JP7414172B1 - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】インバータ部およびコンバータ部を効率よく冷却可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】この電力変換装置（１００）は、コンバータ部（１０）と、インバータ部（２０）と、冷却部（３０）とを備える。冷却部（３０）は、インバータ側流路（３１０ａ）と、インバータ側流路（３１０ａ）に接続されたコンバータ側流路（３１０ｂ）とを含む冷却流路（３１０）を内部に有する。冷却流路（３１０）は、冷却用液体がインバータ側流路（３１０ａ）全体を通過した後に、コンバータ側流路（３１０ｂ）を通過するように、インバータ側流路（３１０ａ）とコンバータ側流路（３１０ｂ）とが接続されている。【選択図】図２

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。
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）。
上記特許文献１には、インバータと、ＤＣ／ＤＣ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、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。
特開２００９－０２７９０１号公報
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、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、冷却流路内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、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。
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コンバータ部を効率よく冷却可能な電力変換装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の一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変圧するコンバータ部と、コンバータ部によって変圧された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、インバータ部とコンバータ部との間に配置される冷却部と、を備え、冷却部は、インバータ側流路と、インバータ側流路に接続されたコンバータ側流路とを含む冷却流路を内部に有するとともに、インバータ側流路は、インバータ部と対向する流路のうち、少なくとも一部の流路がその他の流路よりも小さい流路深さを有するように構成されており、冷却流路は、冷却用液体がインバータ側流路全体を通過した後に、コンバータ側流路を通過するように、インバータ側流路とコンバータ側流路とが接続されている。
上記一の局面による電力変換装置は、上記のように、インバータ部とコンバータ部との間に配置される冷却部は、インバータ側流路と、インバータ側流路に接続されたコンバータ側流路とを含む冷却流路を内部に有する。これにより、インバータ側流路およびコンバータ側流路に順次冷却用液体を流すことによって、インバータ部およびコンバータ部の各々を個別に冷却することができる。その結果、同一流路を流れる冷却用液体内に温度差が生じること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。これにより、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コンバータ部を効率よく冷却することができる。また、冷却流路は、冷却用液体がインバータ側流路全体を通過した後に、コンバータ側流路を通過するように、インバータ側流路とコンバータ側流路とが接続されているので、冷却用液体がコンバータ側流路を通過した後に、インバータ側流路を通過する場合に比べて、インバータ部をより効率よく冷却することができる。
上記一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、冷却部が延びる長手方向における一方端側に配置されるとともに、冷却部内においてインバータ側流路とコンバータ側流路とを接続する第１接続流路をさらに含む。このように構成すれば、第１接続流路によって、冷却部内においてインバータ側流路とコンバータ側流路とが接続されるので、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。その結果、冷却部の外部においてインバータ側流路およびコンバータ側流路を接続する場合と異なり、冷却部の構成を簡素化することができる。また、第１接続流路が単一である場合、単一の第１接続流路によって、インバータ側流路とコンバータ側流路とが接続されるので、複数の流路によって、インバータ側流路とコンバータ側流路とを接続する場合に比べて、冷却部の構成をより簡素化することができる。
この場合、好ましくは、冷却部は、冷却用液体が流入する流入口、および、冷却用液体が流出する流出口を有しており、冷却流路は、流入口、インバータ側流路、第１接続流路、コンバータ側流路、流出口が、この順で接続されるとともに、長手方向における一方端側に配置される第１接続流路において折り返すように形成されている。このように構成すれば、流入口、インバータ側流路、第１接続流路、コンバータ側流路および流出口が長手方向に沿って直線状に接続される場合に比べて、長手方向における冷却部のサイズの増大を抑制することができる。また、インバータ側流路とコンバータ側流路とを交互に接続する場合に比べて、冷却部の構成をより簡素化することができる。
上記冷却部が流入口および流出口を有する構成において、好ましくは、冷却流路は、インバータ側流路とコンバータ側流路とが、インバータ部と冷却部とが対向する対向方向から見て、互いにオーバーラップするように形成されている。このように構成すれば、上記対向方向から見て、インバータ側流路とコンバータ側流路とがオーバーラップしないように冷却流路が形成される場合に比べて、上記対向方向に直交する方向における冷却部のサイズの増大を抑制することができる。
上記冷却部が流入口および流出口を有する構成において、好ましくは、インバータ側流路は、インバータ部と冷却部とが対向する対向方向から見て、長手方向に沿って直線状に形成されており、コンバータ側流路は、対向方向から見て、冷却用液体の流れが蛇行するように形成されている。このように構成すれば、インバータ側流路が、冷却部の長手方向に沿って直線状に形成されているので、インバータ側流路の複雑化を抑制して、冷却部の構成を簡素化することができる。また、コンバータ側流路は、冷却用液体の流れが蛇行するように形成されるので、コンバータ部が配置される領域に応じて、コンバータ側流路内の冷却用液体の流れを蛇行させることによって、コンバータ部の冷却をより効率よく行うことができる。
この場合、好ましくは、冷却流路は、コンバータ側流路の内部において、冷却用液体を複数の流路に分岐させるように形成されている。このように構成すれば、コンバータ側流路を流れる冷却用液体をより広い範囲に拡散させることができる。その結果、コンバータ側流路内において冷却用液体を満遍なく行き渡らせることができるので、コンバータ部の冷却をより効率よく行うことができる。
上記冷却部が流入口および流出口を有する構成において、好ましくは、流入口および流出口は、共に、冷却部の長手方向における他方端側に設けられている。このように構成すれば、冷却用液体を流入または流出させるために電力変換装置に接続される配管が、共に冷却部の長手方向における他方端側に接続されるので、冷却部の長手方向における一方端側と他方端側との両方に配管が接続される場合に比べて、配管を含めた電力変換装置の長手方向におけるサイズの増大を抑制することができる。
上記インバータ側流路が対向方向から見て長手方向に沿って直線状に形成される構成において、好ましくは、冷却部は、インバータ側流路およびコンバータ側流路が形成される本体部と、インバータ部が取り付けられ、本体部とともに対向方向から見て直線状のインバータ側流路を形成する平板状のインバータ蓋部とを含む。このように構成すれば、インバータ部が取り付けられたインバータ蓋部を、インバータ側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、インバータ蓋部を介して、インバータ部から発生した熱を効率よく放熱することができる。
この場合、好ましくは、インバータ側流路には、インバータ側流路内に向かって突出し、冷却用液体の流れを調整する複数の凸部が設けられている。このように構成すれば、冷却流路内に向かって突出する複数の凸部によって、冷却用液体の流れを調整して、インバータ側流路内を流れる冷却用液体の流速を速めることができる。その結果、インバータ部の冷却を効率よく行うことができる。また、複数の凸部によって、インバータ側流路における放熱面積（伝熱面積）が増大するので、インバータ部の冷却をより効率よく行うことができる。
上記冷却部が流入口および流出口を有する構成において、好ましくは、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、インバータ側流路は、第１スイッチング素子モジュールに対応して設けられる第１インバータ流路と、第２スイッチング素子モジュールに対応して設けられる第２インバータ流路とを含み、長手方向に沿って直線状に配置された第１インバータ流路および第２インバータ流路が互いに接続されている。このように構成すれば、第１インバータ流路および第２インバータ流路の各々を流れる冷却用液体によって、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各々個別に冷却することができる。その結果、同一流路を流れる冷却用液体によって、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共に冷却する場合に比べて、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より効率よく冷却することができる。
上記第１インバータ流路および第２インバータ流路が互いに接続される構成において、好ましくは、冷却流路は、コンバータ部が配置される側に湾曲し、第１インバータ流路と第２インバータ流路とを接続する第２接続流路をさらに含む。このように構成すれば、第２接続流路によって、コンバータ部が配置される側に迂回するようにして、第１インバータ流路と第２インバータ流路とを接続することができる。その結果、第１インバータ流路と第２インバータ流路とを直線状の流路によって接続する場合に比べて、第１インバータ流路および第２インバータ流路の配置および形状に応じて、第１インバータ流路と第２インバータ流路とをより容易に接続することができる。
上記第１インバータ流路および第２インバータ流路が互いに接続される構成において、好ましくは、第２インバータ流路は、第１インバータ流路の下流側に配置されており、第２インバータ流路には、第２インバータ流路内に向かって突出し、冷却用液体の流れを調整する複数の凸部が設けられている。このように構成すれば、第２インバータ流路内に向かって突出する複数の凸部によって、第２インバータ流路内を流れる冷却用液体の流れを調整して、第２インバータ流路内を流れる冷却用液体の流速を速めることができる。その結果、第２スイッチング素子モジュールの冷却を効率よく行うことができる。また、第１インバータ流路および第２インバータ流路の両方に複数の凸部を設ける場合に比べて、冷却部内におけるインバータ側流路の構造の複雑化、および、複数の凸部の増加に起因する冷却部の重量の増加を抑制することができる。また、複数の凸部によって、第２インバータ流路における放熱面積（伝熱面積）が増大するので、第２スイッチング素子モジュールの冷却をより効率よく行うことができる。
上記第１インバータ流路および第２インバータ流路が互いに接続される構成において、好ましくは、第２インバータ流路は、第１インバータ流路の下流側に配置されており、第２インバータ流路は、第１インバータ流路よりも小さい流路深さを有する。このように構成すれば、第２インバータ流路の断面積を、第１インバータ流路の断面積よりも小さくすることができるので、第２インバータ流路を流れる冷却用液体の流速を、第１インバータ流路を流れる冷却用液体の流速よりも速くすることができる。その結果、第１インバータ流路によって、第１スイッチング素子モジュールを冷却する場合よりも、第２インバータ流路によって、第２スイッチング素子モジュールをより効率よく冷却することができる。これにより、第１スイッチング素子モジュールよりも第２スイッチング素子モジュールが発熱する場合においても、第２スイッチング素子モジュールの冷却を十分に行うことができる。
上記冷却部が本体部とインバータ蓋部とを含む構成において、好ましくは、冷却部は、対向方向から見て蛇行するコンバータ側流路を本体部とともに形成するコンバータ蓋部をさらに含み、コンバータ部は、コンバータ蓋部に取り付けられており、コンバータ蓋部には、コンバータ側流路内に突出し、冷却用液体を蛇行させる複数の壁部が設けられている。このように構成すれば、複数の壁部によりコンバータ側流路内を流れる冷却用液体が蛇行するので、コンバータ部が配置される領域に応じて、コンバータ側流路内を流れる冷却用液体を蛇行させることによって、コンバータ部の冷却をより効率よく行うことができる。
この場合、好ましくは、コンバータ部は、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、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含み、コンバータ側流路は、昇圧コンバータ部に対応して設けられる第１コンバータ流路と、直流直流コンバータ部に対応して設けられる第２コンバータ流路とを含む。このように構成すれば、第１コンバータ流路および第２コンバータ流路の各々流れる冷却用液体によって、昇圧コンバータ部および直流直流コンバータ部を各々個別に冷却することができるので、昇圧コンバータ部および直流直流コンバータ部をより効率よく冷却することができる。
上記第２接続部を含む構成において、好ましくは、冷却部は、インバータ側流路およびコンバータ側流路が形成される本体部と、コンバータ側流路を本体部とともに形成するコンバータ蓋部とをさらに含み、第２接続流路は、コンバータ部が配置される側に開口部が形成され、コンバータ蓋部は、開口部を覆う第２接続流路形成部を含む。このように構成すれば、第２接続流路の開口部を、第２接続流路形成部によって塞ぐことができる。
この場合、好ましくは、第２接続流路形成部は、インバータ部が配置される側に向かって突出する凸状である。このように構成すれば、第２接続流路の深さが小さくなるため、冷媒の圧損を低減することができる。
上記冷却部が流入口および流出口を有する構成において、好ましくは、冷却部は、インバータ側流路およびコンバータ側流路が形成される本体部と、インバータ部が取り付けられ、本体部とともにインバータ側流路を形成する平板状のインバータ蓋部とを含み、本体部は、インバータ側流路内に向かって突出する複数の凸部が設けられている。このように構成すれば、複数の凸部によって、冷却用液体の流速を速めることができ、インバータ部の冷却を効率よく行うことができる。また、複数の凸部によって、インバータ側流路における放熱面積（伝熱面積）が増大するので、インバータ部の冷却をより効率よく行うことができる。
この場合、好ましくは、インバータ蓋部には、フィンが形成されている。このように構成すれば、インバータ側流路における放熱面積（伝熱面積）が増大するので、インバータ部の冷却をより効率よく行うことができる。
上記冷却部が本体部とインバータ蓋部とを含む構成において、好ましくは、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、インバータ側流路は、第１スイッチング素子モジュールに対応して設けられる第１インバータ流路と、第２スイッチング素子モジュールに対応して設けられる第２インバータ流路とを含み、冷却部は、インバータ側流路およびコンバータ側流路が形成される本体部と、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が取り付けられ、第１インバータ流路および第２インバータ流路を形成する平板状の第１インバータ蓋部および平板状の第２インバータ蓋部とを含み、複数の凸部は、第１インバータ流路および第２インバータ流路の少なくとも一方に設けられている。このように構成すれば、複数の凸部によって、冷却用液体の流速を速めることができ、インバータ部の冷却を効率よく行うことができる。また、複数の凸部によって、インバータ側流路における放熱面積（伝熱面積）が増大するので、インバータ部の冷却をより効率よく行うことができる。
本発明によれば、上記のように、インバータ部およびコンバータ部を効率よく冷却可能な電力変換装置を提供することができる。
本発明の一実施形態による電力変換装置の回路構成を示した図である。 一実施形態による電力変換装置全体を示した模式図である。 一実施形態の電力変換装置外部における冷却用液体の流れを示した図である。 一実施形態による電力変換装置の基台部および蓋部の分解斜視図である。 一実施形態による電力変換装置の基台部のＺ２方向側から見た平面図である。 一実施形態による電力変換装置の基台部のＺ１方向側から見た平面図である。 Ｘ方向（基台部の長手方向）に沿った基台部、インバータ部およびコンバータ部の断面図である。 図７の８００－８００線に沿った断面図である。 図８の９００－９００線に沿った断面図である。
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。
図１～図９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。
（電力変換装置の全体構成）
図１および図２を参照して、本発明の一実施形態による電力変換装置１００の全体構成について説明する。
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と、コンバータ部２０とを備えている。
インバータ部１０は、コンバータ部２０によって変圧された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。
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１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂを含む。第１スイッチング素子モジュール１０ａは、駆動用インバータとして用いられる。また、第２スイッチング素子モジュール１０ｂは、発電用インバータとして用いられる。第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂの各々は、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。
また、負荷２１０は、第１負荷２１０ａと第２負荷２１０ｂとを含む。第１スイッチング素子モジュール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スイッチング素子モジュール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。
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変圧する。コンバータ部２０は、昇圧コンバータ部２１と、ＤＣＤＣコンバータ部２２とを含む。なお、ＤＣＤＣコンバータ部２２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。
昇圧コンバータ部２１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２１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２１は、昇圧用スイッチング素子モジュール２１ａと、リアクトル２１ｂと含む。昇圧用スイッチング素子モジュール２１ａ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、それぞれ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２１は、コンデンサＣ１を含む。リアクトル２１ｂは、直流電源２００の正側と、昇圧用スイッチング素子Ｑ１１および昇圧用スイッチング素子Ｑ１２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に対して並列に設けられている。
なお、半導体スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５およびＱ６と、昇圧用スイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２とのうち、少なくとも１つはワイドバンドギャップ半導体素子であってもよい。ワイドバンドギャップ半導体素子とは、シリコン半導体素子よりもバンドギャップが大きい半導体素子であり、たとえば、ＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンド、窒化ガリウム系材料、酸化ガリウム系材料、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、または、ＺｎＯなどを含む半導体素子である。半導体スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と、昇圧用スイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２とのうちのいずれかにワイドバンドギャップ半導体素子を用いることによって、シリコン半導体素子を用いる場合に比べて、スイッチング速度を向上させることが可能である。
また、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および抵抗Ｒは、昇圧コンバータ部２１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。
ＤＣＤＣコンバータ部２２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２２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２２は、降圧した電圧を出力端子２に供給する。
次に、電力変換装置１００の構造について説明する。
図２に示すように、電力変換装置１００は、インバータ部１０とコンバータ部２０との間に配置される冷却部３０を備える。すなわち、インバータ部１０を構成する第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂと、昇圧コンバータ部２１およびＤＣＤＣコンバータ部２２とが、冷却部３０を挟むように配置される。冷却部３０は、平板状である。
なお、本明細書中において、インバータ部１０と冷却部３０とが対向する方向をＺ方向とする。そして、Ｚ方向における一方側および他方側を、それぞれＺ１方向およびＺ２方向とする。冷却部３０は、Ｚ１方向側またはＺ２方向側から見て、長方形形状を有する。また、Ｚ１方向側またはＺ２方向側から見た冷却部３０の長手方向をＸ方向とする。そして、Ｘ方向における一方側および他方側を、それぞれＸ１方向およびＸ２方向とする。また、Ｘ方向およびＺ方向の両方に直交する方向（冷却部３０の短手方向）をＹ方向とする。そして、Ｙ方向における一方側および他方側を、それぞれＹ１方向およびＹ２方向とする。なお、Ｘ方向およびＺ方向は、それぞれ特許請求の範囲の「長手方向」および「対向方向」の一例である。
第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂは、平板状の冷却部３０のＺ１方向側に配置されている。また、第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂは、冷却部３０の長手方向（Ｘ方向）に沿って、互いに隣り合うように配置されている。また、冷却部３０のＺ１方向側、かつ、インバータ部１０のＹ１方向側には、コンデンサＣ２を含むコンデンサモジュール４０が配置されている。
また、昇圧コンバータ部２１およびＤＣＤＣコンバータ部２２は、平板状の冷却部３０のＺ２方向側に配置されている。また、昇圧コンバータ部２１は、Ｘ方向において、ＤＣＤＣコンバータ部２２に隣り合うように配置されている。昇圧コンバータ部２１は、ＤＣＤＣコンバータ部２２のＸ２方向側に配置されている。
ＤＣＤＣコンバータ部２２は、直流直流コンバータ素子Ｅおよびコンバータ基板Ｂを備えている。直流直流コンバータ素子Ｅは、コンバータ用スイッチング素子２２ａ、トランス２２ｂ、共振リアクトル２２ｃ、平滑リアクトル２２ｄ、および、ダイオード素子２２ｅを含む。電力変換装置１００は、ＤＣＤＣコンバータ部２２が備える直流直流コンバータ素子Ｅにより、直流電源２００から入力される直流電力の電圧を異なる電圧に変換するように構成されている。そして、直流直流コンバータ素子Ｅは、コンバータ基板Ｂに実装されている。コンバータ基板Ｂは、平板形状を有する。コンバータ基板Ｂは、直流直流コンバータ素子Ｅが実装されたプリント回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）である。コンバータ基板Ｂは、冷却部３０に対向するように配置される。
（冷却流路に関する構成）
冷却部３０は、冷却流路３１０を内部に有する。本実施形態では、冷却流路３１０は、第１インバータ流路３１１、接続流路３１２、第２インバータ流路３１３、接続流路３１４、第１コンバータ流路３１５、接続流路３１６および第２コンバータ流路３１７を含む。なお、接続流路３１２は、特許請求の範囲の「第２接続流路」の一例である。また、接続流路３１４は、特許請求の範囲の「第１接続流路」の一例である。
冷却部３０は、インバータ部１０に対応して設けられるインバータ側流路３１０ａとして、第１インバータ流路３１１および第２インバータ流路３１３を内部に有する。また、冷却部３０は、コンバータ部２０に対応して設けられるコンバータ側流路３１０ｂとして、第１コンバータ流路３１５および第２コンバータ流路３１７を内部に有する。
インバータ側流路３１０ａは、冷却部３０のインバータ部１０側（Ｚ１方向側）に設けられている。第１インバータ流路３１１は、冷却部３０のＺ１方向側において、第１スイッチング素子モジュール１０ａに対応して設けられる流路である。第２インバータ流路３１３は、冷却部３０のＺ１方向側において、第２スイッチング素子モジュール１０ｂに対応して設けられる流路である。第２インバータ流路３１３は、第１インバータ流路３１１の下流側に配置されている。第１インバータ流路３１１は、接続流路３１２を介して、第２インバータ流路３１３に接続されている。
冷却部３０のＺ１方向側に配置されるインバータ部１０は、インバータ側流路３１０ａを流れる冷却用液体により冷却される。具体的には、インバータ部１０を構成する第１スイッチング素子モジュール１０ａは、第１インバータ流路３１１を流れる冷却用液体により冷却される。また、インバータ部１０を構成する第２スイッチング素子モジュール１０ｂは、第２インバータ流路３１３を流れる冷却用液体により冷却される。
また、コンバータ側流路３１０ｂは、冷却部３０のコンバータ部２０側（Ｚ２方向側）に設けられている。第１コンバータ流路３１５は、冷却部３０のＺ２方向側において、昇圧コンバータ部２１に対応して設けられる流路である。第２コンバータ流路３１７は、冷却部３０のＺ２方向側において、ＤＣＤＣコンバータ部２２に対応して設けられる流路である。第２コンバータ流路３１７は、第１コンバータ流路３１５の下流側に配置されている。第１コンバータ流路３１５は、接続流路３１６を介して、第２コンバータ流路３１７に接続されている。
冷却部３０のＺ２方向側に配置されるコンバータ部２０（昇圧コンバータ部２１およびＤＣＤＣコンバータ部２２）は、コンバータ側流路３１０ｂを流れる冷却用液体により冷却される。具体的には、昇圧コンバータ部２１を構成する昇圧用スイッチング素子モジュール２１ａおよびリアクトル２１ｂは、第１コンバータ流路３１５を流れる冷却用液体により冷却される。また、ＤＣＤＣコンバータ部２２を構成する直流直流コンバータ素子Ｅは、第２コンバータ流路３１７を流れる冷却用液体により冷却される。すなわち、コンバータ用スイッチング素子２２ａ、トランス２２ｂ、共振リアクトル２２ｃ、ダイオード素子２２ｅ、および、平滑リアクトル２２ｄは、第２コンバータ流路３１７を流れる冷却用液体により冷却される。
冷却流路３１０は、冷却用液体がインバータ側流路３１０ａ全体を通過した後に、コンバータ側流路３１０ｂを通過するように、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとが接続されている。これにより、インバータ側流路３１０ａを流れる冷却用液体によって、第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂが冷却された後、コンバータ側流路３１０ｂを流れる冷却用液体によって、昇圧用スイッチング素子モジュール２１ａ、リアクトル２１ｂおよび直流直流コンバータ素子Ｅが冷却される。
本実施形態では、冷却部３０内において、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとが単一の接続流路３１４によって接続されている。接続流路３１４は、冷却部３０が延びるＸ方向における一方端側（Ｘ１方向側）に配置される。
また、冷却部３０は、冷却用液体が流入する流入口Ｉ、および、冷却用液体が流出する流出口Ｏを有している。流入口Ｉおよび流出口Ｏは、共に、冷却部３０のＸ方向における他方端側（Ｘ２方向側）に設けられている。
そして、冷却流路３１０は、流入口Ｉ、インバータ側流路３１０ａ、接続流路３１４、コンバータ側流路３１０ｂ、流出口Ｏが、この順で接続される。より具体的には、冷却流路３１０は、流入口Ｉ、第１インバータ流路３１１、接続流路３１２、第２インバータ流路３１３、接続流路３１４、第１コンバータ流路３１５、接続流路３１６、第２コンバータ流路３１７、流出口Ｏが、この順で接続される。そして、冷却流路３１０は、Ｘ方向における一方端側（Ｘ１方向側）に配置される接続流路３１４において折り返すように形成されている。
冷却用液体は、冷却部３０のＸ２方向側に設けられる流入口Ｉから第１インバータ流路３１１に流入し、第１インバータ流路３１１、接続流路３１２、第２インバータ流路３１３、接続流路３１４、第１コンバータ流路３１５、接続流路３１６、および、第２コンバータ流路３１７の順に流れた後、冷却部３０のＸ２方向側に設けられる流出口Ｏから流出する。電力変換装置１００は、単一の冷却部３０にインバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとが設けられているので、インバータ部１０およびコンバータ部２０を別個の冷却部に配置して、各々の冷却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、装置構成をコンパクト化することができる。
また、図３に示すように、冷却部３０の冷却流路３１０から流出した冷却用液体は、電力変換装置１００外部の放熱部１０１により放熱されて冷却される。また、放熱部１０１により冷却された冷却用液体は、電力変換装置１００外部のポンプ１０２により送液されて再び冷却部３０の冷却流路３１０に流入する。放熱部１０１は、熱交換器を含み、外部の空気により冷却される。放熱部１０１は、たとえば、ラジエータである。なお、ポンプ１０２を流出口Ｏと放熱部１０１の間に配置して、放熱部１０１により放熱される前の冷却用液体がポンプ１０２によって送液されてもよい。また、冷却用液体は、たとえば、水、不凍液などの液体である。
図４に示すように、冷却部３０は、基台部３１と、蓋部３２と、蓋部３３とを含む。基台部３１には、インバータ側流路３１０ａ（図４参照）およびコンバータ側流路３１０ｂ（図５参照）が形成される。なお、基台部３１は、特許請求の範囲の「本体部」の一例である。また、蓋部３２および３３は、それぞれ特許請求の範囲の「インバータ蓋部」および「コンバータ蓋部」の一例である。なお、基台部３１は、電力変換装置１００が収納される筐体と一体的に形成されてもよい。
蓋部３２（図４参照）は、インバータ部１０が取り付けられる平板状の部材である。蓋部３２は、基台部３１とともにインバータ側流路３１０ａを形成する。蓋部３２は、蓋部３２ａと蓋部３２ｂとを含む。蓋部３２ａは、第１スイッチング素子モジュール１０ａに対応して設けられる。蓋部３２ｂは、第２スイッチング素子モジュール１０ｂに対応して設けられる。なお、蓋部３２ａと蓋部３２ｂとは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１インバータ蓋部」および「第２インバータ蓋部」の一例である。
蓋部３２ａは、第１スイッチング素子モジュール１０ａの基台部３１側（Ｚ２方向側）に取り付けられている。また、蓋部３２ａは、基台部３１に設けられる開口部Ａ１を覆うように、基台部３１のＺ１方向側に取り付けられる。これにより、蓋部３２ａは、基台部３１とともに、インバータ側流路３１０ａの第１インバータ流路３１１を形成する。また、蓋部３２ｂは、第２スイッチング素子モジュール１０ｂの基台部３１側（Ｚ２方向側）に取り付けられている。また、蓋部３２ｂは、基台部３１に設けられる開口部Ａ２を覆うように、基台部３１のＺ１方向側に取り付けられる。これにより、蓋部３２ｂは、基台部３１とともに、インバータ側流路３１０ａの第２インバータ流路３１３を形成する。第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂは、それぞれ蓋部３２ａおよび３２ｂと一体的に設けられている。なお、第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂは、それぞれ蓋部３２ａおよび３２ｂと別に設けられていてもよい。
蓋部３３は、コンバータ部２０に取り付けられる平板状の部材である。蓋部３３は、蓋部３３ａと蓋部３３ｂとを含む。蓋部３３ａは、昇圧コンバータ部２１に対応して設けられる。蓋部３３ｂは、ＤＣＤＣコンバータ部２２に対応して設けられる。
蓋部３３ａは、昇圧コンバータ部２１の基台部３１側（Ｚ１方向側）に取り付けられる。蓋部３３ａは、平板状のベース部Ｆ１を含む。また、ベース部Ｆ１には、複数の壁部Ｆ２および複数の柱部Ｆ３が設けられている。複数の壁部Ｆ２は、ベース部Ｆ１からＺ１方向側に延びるように形成されている。複数の壁部Ｆ２は、Ｚ１方向側から見て蛇行するように形成されている。また、複数の柱部Ｆ３は、ベース部Ｆ１からＺ１方向側に向かって柱状に突出するように形成されている。なお、ベース部Ｆ１には、柱部Ｆ３の代わりにフィンが設けられてもよい。
蓋部３３ｂは、ＤＣＤＣコンバータ部２２の基台部３１側（Ｚ１方向側）に取り付けられる。蓋部３３ｂは、平板状のベース部Ｈ１を含む。また、ベース部Ｈ１には、複数の壁部Ｈ２および柱部Ｆ３が設けられている。複数の壁部Ｈ２は、ベース部Ｈ１からＺ１方向側に延びるように形成されている。複数の壁部Ｈ２は、Ｚ１方向側から見て蛇行するように形成されている。
基台部３１、蓋部３２ａ、３２ｂ、３３ａおよび３３ｂは、金属からなる部材である。基台部３１、蓋部３２ａ、３２ｂ、３３ａおよび３３ｂ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３２ａ、３２ｂ、３３ａおよび３３ｂは、基台部３１に、図示しないネジにより取り付けられている。
蓋部３３は、基台部３１とともにコンバータ側流路３１０ｂ（図５参照）を形成する。蓋部３３ａは、基台部３１に設けられる開口部Ａ３を覆うように、基台部３１のＺ２方向側に取り付けられる。これにより、蓋部３３ａは、基台部３１とともに、コンバータ側流路３１０ｂの第１コンバータ流路３１５を形成する。蓋部３３ｂは、基台部３１に設けられる開口部Ａ４を覆うように、基台部３１のＺ２方向側に取り付けられる。これにより、蓋部３３ｂは、基台部３１とともに、コンバータ側流路３１０ｂの第２コンバータ流路３１７を形成する。
また、蓋部３３ｂは、基台部３１に設けられる開口部Ａ５を覆うように、基台部３１のＺ２方向側に取り付けられる。これにより、蓋部３３ｂは、基台部３１とともに、接続流路３１２を形成する。なお、蓋部３３ｂの開口部Ａ５を覆う部分３３ｃ（図７参照）は、特許請求の範囲の「第２接続流路形成部」の一例である。本実施形態では、Ｘ１方向側から、第１コンバータ流路３１５、接続流路３１６、第２コンバータ流路３１７、流出口Ｏが、この順で配置されている。また、接続流路３１２は、Ｚ２方向側から見て、第１コンバータ流路３１５と第２コンバータ流路３１７とに挟まれるように配置されている。なお、開口部Ａ５を、蓋部３３ａで覆うようにしてもよい。この場合、蓋部３３ａは、基台部３１とともに、接続流路３１２を形成する。また、蓋部３３ｂまたは３３ａに、開口部Ａ５に挿入される凸部を設けてもよい。これにより、接続流路１２のＺ方向の深さが小さくなるため、冷媒の圧損を低減することができる。なお、開口部Ａ５に挿入される凸部は、特許請求の範囲の「第２接続流路形成部」の一例である。
コンバータ側流路３１０ｂは、Ｚ２方向側から見て、冷却用液体の流れが蛇行するように形成されている。また、冷却流路３１０は、コンバータ側流路３１０ｂの内部において、冷却用液体を複数の流路に分岐させるように形成されている。
複数の壁部Ｆ２は、コンバータ側流路３１０ｂ内に突出しており、冷却用液体を蛇行させる。接続流路３１４から第１コンバータ流路３１５に流れ込んだ冷却用液体は、複数の壁部Ｆ２によって、複数の流路に分岐させられるとともに、Ｕ字状に蛇行する。そして、複数の壁部Ｆ２によって、複数の流路に分岐した冷却用液体は、接続流路３１６において合流する。
複数の壁部Ｈ２は、コンバータ側流路３１０ｂ内に突出しており、冷却用液体を蛇行させる。接続流路３１６から第２コンバータ流路３１７に流れ込んだ冷却用液体は、複数の壁部Ｈ２によって、複数の流路に分岐させられるとともに、Ｕ字状に蛇行する。そして、複数の壁部Ｈ２によって、複数の流路に分岐した冷却用液体は、流出口Ｏの手前において合流する。
図６に示すように、インバータ側流路３１０ａは、Ｚ１方向側から見て、Ｘ方向（長手方向）に沿って直線状に形成されている。前述したように、直線状のインバータ側流路３１０ａは、基台部３１と蓋部３２とによって形成されている。
Ｘ方向（長手方向）に沿って直線状に配置された第１インバータ流路３１１および第２インバータ流路３１３は、互いに接続されている。具体的には、第１インバータ流路３１１および第２インバータ流路３１３は、接続流路３１２を介して互いに接続されている。本実施形態では、Ｘ２方向側から、流入口Ｉ、第１インバータ流路３１１、接続流路３１２、第２インバータ流路３１３、接続流路３１４が、この順で配置されている。また、流入口Ｉは、流出口ＯよりもＹ２方向側に配置されている。
また、インバータ側流路３１０ａには、冷却用液体の流れを調整する複数の凸部Ｇが設けられている。複数の凸部Ｇは、第１インバータ流路３１１の下流側に配置される第２インバータ流路３１３に設けられている。図７に示すように、複数の凸部Ｇは、インバータ側流路３１０ａ（第２インバータ流路３１３）内に向かって突出している。複数の凸部Ｇは、半球形状（ドーム形状）を有する。本実施形態では、冷却部３０は、複数の凸部Ｇによって、第２インバータ流路３１３内を流れる冷却用液体の流速を上げるとともに、第２インバータ流路３１３内を流れる冷却用液体を乱流状態にする。これにより、第２インバータ流路３１３を流れる冷却用液体による第２スイッチング素子モジュール１０ｂの冷却を効率よく行うことができる。なお、本実施形態では、複数の凸部Ｇは、第２スイッチング素子モジュール１０ｂに対応するインバータ側流路３１０ａ（第２インバータ流路３１３）に設けられているが、第１スイッチング素子モジュール１０ａに対応するインバータ側流路３１０ａ（第１インバータ流路３１１）に設けられてもよい。または第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂの両方に対応するインバータ側流路３１０ａに設けられてもよい。本実施形態では、第２スイッチング素子モジュール１０ｂの発熱が第１スイッチング素子モジュール１０ａよりも大きい場合を想定している。また、本実施形態の蓋部３２ａおよび蓋部３２ｂには、フィンが設けられていないが、冷却性向上のために少なくとも一方にフィンを設けてもよい。
図７に示すように、冷却流路３１０は、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとが、Ｚ１方向側またはＺ２方向側から見て、互いにオーバーラップするように形成されている。
そして、第１インバータ流路３１１と第２インバータ流路３１３とを接続する接続流路３１２は、コンバータ部２０が配置されるＺ２方向側において湾曲するＵ字形状を有する。接続流路３１２は、前述したように、基台部３１と蓋部３３ｂとによって形成されている。
本実施形態では、第２インバータ流路３１３は、第１インバータ流路３１１よりも小さい流路深さを有する。具体的には、図７に示すように、第１インバータ流路３１１のＺ方向における流路深さＤ１よりも、第２インバータ流路３１３のＺ方向における流路深さＤ２が小さく（浅く）なるように、第２インバータ流路３１３が形成されている。
接続流路３１４は、Ｚ１方向側に設けられる第２インバータ流路３１３と、Ｚ２方向側に設けられる第１コンバータ流路３１５と接続するようにＺ方向に延びるように形成されている。
また、基台部３１には、冷却用液体の漏洩を防止する枠状のパッキンＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４が嵌め込まれている。パッキンＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４は、蓋部３２ａ、３２ｂ、３３ａおよび３３ｂのそれぞれによって、基台部３１に押し付けられている。
また、蓋部３３ａのＺ２方向側には、リアクトル２１ｂが取り付けられている。蓋部３３ａとリアクトル２１ｂとの間には、熱伝導グリス（放熱グリス）が塗布されている。
図８に示すように、接続流路３１４は、基台部３１と、蓋部３２ｂおよび蓋部３３ａとによって形成されている。また、蓋部３３ａの柱部Ｆ３は、基台部３１の凸部ＧよりもＹ１方向側に配置されている。蓋部３３ａの柱部Ｆ３は、Ｚ１方向側またはＺ２方向側から見て、昇圧用スイッチング素子モジュール２１ａにオーバーラップする位置に設けられている。本実施形態では、複数の柱部Ｆ３によって、第１コンバータ流路３１５における放熱面積（伝熱面積）が増大するので、昇圧用スイッチング素子モジュール２１ａの冷却をより効率よく行うことができる。蓋部３３ａのＺ２方向側には、昇圧用スイッチング素子モジュール２１ａが取り付けられている。蓋部３３ａと昇圧用スイッチング素子モジュール２１ａとの間には、熱伝導グリス（放熱グリス）が塗布されている。昇圧用スイッチング素子モジュール２１ａは、リアクトル２１ｂのＹ１方向側に配置されている。なお、昇圧用スイッチング素子モジュール２１ａおよびリアクトル２１ｂの各々は、蓋部３３ａに対して直接接するように取り付けられてもよい。
また、図９に示すように、接続流路３１６は、Ｘ方向において、第１コンバータ流路３１５と第２コンバータ流路３１７との間に配置されている。そして、接続流路３１６は、コンバータ部２０が配置されるＺ１方向側において湾曲するＵ字形状を有している。接続流路３１６は、Ｘ方向において蓋部３３ａおよび蓋部３３ｂを跨ぐように形成されている。
（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。
本実施形態では、インバータ部１０とコンバータ部２０との間に配置される冷却部３０は、インバータ側流路３１０ａと、インバータ側流路３１０ａに接続されたコンバータ側流路３１０ｂとを含む冷却流路３１０を内部に有する。これにより、インバータ側流路３１０ａおよびコンバータ側流路３１０ｂに順次冷却用液体を流すことによって、インバータ部１０およびコンバータ部２０の各々を個別に冷却することができる。その結果、同一流路を流れる冷却用液体内に温度差が生じること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。これにより、冷却流路３１０を流れる冷却用液体により、インバータ部１０およびコンバータ部２０を効率よく冷却することができる。また、冷却流路３１０は、冷却用液体がインバータ側流路３１０ａ全体を通過した後に、コンバータ側流路３１０ｂを通過するように、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとが接続されているので、冷却用液体がコンバータ側流路３１０ｂを通過した後に、インバータ側流路３１０ａを通過する場合に比べて、インバータ部１０をより効率よく冷却することができる。
また、本実施形態では、上記のように、冷却流路３１０は、冷却部３０が延びる長手方向における一方端側（Ｘ１方向側）に配置されるとともに、冷却部３０内においてインバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとを接続する接続流路３１４を含む。これにより、接続流路３１４によって、冷却部３０内においてインバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとが接続されるので、冷却用液体が順次流れるように冷却流路３１０を形成することができる。その結果、冷却部３０の外部においてインバータ側流路３１０ａおよびコンバータ側流路３１０ｂを接続する場合と異なり、冷却部３０の構成を簡素化することができる。また、単一の接続流路３１４によって、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとが接続されるので、複数の流路によって、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとを接続する場合に比べて、冷却部３０の構成をより簡素化することができる。
また、本実施形態では、上記のように、冷却部３０は、冷却用液体が流入する流入口Ｉ、および、冷却用液体が流出する流出口Ｏを有する。そして、冷却流路３１０は、流入口Ｉ、インバータ側流路３１０ａ、接続流路３１４、コンバータ側流路３１０ｂ、流出口Ｏが、この順で接続されるとともに、長手方向における一方端側（Ｘ１方向側）に配置される接続流路３１４において折り返すように形成されている。これにより、流入口Ｉ、インバータ側流路３１０ａ、接続流路３１４、コンバータ側流路３１０ｂおよび流出口ＯがＸ方向（長手方向）に沿って直線状に接続される場合に比べて、Ｘ方向（長手方向）における冷却部３０のサイズの増大を抑制することができる。また、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとを交互に接続する場合に比べて、冷却部３０の構成をより簡素化することができる。
また、本実施形態では、上記のように、冷却流路３１０は、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとが、Ｚ１方向側またはＺ２方向側から見て、互いにオーバーラップするように形成されている。これにより、Ｚ１方向側またはＺ２方向側から見て、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとがオーバーラップしないように冷却流路３１０が形成される場合に比べて、Ｘ方向またはＹ方向における冷却部３０のサイズの増大を抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、インバータ側流路３１０ａは、Ｚ１方向側から見て、Ｘ方向（冷却部３０の長手方向）に沿って直線状に形成されており、コンバータ側流路３１０ｂは、Ｚ２方向側から見て、冷却用液体の流れが蛇行するように形成されている。これにより、インバータ側流路３１０ａが、Ｘ方向（冷却部３０の長手方向）に沿って直線状に形成されているので、インバータ側流路３１０ａの複雑化を抑制して、冷却部３０の構成を簡素化することができる。また、コンバータ側流路３１０ｂは、冷却用液体の流れが蛇行するように形成されるので、コンバータ部２０が配置される領域に応じて、コンバータ側流路３１０ｂ内の冷却用液体の流れを蛇行させることによって、コンバータ部２０の冷却をより効率よく行うことができる。
また、本実施形態では、上記のように、冷却流路３１０は、コンバータ側流路３１０ｂの内部において、冷却用液体を複数の流路に分岐させるように形成されている。これにより、コンバータ側流路３１０ｂを流れる冷却用液体をより広い範囲に拡散させることができる。その結果、コンバータ側流路３１０ｂ内において冷却用液体を満遍なく行き渡らせることができるので、コンバータ部２０の冷却をより効率よく行うことができる。
また、本実施形態では、上記のように、流入口Ｉおよび流出口Ｏは、共に、冷却部３０の長手方向における他方端側（Ｘ２方向側）に設けられている。これにより、冷却用液体を流入または流出させるために電力変換装置１００に接続される配管が、共に冷却部３０のＸ２方向側（長手方向における他方端側）に接続されるので、冷却部３０のＸ１方向側（長手方向における一方端側）とＸ２方向側との両方に配管が接続される場合に比べて、配管を含めた電力変換装置１００のＸ方向（長手方向）におけるサイズの増大を抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、冷却部３０は、インバータ側流路３１０ａおよびコンバータ側流路３１０ｂが形成される基台部３１と、インバータ部１０が取り付けられ、基台部３１とともにＺ１方向側から見て直線状のインバータ側流路３１０ａを形成する平板状の蓋部３２とを含む。これにより、インバータ部１０が取り付けられた蓋部３２を、インバータ側流路３１０ａ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３２を介して、インバータ部１０から発生した熱を効率よく放熱することができる。
また、本実施形態では、上記のように、インバータ側流路３１０ａには、インバータ側流路３１０ａ内に向かって突出し、冷却用液体の流れを調整する複数の凸部Ｇが設けられている。これにより、インバータ側流路３１０ａ内（冷却流路３１０内）に向かって突出する複数の凸部Ｇによって、冷却用液体の流れを調整して、インバータ側流路３１０ａ内を流れる冷却用液体の流速を速めることができる。その結果、インバータ部１０の冷却を効率よく行うことができる。また、複数の凸部Ｇによって、インバータ側流路３１０ａにおける放熱面積（伝熱面積）が増大するので、インバータ部１０の冷却をより効率よく行うことができる。
また、本実施形態では、上記のように、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１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂを含む。そして、インバータ側流路３１０ａは、第１スイッチング素子モジュール１０ａに対応して設けられる第１インバータ流路３１１と、第２スイッチング素子モジュール１０ｂに対応して設けられる第２インバータ流路３１３とを含む。さらに、Ｘ方向（長手方向）に沿って直線状に配置された第１インバータ流路３１１および第２インバータ流路３１３が互いに接続されている。これにより、第１インバータ流路３１１および第２インバータ流路３１３の各々を流れる冷却用液体によって、第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂを各々個別に冷却することができる。その結果、同一流路を流れる冷却用液体によって、第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂを共に冷却する場合に比べて、第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂをより効率よく冷却することができる。
また、本実施形態では、上記のように、冷却流路３１０は、コンバータ部２０が配置される側（Ｚ２方向側）において湾曲するＵ字形状を有し、第１インバータ流路３１１と第２インバータ流路３１３とを接続する接続流路３１２を含む。Ｕ字形状を有する接続流路３１２によって、コンバータ部２０が配置される側に迂回するようにして、第１インバータ流路３１１と第２インバータ流路３１３とを接続することができる。その結果、第１インバータ流路３１１と第２インバータ流路３１３とを直線状の流路によって接続する場合に比べて、第１インバータ流路３１１および第２インバータ流路３１３の配置および形状に応じて、第１インバータ流路３１１と第２インバータ流路３１３とをより容易に接続することができる。
また、本実施形態では、上記のように、第２インバータ流路３１３は、第１インバータ流路３１１の下流側に配置されており、第２インバータ流路３１３には、第２インバータ流路３１３内に向かって突出し、冷却用液体の流れを調整する複数の凸部Ｇが設けられている。これにより、第２インバータ流路３１３内に向かって突出する複数の凸部Ｇによって、第２インバータ流路３１３内を流れる冷却用液体の流れを調整して、第２インバータ流路３１３内を流れる冷却用液体の流速を速めることができる。その結果、第２スイッチング素子モジュール１０ｂの冷却を効率よく行うことができる。また、第１インバータ流路３１１および第２インバータ流路３１３の両方に複数の凸部Ｇを設ける場合に比べて、冷却部３０内におけるインバータ側流路３１０ａの構造の複雑化、および、複数の凸部Ｇの増加に起因する冷却部３０の重量の増加を抑制することができる。また、複数の凸部Ｇによって、第２インバータ流路３１３における放熱面積（伝熱面積）が増大するので、第２スイッチング素子モジュール１０ｂの冷却をより効率よく行うことができる。
また、本実施形態では、上記のように、第２インバータ流路３１３は、第１インバータ流路３１１の下流側に配置されており、第２インバータ流路３１３は、第１インバータ流路３１１よりも小さい流路深さＤ２を有する。これにより、第２インバータ流路３１３の断面積を、第１インバータ流路３１１の断面積よりも小さくすることができるので、第２インバータ流路３１３を流れる冷却用液体の流速を、第１インバータ流路３１１を流れる冷却用液体の流速よりも速くすることができる。その結果、第１インバータ流路３１１によって、第１スイッチング素子モジュール１０ａを冷却する場合よりも、第２インバータ流路３１３によって、第２スイッチング素子モジュール１０ｂをより効率よく冷却することができる。これにより、第１スイッチング素子モジュール１０ａよりも第２スイッチング素子モジュール１０ｂが発熱する場合においても、第２スイッチング素子モジュール１０ｂの冷却を十分に行うことができる。
また、本実施形態では、上記のように、冷却部３０は、Ｚ２方向側から見て蛇行するコンバータ側流路３１０ｂを基台部３１とともに形成する蓋部３３を含む。そして、コンバータ部２０は、蓋部３３に取り付けられている。さらに、蓋部３３には、コンバータ側流路３１０ｂ内に突出し、冷却用液体を蛇行させる複数の壁部Ｆ２およびＨ２が設けられている。これにより、複数の壁部Ｆ２およびＨ２によりコンバータ側流路３１０ｂ内を流れる冷却用液体が蛇行するので、コンバータ部２０が配置される領域に応じて、コンバータ側流路３１０ｂを流れる冷却用液体を蛇行させることによって、コンバータ部２０の冷却をより効率よく行うことができる。
また、本実施形態では、上記のように、コンバータ部２０は、直流電力の電圧を異なる電圧に変換するＤＣＤＣコンバータ部２２と、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２１とを含む。コンバータ側流路３１０ｂは、昇圧コンバータ部２１に対応して設けられる第１コンバータ流路３１５と、ＤＣＤＣコンバータ部２２に対応して設けられる第２コンバータ流路３１７とを含む。これにより、第１コンバータ流路３１５および第２コンバータ流路３１７の各々流れる冷却用液体によって、昇圧コンバータ部２１およびＤＣＤＣコンバータ部２２を各々個別に冷却することができるので、昇圧コンバータ部２１およびＤＣＤＣコンバータ部２２をより効率よく冷却することができる。
［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり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全ての変更（変形例）が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、単一の接続流路３１４（第１接続流路）によって、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとが接続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、複数の第１接続流路によって、インバータ側流路とコンバータ側流路とが接続されてもよい。
また、上記実施形態では、冷却流路３１０は、Ｘ方向（冷却部３０の長手方向）における一方端側（Ｘ１方向側）に配置される接続流路３１４（第１接続流路）において折り返す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。本発明では、冷却流路は、冷却部の外部の配管において折り返すように形成されてもよい。また、冷却流路は、冷却部の長手方向における中央において折り返すように形成されてもよい。
また、上記実施形態では、冷却流路３１０は、インバータ側流路３１０ａとコンバータ側流路３１０ｂとが、Ｚ１方向側またはＺ２方向側（対向方向）から見て、互いにオーバーラップす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。本発明では、冷却流路は、対向方向から見て、インバータ側流路とコンバータ側流路とが重ならないように互いにずらして配置されてもよい。
また、上記実施形態では、インバータ側流路３１０ａは、Ｚ１方向側（対向方向）から見て、Ｘ方向に沿って直線状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。本発明では、インバータ側流路は、インバータ部と冷却部とが対向する対向方向から見て、蛇行するように形成されてもよい。
また、上記実施形態では、コンバータ側流路３１０ｂは、Ｚ２方向側（対向方向）から見て、冷却用液体の流れが蛇行す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。本発明では、コンバータ側流路３１０ｂは、冷却用液体の流れが直線状になるように形成されてもよい。
また、上記実施形態では、冷却流路３１０は、コンバータ側流路３１０ｂの内部において、冷却用液体を複数の流路に分岐させ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。本発明では、コンバータ側流路の内部の流路は、単一の流路で形成されてもよい。
また、上記実施形態では、流入口Ｉおよび流出口Ｏは、共に、Ｘ方向（冷却部３０の長手方向）における他方端側（Ｘ２方向側）に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、流入口および流出口の少なくとも一方が、冷却部の長手方向における一方端側に設けられてもよい。また、流入口および流出口の少なくとも一方が、冷却部の短手方向における一方端側または他方端側に設けられてもよい。たとえば、流入口および流出口は、共に、冷却部の短手方向における一方端側または他方端側に設けられてもよい。
また、上記実施形態では、冷却部３０は、基台部３１（本体部）と、基台部３１とともにインバータ側流路３１０ａを形成する平板状の蓋部３２（インバータ蓋部）とを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却部は、本体部のみによってインバータ側流路が形成されてもよい。
また、上記実施形態では、インバータ側流路３１０ａには、インバータ側流路３１０ａ内に向かって突出し、冷却用液体の流れを調整する複数の凸部Ｇが設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、インバータ側流路は、複数の凸部を設けずに平坦な内壁面を有するように形成されてもよい。
また、上記実施形態では、インバータ側流路３１０ａは、第１スイッチング素子モジュール１０ａに対応して設けられる第１インバータ流路３１１と、第２スイッチング素子モジュール１０ｂに対応して設けられる第２インバータ流路３１３とを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、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に対応する流路が共通に設けられてもよい。
また、上記実施形態では、第１インバータ流路３１１および第２インバータ流路３１３が、Ｘ方向（長手方向）に沿って直線状に配置され、互いに接続されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１インバータ流路および第２インバータ流路が、冷却部の短手方向において隣り合うように配置されてもよい。
また、上記実施形態では、冷却流路３１０は、コンバータ部２０が配置される側（Ｚ２方向側）において湾曲するＵ字形状を有し、第１インバータ流路３１１と第２インバータ流路３１３とを接続する接続流路３１２（第２接続流路）を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、直線状の第２接続流路が、第１インバータ流路と第２インバータ流路とを接続してもよい。
また、上記実施形態では、第２インバータ流路３１３には、第２インバータ流路３１３内に向かって突出し、冷却用液体の流れを調整する複数の凸部Ｇが設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１インバータ流路および第２インバータ流路の両方に複数の凸部が設けられてもよい。
また、上記実施形態では、第２インバータ流路３１３は、第１インバータ流路３１１よりも小さい流路深さＤ２を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２インバータ流路は、第１インバータ流路よりも大きい流路深さを有してもよい。また、第２インバータ流路は、第１インバータ流路と略同じ流路深さを有してもよい。
また、上記実施形態では、冷却部３０は、コンバータ側流路３１０ｂを基台部３１（本体部）とともに形成する蓋部３３を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却部は、本体部のみによってコンバータ側流路が形成されてもよい。
また、上記実施形態では、コンバータ側流路３１０ｂは、昇圧コンバータ部２１に対応して設けられる第１コンバータ流路３１５と、ＤＣＤＣコンバータ部２２（直流直流コンバータ部）に対応して設けられる第２コンバータ流路３１７とを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、昇圧コンバータ部および直流直流コンバータ部に対応する流路が共通に設けられてもよい。
また、上記実施形態では、インバータ部１０に、第１スイッチング素子モジュール１０ａおよび第２スイッチング素子モジュール１０ｂの２つのスイッチング素子モジュールが含まれている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、インバータ部１０に１つのスイッチング素子モジュールのみが設けられている構成に対しても適用可能である。この場合、インバータ側流路は１つであり、インバータ側流路を覆う蓋部も１つである。また、１つのインバータ側流路内に、インバータ側流路内に向かって突出する複数の凸部が設けられる。
１０ インバータ部
１０ａ 第１スイッチング素子モジュール
１０ｂ 第２スイッチング素子モジュール
２０ コンバータ部
２１ 昇圧コンバータ部
３０ 冷却部
３１ 基台部（本体部）
３２ 蓋部（インバータ蓋部）
３２ａ 蓋部（第１インバータ蓋部）
３２ｂ 蓋部（第２インバータ蓋部）
３３、３３ａ、３３ｂ 蓋部（コンバータ蓋部）
３３ｃ 部分（第２接続流路形成部）
１００ 電力変換装置
２００ 直流電源
２１０ 負荷
３１０ 冷却流路
３１０ａ インバータ側流路
３１０ｂ コンバータ側流路
３１１ 第１インバータ流路
３１２ 接続流路（第２接続流路）
３１３ 第２インバータ流路
３１４ 接続流路（第１接続流路）
３１５ 第１コンバータ流路
３１７ 第２コンバータ流路
Ａ５ 開口部
Ｄ１、Ｄ２ 流路深さ
Ｆ２ 壁部
Ｇ 凸部
Ｈ２ 壁部
Ｉ 流入口
Ｏ 流出口

Claims (20)

  1. 直流電源から入力される直流電力を変圧するコンバータ部と、
    前記コンバータ部によって変圧された前記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、
    前記インバータ部と前記コンバータ部との間に配置される冷却部と、を備え、
    前記冷却部は、インバータ側流路と、前記インバータ側流路に接続されたコンバータ側流路とを含む冷却流路を内部に有するとともに、
    前記インバータ側流路は、前記インバータ部と対向する流路のうち、少なくとも一部の流路がその他の流路よりも小さい流路深さを有するように構成されており、
    前記冷却流路は、冷却用液体が前記インバータ側流路全体を通過した後に、前記コンバータ側流路を通過するように、前記インバータ側流路と前記コンバータ側流路とが接続されている、電力変換装置。
  2. 前記冷却流路は、前記冷却部が延びる長手方向における一方端側に配置されるとともに、前記冷却部内において前記インバータ側流路と前記コンバータ側流路とを接続する第１接続流路をさらに含む、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記冷却部は、前記冷却用液体が流入する流入口、および、前記冷却用液体が流出する流出口を有しており、
    前記冷却流路は、前記流入口、前記インバータ側流路、前記第１接続流路、前記コンバータ側流路、前記流出口が、この順で接続されるとともに、前記長手方向における前記一方端側に配置される前記第１接続流路において折り返すように形成されている、請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 前記冷却流路は、前記インバータ側流路と前記コンバータ側流路とが、前記インバータ部と前記冷却部とが対向する対向方向から見て、互いにオーバーラップするように形成されている、請求項３に記載の電力変換装置。
  5. 前記インバータ側流路は、前記インバータ部と前記冷却部とが対向する対向方向から見て、前記長手方向に沿って直線状に形成されており、
    前記コンバータ側流路は、前記対向方向から見て、前記冷却用液体の流れが蛇行するように形成されている、請求項３に記載の電力変換装置。
  6. 前記冷却流路は、前記コンバータ側流路の内部において、前記冷却用液体を複数の流路に分岐させるように形成されている、請求項５に記載の電力変換装置。
  7. 前記流入口および前記流出口は、共に、前記冷却部の前記長手方向における他方端側に設けられている、請求項３に記載の電力変換装置。
  8. 前記冷却部は、前記インバータ側流路および前記コンバータ側流路が形成される本体部と、前記インバータ部が取り付けられ、前記本体部とともに前記対向方向から見て直線状の前記インバータ側流路を形成する平板状のインバータ蓋部とを含む、請求項５または６に記載の電力変換装置。
  9. 前記インバータ側流路には、前記インバータ側流路内に向かって突出する複数の凸部が設けられている、請求項８に記載の電力変換装置。
  10. 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、
    前記インバータ側流路は、前記第１スイッチング素子モジュールに対応して設けられる第１インバータ流路と、前記第２スイッチング素子モジュールに対応して設けられる第２インバータ流路とを含み、前記長手方向に沿って直線状に配置された前記第１インバータ流路および前記第２インバータ流路が互いに接続されている、請求項３に記載の電力変換装置。
  11. 前記冷却流路は、前記コンバータ部が配置される側に湾曲し、前記第１インバータ流路と前記第２インバータ流路とを接続する第２接続流路をさらに含む、請求項１０に記載の電力変換装置。
  12. 前記第２インバータ流路は、前記第１インバータ流路の下流側に配置されており、
    前記第２インバータ流路には、前記第２インバータ流路内に向かって突出し、前記冷却用液体の流れを調整する複数の凸部が設けられている、請求項１０に記載の電力変換装置。
  13. 前記第２インバータ流路は、前記第１インバータ流路の下流側に配置されており、
    前記第２インバータ流路は、前記第１インバータ流路よりも小さい流路深さを有する、請求項１０に記載の電力変換装置。
  14. 前記冷却部は、前記対向方向から見て蛇行する前記コンバータ側流路を前記本体部とともに形成するコンバータ蓋部をさらに含み、
    前記コンバータ部は、前記コンバータ蓋部に取り付けられており、
    前記コンバータ蓋部には、前記コンバータ側流路内に突出し、前記冷却用液体を蛇行させる複数の壁部が設けられている、請求項８に記載の電力変換装置。
  15. 前記コンバータ部は、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、前記直流電源から入力される前記直流電力を昇圧して前記インバータ部に供給する昇圧コンバータ部とを含み、
    前記コンバータ側流路は、前記昇圧コンバータ部に対応して設けられる第１コンバータ流路と、前記直流直流コンバータ部に対応して設けられる第２コンバータ流路とを含む、請求項１４に記載の電力変換装置。
  16. 前記冷却部は、前記インバータ側流路および前記コンバータ側流路が形成される本体部と、前記コンバータ側流路を前記本体部とともに形成するコンバータ蓋部とをさらに含み、
    前記第２接続流路は、前記コンバータ部が配置される側に開口部が形成され、
    前記コンバータ蓋部は、前記開口部を覆う第２接続流路形成部を含む、請求項１１に記載の電力変換装置。
  17. 前記第２接続流路形成部は、前記インバータ部が配置される側に向かって突出する凸部を含む、請求項１６に記載の電力変換装置。
  18. 前記冷却部は、前記インバータ側流路および前記コンバータ側流路が形成される本体部と、前記インバータ部が取り付けられ、前記本体部とともに前記インバータ側流路を形成する平板状のインバータ蓋部とを含み、
    前記本体部は、前記インバータ側流路内に向かって突出する複数の凸部が設けられている、請求項３に記載の電力変換装置。
  19. 前記インバータ蓋部には、フィンが形成されている、請求項１８に記載の電力変換装置。
  20. 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、
    前記インバータ側流路は、前記第１スイッチング素子モジュールに対応して設けられる第１インバータ流路と、前記第２スイッチング素子モジュールに対応して設けられる第２インバータ流路とを含み、
    前記冷却部は、前記インバータ側流路および前記コンバータ側流路が形成される本体部と、前記第１スイッチング素子モジュールおよび前記第２スイッチング素子モジュールが取り付けられ、前記第１インバータ流路および前記第２インバータ流路を形成する平板状の第１インバータ蓋部および平板状の第２インバータ蓋部とを含み、
    前記複数の凸部は、前記第１インバータ流路および前記第２インバータ流路の少なくとも一方に設けられている、請求項１８に記載の電力変換装置。
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