流れる冷却用液体に放熱される。昇圧用スイッチング素子モジュール21は、たとえば、ネジにより冷却部本体部52に取り付けられている。
A
図5に示すように、冷却部本体部52には、一対の孔部52bが設けられている。第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bは、各々、孔部52bを覆うように配置される。すなわち、第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bは、冷却流路51を覆うように配置される。スイッチング素子モジュール11から発生した熱は、冷却流路51を流れる冷却用液体に放熱される。
As shown in FIG. 5, the cooling unit
本実施形態では、図3に示すように、冷却流路51は、表側流路51aおよび裏側流路51bが交互に接続されて、冷却用液体が基台部50の表側の面および裏側の面を交互に通過するように形成されている。具体的には、冷却流路51は、表側(表面50a側)に配置され、表側流路51aとしての冷却流路511、515および519と、裏側(裏面50b側)に配置され、裏側流路51bとしての冷却流路513および517と、接続流路51cとしての冷却流路512、514、516および518と、を含んでいる。冷却流路51は、基台部50の長手方向(X方向)における一方端側から冷却用流体が流入され、他方端側に冷却用流体が流出されるように形成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3 , the cooling
冷却流路51は、冷却流路511、512、513、514、515、516、517、518および519が、この順で上流から下流に向けて接続されている。つまり、図3、図6および図7に示すように、冷却流路51は、表側流路51aの冷却流路511から冷却用液体が流入し、接続流路51cの冷却流路512、裏側流路51bの冷却流路513、接続流路51cの冷却流路514、表側流路51aの冷却流路515、接続流路51cの冷却流路516、裏側流路51bの冷却流路517、接続流路51cの冷却流路518、および、表側流路51aの冷却流路519を通り、冷却用液体が流出する。
In the cooling
また、冷却流路51から流出した冷却用液体は、放熱部60により放熱されて冷却される。また、放熱部60により冷却された冷却用液体は、ポンプ61により送液されて再び冷却流路51に流入する。放熱部60は、熱交換器を含み、外部の空気により冷却される。放熱部60は、たとえば、ラジエータである。なお、ポンプ61を冷却流路51の出口と放熱部60の間に配置して、放熱部60により放熱される前の冷却用液体をポンプ61により送液してもよい。また、冷却用液体は、たとえば、水、不凍液などの液体である。
Further, the cooling liquid that has flowed out of the cooling
また、本実施形態では、図3に示すように、インバータ部10は、基台部50の裏側に配置され、裏側流路51bを流れる冷却用液体により冷却される。具体的には、第1スイッチング素子モジュール11aと、第2スイッチング素子モジュール11bとは、基台部50の裏側に配置され、裏側流路51bを流れる冷却用液体により冷却される。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
また、本実施形態では、DCDCコンバータ部30は、基台部50の表側に配置され、表側流路51aを流れる冷却用液体により冷却される。具体的には、コンバータ用スイッチング素子31aと、トランス31bと、共振リアクトル31cと、平滑リアクトル31dと、昇圧用スイッチング素子モジュール21と、リアクトル22とは、基台部50の表側に配置され、表側流路51aを流れる冷却用液体により冷却される。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、図8に示すように、接続流路51cは、角部が面取りされている。具体的には、接続流路51cの表側流路51aに接続する部分および裏側流路51bに接続する部分には、面取り部510が設けられている。
In addition, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the corners of the
また、本実施形態では、冷却流路51は、第1スイッチング素子モジュール11a、第2スイッチング素子モジュール11b、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、共振リアクトル31c、平滑リアクトル31d、昇圧用スイッチング素子モジュール21、および、リアクトル22のうち、熱耐性に基づく優先順位が高い部品から先に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されている。具体的には、冷却流路51は、熱耐性が比較的小さい昇圧用スイッチング素子モジュール21およびリアクトル22を、上流側で冷却するように流路が形成されている。
Further, in the present embodiment, the
また、冷却流路51は、昇圧用スイッチング素子モジュール21、第2スイッチング素子モジュール11b、リアクトル22、共振リアクトル31c、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、第1スイッチング素子モジュール11a、および、平滑リアクトル31dの順に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されている。
The
図3、図6および図7に示すように、昇圧用スイッチング素子モジュール21は、冷却流路511を流れる冷却用液体により冷却される。また、第2スイッチング素子モジュール11bは、冷却流路513を流れる冷却用液体により冷却される。また、共振リアクトル31c、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31bは、冷却流路515を流れる冷却用液体により冷却される。また、第1スイッチング素子モジュール11aは、冷却流路517を流れる冷却用液体により冷却される。また、平滑リアクトル31dは、冷却流路519を流れる冷却用液体により冷却される。
As shown in FIGS. 3 , 6 and 7 , the boost switching
[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effect of this embodiment]
The following effects can be obtained in this embodiment.
本実施形態では、上記のように、平板状の基台部50の表側および裏側にインバータ部10およびDCDCコンバータ部30を配置し、基台部50に、表側に配置された表側流路51aと、表側流路51aに接続されて裏側に配置された裏側流路51bとを有する冷却流路51を設ける。これにより、表側流路51aおよび裏側流路51bに順次冷却用液体を流すことができるので、基台部50の表側および裏側に配置されたインバータ部10およびDCDCコンバータ部30を順次冷却することができる。これにより、同じ位置を流れる冷却用液体間に温度差が生じるのを抑制することができるので、温度差に起因する冷却用液体の意図しない対流が発生するのを抑制することができる。その結果、冷却流路51を流れる冷却用液体により、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30を効率よく冷却することができる。また、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30を別個の基台部に配置して、各々の基台部に設けられた冷却流路により冷却するように構成する場合と比べて、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30を備える電力変換装置100の構成をコンパクト化することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、冷却流路51は、基台部50内において表側流路51aおよび裏側流路51bを接続する接続流路51cを有する。これにより、基台部50内において表側流路51aおよび裏側流路51bに冷却用液体が順次流れるように冷却流路51を形成することができるので、基台部50の外部において表側流路51aおよび裏側流路51bを接続する場合と異なり、基台部50の構成を簡素化することができる。
In addition, in the present embodiment, the cooling
また、本実施形態では、上記のように、冷却流路51は、表側流路51aおよび裏側流路51bが交互に接続されて、冷却用液体が基台部50の表側の面および裏側の面を交互に通過するように形成されている。これにより、表側流路51aおよび裏側流路51bに冷却用液体を交互に順次流すことができるので、基台部50の表側および裏側に配置されたインバータ部10およびDCDCコンバータ部30を交互に順次冷却することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、インバータ部10は、基台部50の裏側に配置され、裏側流路51bを流れる冷却用液体により冷却され、DCDCコンバータ部30は、基台部50の表側に配置され、表側流路51aを流れる冷却用液体により冷却される。これにより、インバータ部10に含まれる部品および素子を基台部50の裏側の面に配置し、DCDCコンバータ部30に含まれる部品および素子を基台部50の表側の面に配置することができるので、基台部50の表側および裏側を接続する配線が多くなるのを抑制することができる。これにより、電力変換装置100の配線構造が煩雑になるのを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、基台部50は、冷却流路51が形成される金属からなる冷却部本体部52と、冷却部本体部52とともに冷却流路51を形成する金属からなる蓋部12、21a、22a、53とを含む。また、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30は、基台部50の表側および裏側に配置される蓋部12、53に取り付けられている。これにより、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30が取り付けられた蓋部12、53を冷却流路51を流れる冷却用液体に直接接触させることができるので、蓋部12、53を介してインバータ部10およびDCDCコンバータ部30から熱を効率よく取り除くことができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、蓋部12、21a、22a、53には、冷却流路51内に突出する突出部(柱部12b、21c、フィン22c、53d)が設けられている。これにより、突出部(柱部12b、21c、フィン22c、53d)により蓋部12、21a、22a、53が冷却用液体に接触する面積を大きくすることができるので、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30からの熱を蓋部12、21a、22a、53を介して冷却用液体により効率よく伝達することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、蓋部12、21a、22a、53の突出部(柱部12b、21c、フィン22c、53d)は、フィン形状、円柱形状、または、角柱形状に形成されている。これにより、フィン形状、円柱形状、または、角柱形状の突出部(柱部12b、21c、フィン22c、53d)から冷却用液体に効果的に放熱することができるとともに、フィン形状、円柱形状、または、角柱形状の突出部(柱部12b、21c、フィン22c、53d)により、冷却流路51内の冷却用液体を整流または冷却流路51の幅方向に拡散させることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the protrusions (
また、本実施形態では、上記のように、蓋部22a、53のフィン22c、53dは、冷却流路51に沿って延びるように形成されている。これにより、フィン22c、53dにより冷却用液体を冷却流路51に沿って導く整流作用を得ることができるとともに、冷却流路51と交差する方向にフィン形状を設ける場合と比べて圧力損失が大きくなるのを抑制することができる。
Further, in this embodiment, the
また、本実施形態では、上記のように、接続流路51cは、角部が面取りされている。これにより、接続流路51cの角部が面取りされていない場合に比べて、接続流路51cの角部において圧力損失が大きくなるのを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the corners of the
また、本実施形態では、上記のように、インバータ部10の入力側に配置され、直流電源から入力される直流電力を昇圧してインバータ部10に供給する昇圧コンバータ部20を備える。また、インバータ部10は、直流電力を交流電力に変換する第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bを含む。また、DCDCコンバータ部30は、コンバータ用スイッチング素子31aと、トランス31bと、共振リアクトル31cと、平滑リアクトル31dと、を含む。また、昇圧コンバータ部20は、昇圧用スイッチング素子モジュール21と、リアクトル22と、を含む。そして、冷却流路51は、第1スイッチング素子モジュール11a、第2スイッチング素子モジュール11b、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、共振リアクトル31c、平滑リアクトル31d、昇圧用スイッチング素子モジュール21、および、リアクトル22のうち、熱耐性に基づく優先順位が高い部品から先に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されている。これにより、熱耐性が小さく確実に冷却させたい部品から先に冷却することができるので、熱耐性が小さい部品の温度が高くなるのを確実に抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the step-up
また、本実施形態では、上記のように、第1スイッチング素子モジュール11aと、第2スイッチング素子モジュール11bとは、基台部50の裏側に配置され、裏側流路51bを流れる冷却用液体により冷却され、コンバータ用スイッチング素子31aと、トランス31bと、共振リアクトル31cと、平滑リアクトル31dと、昇圧用スイッチング素子モジュール21と、リアクトル22とは、基台部50の表側に配置され、表側流路51aを流れる冷却用液体により冷却される。これにより、インバータ部10の第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bを、基台部50の裏側の面に配置し、DCDCコンバータ部30のコンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、共振リアクトル31c、平滑リアクトル31d、昇圧コンバータ部20の昇圧用スイッチング素子モジュール21およびリアクトル22を、基台部50の表側の面に配置して、それぞれの部品の効果的に冷却することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the first
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
It should be noted that the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiments, and includes all modifications (modifications) within the scope and meaning equivalent to the scope of claims.
上記実施形態では、スイッチング素子モジュール11が基台部50の裏面50bに取り付けられ、直流直流コンバータ基板32が基台部50の表面50aに取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、スイッチング素子モジュール11が基台部50の表面50aに取り付けられ、直流直流コンバータ基板32が基台部50の裏面50bに取り付けられていてもよい。また、スイッチング素子モジュール11と直流直流コンバータ基板32との両方が基台部50の表面50aに取り付けられていてもよい。また、スイッチング素子モジュール11と直流直流コンバータ基板32との両方が基台部50の裏面50bに取り付けられていてもよい。
Although the
上記実施形態では、第1スイッチング素子モジュール11aと第2スイッチング素子モジュール11bとが、共に、基台部50の裏面50bに取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1スイッチング素子モジュール11aと第2スイッチング素子モジュール11bとが、基台部50の異なる面に取り付けられていてもよい。
Although the first
上記実施形態では、昇圧コンバータ部20が基台部50の表面50aに取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、昇圧コンバータ部20が基台部50の裏面50bに取り付けられていてもよい。
In the above embodiment, an example in which the
上記実施形態では、昇圧用スイッチング素子モジュール21とリアクトル22とが、共に、基台部50の表面50aに取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、昇圧用スイッチング素子モジュール21とリアクトル22とが、共に、基台部50の裏面50bに取り付けられていてもよい。また、昇圧用スイッチング素子モジュール21とリアクトル22とが、基台部50の異なる面に取り付けられていてもよい。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the boost switching
上記実施形態では、基台部50が、冷却部本体部52と蓋部53とに分離される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、基台部50が、冷却部本体部52と蓋部53とが分離されずに一体的に構成されていてもよい。
Although the
上記実施形態では、直流直流コンバータ基板32に実装される直流直流コンバータ素子31は、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、共振リアクトル31cおよび平滑リアクトル31dを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、直流直流コンバータ基板32に実装される直流直流コンバータ素子31が、これらの素子以外の素子を含んでいてもよい。
In the above embodiment, the DC-
上記実施形態では、冷却流路51は、昇圧用スイッチング素子モジュール21、第2スイッチング素子モジュール11b、リアクトル22、共振リアクトル31c、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、第1スイッチング素子モジュール11a、および、平滑リアクトル31dの順に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷却流路51は、複数の部品を上記以外の順に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されていてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、詳細に言い換えると、蓋部12、21a、53の突出部は、複数形成され、複数の突出部は、基台部50(冷却体)に形成される流路51の深さ方向に対して80~100%の突出高さになるように形成される電力変換装置である。好ましくは、複数の前記突出部は、前記冷却流路の深さ方向に対して80~93%の突出高さになるように形成される。具体的には、突出部と流路の間隙が、0.0mm~1.5mmで形成されている。流路深さとは、蓋部流路側面から流路底面へ垂直方向に測定した長さである。このような構成とすることで、放熱性の向上が期待できる。
In the above-described embodiment, in more detail, the protrusions of the
上記実施形態では、詳細に言い換えると、蓋部12、21a、53の突出部は、流路壁面との間隙が0.5mm~2.0mmとなるように形成される電力変換装置である。このような構成とすることで、放熱性の向上が期待できる。
In the above-described embodiment, in more detail, the protrusions of the
上記実施形態では、言い換えると、基台部50(冷却体)は、一筆書き状の流路が形成されてもよい。そして、流路の少なくとも一部は、冷却体の表側を冷却する表側流路および裏側を冷却する裏側流路を形成してもよい。このような構成とすることで、表裏で並列して分流する流路と比較して、均一に分流させるための設計、例えば分流板等を設ける必要がなくなる。このため、電力変換装置の低コスト化が期待できる。 In the above embodiment, in other words, the base portion 50 (cooling body) may be formed with a unicursal flow path. At least part of the channel may form a front side channel for cooling the front side of the cooling body and a back side channel for cooling the back side. By adopting such a configuration, it is not necessary to provide a design for uniformly dividing the flow, for example, a flow dividing plate or the like, as compared with a flow path in which the flow is divided in parallel on the front and back sides. Therefore, cost reduction of the power converter can be expected.
また、望ましくは基台部50に形成される流路において、直流直流コンバータ部を冷却する冷却用液体の圧力損失が、基台部50に形成される流路全体の圧力損失の15%となるように構成されている。このような構成とすることで、直流直流コンバータ部に優先する部品の放熱性向上が期待できる。
Further, desirably, in the flow path formed in the
上記実施形態を更に言い換えると、直流電源から入力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータ部と、直流電力の電圧を異なる電圧に変換する直流直流コンバータ部と、インバータ部の入力側に配置され、直流電源から入力される直流電力を昇圧してインバータ部に供給する昇圧コンバータ部と、を更に備え、冷却体は、インバータ部が配置されるインバータ冷却面と、直流直流コンバータ部が冷却されるコンバータ冷却面と、昇圧コンバータ部が配置される昇圧コンバータ冷却面と、を含む電力変換装置である。このような構成とすることで、電力変換装置の小型化が期待できる。 Further rephrasing the above embodiment, an inverter section that converts DC power input from a DC power supply into AC power and supplies it to a load, a DC-DC converter section that converts the voltage of the DC power to a different voltage, and an inverter section. a step-up converter section arranged on the input side and stepping up the DC power input from the DC power supply and supplying it to the inverter section; and a boost converter cooling surface on which the boost converter section is arranged. Such a configuration can be expected to reduce the size of the power converter.
上記実施形態を更に言い換えると、冷却体は、インバータ冷却面および前記昇圧コンバータ冷却面並びに前記コンバータ冷却面を冷却する冷却用液体の圧力損失が、冷却体全体の圧力損失のそれぞれ85%および15%となるように構成されている電力変換装置である。このような構成とすることで、直流直流コンバータ部に優先してインバータ部および昇圧コンバータ部の放熱性向上が期待できる。 In other words, the cooling body has a pressure loss of 85% and 15% of the pressure loss of the cooling body as a whole, which cools the inverter cooling surface, the boost converter cooling surface, and the cooling liquid for cooling the converter cooling surface. It is a power conversion device configured to be With such a configuration, it can be expected that the heat dissipation performance of the inverter section and the boost converter section will be improved prior to the DC/DC converter section.
上記実施形態を更に言い換えると、接続流路は、表側流路および裏側流路の少なくとも一方に流れ込む冷却用液体の流れを調整する仕切り板を含む電力変換装置である。具体的には、接続流路にリブを設けて流れ込む表側流路又は裏側流路に冷却用液体をくまなく供給できるように構成される。図6に示すように、流路514には、左から3~4:1の開口比率となるようにリブが設けられている。流路518には、左から2.4~2.7:1.5~1.8:1の開口比率となるようにリブが設けられている。
Further rephrasing the above embodiment, the connection channel is a power conversion device including a partition plate that adjusts the flow of the cooling liquid flowing into at least one of the front side channel and the back side channel. Specifically, the connecting channel is provided with ribs so that the cooling liquid can be supplied all over the front side channel or the back side channel into which it flows. As shown in FIG. 6, the
上記実施形態を言い換えると、冷却流路は、接続流路に傾斜させた溝部を含む電力変換装置である。具体的には図7の流路514に対して傾斜する溝部(図示せず)を流路513の底部に設ける。溝部は、望ましくは流路壁面に近くに設けられる。
In other words, the cooling channel is a power converter that includes an inclined groove in the connecting channel. Specifically, a groove (not shown) inclined with respect to the
上記実施形態を言い換えると、蓋部は、昇圧リアクトルが配置される昇圧リアクトル用蓋部と、直流直流コンバータ部が配置される直流直流コンバータ部用蓋部と、を含み、昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部は、一体的に構成されている電力変換装置である。図5に示すように、リアクトル22とDCDCコンバータ部が配置されるように蓋部53は構成されている。
In other words, the lid section includes a boost reactor lid section in which the boost reactor is arranged, and a DC-DC converter section lid section in which the DC-DC converter section is arranged. The DC-DC converter cover is a power conversion device that is integrally formed. As shown in FIG. 5, the
上記実施形態を言い換えると、蓋部は、昇圧リアクトルが配置される昇圧リアクトル用蓋部と、直流直流コンバータ部が配置される直流直流コンバータ部用蓋部と、を含み、昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部は、表側流路および裏側流路の少なくとも一方に設けられ、表側流路と表側流路、または、裏側流路から裏側流路を接続するトンネル状流路形成部材に固定される電力変換装置である。より具体的には、昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部が分離して構成されている場合、それぞれの蓋部周囲は冷却体本体部に固定され、シールされる必要がある。図4に示すように、蓋部53が、昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部とに分離されている場合、冷却流路515が昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部に跨るため、シールすることができない。そのため、冷却流路515にトンネル状流路形成部材が設けられる。
In other words, the lid section includes a boost reactor lid section in which the boost reactor is arranged, and a DC-DC converter section lid section in which the DC-DC converter section is arranged. The DC-DC converter cover is provided in at least one of the front-side channel and the back-side channel, and is attached to the tunnel-shaped channel-forming member that connects the front-side channel and the front-side channel, or connects the back-side channel to the back-side channel. It is a fixed power converter. More specifically, when the boost reactor cover and the DC/DC converter cover are configured separately, the periphery of each cover must be fixed and sealed to the cooling body main body. As shown in FIG. 4 , when the
上記実施形態では、直流直流コンバータ部を備えている電力変換装置を説明したが、直流直流コンバータ部が基台部50に搭載しない状態においても同様の効果を得ることが可能である。
In the above embodiment, a power conversion device including a DC-DC converter section was described, but the same effect can be obtained even in a state where the DC-DC converter section is not mounted on the
10 インバータ部
11a 第1スイッチング素子モジュール
11b 第2スイッチング素子モジュール
12 蓋部
12b 柱部(突出部)
20 昇圧コンバータ部
21 昇圧用スイッチング素子モジュール
21a 蓋部
21c 柱部(突出部)
22 リアクトル(昇圧リアクトル)
22a フィン(突出部)
30 DCDCコンバータ部(直流直流コンバータ部)
31a コンバータ用スイッチング素子
31b トランス
31c 共振リアクトル
31d 平滑リアクトル
50 基台部
51 冷却流路
51a 表側流路
51b 裏側流路
51c 接続流路
52 冷却部本体部
53 蓋部
53d フィン(突出部)
100 電力変換装置
200 直流電源
210 負荷
511、512、513、514、515、516、517、518、519 冷却流路
REFERENCE SIGNS
20
22 reactor (boosting reactor)
22a fin (projection)
30 DCDC converter section (DC DC converter section)
31a Switching element for
100
Claims (17)
前記直流電力の電圧を異なる電圧に変換する直流直流コンバータ部と、
前記インバータ部および前記直流直流コンバータ部が表側および裏側に配置される平板状の基台部とを備え、
前記基台部は、表側に配置された表側流路と、前記表側流路に接続されて裏側に配置された裏側流路と、前記基台部内において前記表側流路および前記裏側流路を接続する4つの接続流路とを有する冷却流路を含み、
前記基台部は、内部に接続流路が形成され、表側流路および裏側流路が接続流路と一体的に形成される単一の部材を含む、電力変換装置。 an inverter unit that converts DC power input from a DC power supply into AC power and supplies it to a load;
a DC-DC converter unit that converts the voltage of the DC power into a different voltage;
A flat plate-shaped base part on which the inverter part and the DC/DC converter part are arranged on the front side and the back side,
The base portion includes a front-side channel arranged on the front side, a back-side channel connected to the front-side channel and arranged on the back side, and connecting the front-side channel and the back-side channel in the base portion. a cooling channel having four connecting channels and
The power conversion device, wherein the base portion includes a single member in which a connection channel is formed, and a front side channel and a back side channel are integrally formed with the connection channel.
前記直流直流コンバータ部は、前記基台部の表側および裏側のうち他方側に配置され、前記表側流路および前記裏側流路のうち他方を流れる冷却用液体により冷却される、請求項1~5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The inverter section is arranged on one of the front side and the back side of the base section and is cooled by a cooling liquid flowing through one of the front side flow path and the back side flow path,
The DC-DC converter section is arranged on the other side of the front side and the back side of the base section, and is cooled by a cooling liquid flowing through the other of the front side channel and the back side channel. The power conversion device according to any one of the items.
前記インバータ部および前記直流直流コンバータ部の少なくとも一方は、前記基台部の表側および裏側に配置される前記蓋部に取り付けられている、請求項1~6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The base portion includes a cooling portion body portion made of metal in which the cooling channel is formed, and a lid portion made of metal forming the cooling channel together with the cooling portion body portion,
At least one of the inverter section and the DC-DC converter section is attached to the lid section arranged on the front side and the back side of the base section, power conversion according to any one of claims 1 to 6 Device.
複数の前記突出部は、前記冷却流路の深さ方向に対して80~100%の突出高さになるように形成される、請求項8~10のいずれか1項に記載の電力変換装置。 A plurality of the projecting portions of the lid portion are formed,
The power converter according to any one of claims 8 to 10, wherein the plurality of protrusions are formed to have a protrusion height of 80 to 100% with respect to the depth direction of the cooling channel. .
前記インバータ部は、前記直流電力を前記交流電力に変換する第1スイッチング素子モジュールおよび第2スイッチング素子モジュールを含み、
前記直流直流コンバータ部は、コンバータ用スイッチング素子と、トランスと、共振リアクトルと、平滑リアクトルと、を含み、
前記昇圧コンバータ部は、昇圧用スイッチング素子モジュールと、昇圧リアクトルと、を含み、
前記冷却流路は、前記第1スイッチング素子モジュール、前記第2スイッチング素子モジュール、前記コンバータ用スイッチング素子、前記トランス、前記共振リアクトル、前記平滑リアクトル、前記昇圧用スイッチング素子モジュール、および、前記昇圧リアクトルのうち、熱耐性に基づく優先順位が高い部品から先に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されている、請求項1~12のいずれか1項に記載の電力変換装置。 further comprising a boost converter unit disposed on the input side of the inverter unit, boosting the DC power input from the DC power supply and supplying the DC power to the inverter unit;
The inverter section includes a first switching element module and a second switching element module for converting the DC power into the AC power,
The DC-DC converter section includes a converter switching element, a transformer, a resonance reactor, and a smoothing reactor,
The boost converter unit includes a boost switching element module and a boost reactor,
The cooling flow path includes the first switching element module, the second switching element module, the converter switching element, the transformer, the resonant reactor, the smoothing reactor, the step-up switching element module, and the step-up reactor. The power converter according to any one of claims 1 to 12, wherein the cooling liquid is formed so as to flow so as to first cool components having higher priority based on heat resistance.
前記コンバータ用スイッチング素子と、前記トランスと、前記共振リアクトルと、前記平滑リアクトルと、前記昇圧用スイッチング素子モジュールと、前記昇圧リアクトルとは、前記基台部の表側および裏側のうち他方側に配置され、前記表側流路および前記裏側流路のうち他方を流れる冷却用液体により冷却される、請求項13に記載の電力変換装置。 The first switching element module and the second switching element module are arranged on one of the front side and the back side of the base portion, and the cooling liquid flows through one of the front side channel and the back side channel. cooled by
The converter switching element, the transformer, the resonance reactor, the smoothing reactor, the step-up switching element module, and the step-up reactor are arranged on the other of the front side and the back side of the base portion. 14. The power conversion device according to claim 13, wherein said power conversion device is cooled by a cooling liquid flowing through the other of said front side channel and said back side channel.
前記昇圧リアクトル用蓋部と前記直流直流コンバータ部用蓋部は、一体的に構成されている、請求項7~12のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The lid portion includes a boost reactor lid portion in which a boost reactor is arranged, and a DC-DC converter portion lid portion in which the DC-DC converter portion is arranged,
The power converter according to any one of claims 7 to 12, wherein the boost reactor cover and the DC/DC converter cover are integrally formed.
前記昇圧リアクトル用蓋部と前記直流直流コンバータ部用蓋部は、前記表側流路および前記裏側流路の少なくとも一方に設けられ、前記表側流路と前記表側流路、または、前記裏側流路から前記裏側流路を接続するトンネル状流路形成部材に固定される、請求項7~12のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The lid portion includes a boost reactor lid portion in which a boost reactor is arranged, and a DC-DC converter portion lid portion in which the DC-DC converter portion is arranged,
The boost reactor lid portion and the DC/DC converter lid portion are provided in at least one of the front-side flow channel and the back-side flow channel, and the front-side flow channel and the front-side flow channel, or from the back-side flow channel. The power conversion device according to any one of claims 7 to 12, fixed to a tunnel-shaped channel forming member that connects said back side channels.
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