JP7452355B2 - power converter - Google Patents
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Description
この明細書における開示は、電力変換装置に関する。 The disclosure in this specification relates to a power conversion device.
特許文献1、特許文献2は、半導体素子を冷却する冷却器を備える電力変換装置を開示している。特許文献1には、冷却器の一部に面接触する金属プレートに、冷却器を流れる冷却媒体の温度を検出する温度検出器を取り付けることが記載されている。
特許文献2には、冷却器における導入側パイプまたは導出側パイプを固定する固定部材に、冷却媒体の温度を検出する温度センサを取り付けることが記載されている。
特許文献1や特許文献2の装置は、半導体素子を保護するために、冷却媒体の厳しい温度状態を検出するという点において、改良の余地がある。
The devices of
この明細書に開示する目的の一つは、冷却媒体の厳しい温度状態を検出可能な電力変換装置を提供することである。 One of the objects disclosed in this specification is to provide a power conversion device that can detect severe temperature conditions of a cooling medium.
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。 The multiple embodiments disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. Furthermore, the claims and the reference numerals in parentheses described in this section are examples of correspondences with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and are intended to limit the technical scope. isn't it.
開示する電力変換装置の一つは、電力変換を行い電流を負荷に供給する電力変換部(2)と、内部を流通する冷却媒体によって電力変換部の発熱を吸熱する冷却器(6)と、冷却媒体の温度を検出する媒体温度検出部(21)と、電力変換部に含まれるパワーモジュール素子のうち、冷却媒体がU相素子(20u)、V相素子(20v)およびW相素子(20w)と順に熱交換するように設けられた熱交換通路部(621)と、熱交換通路部よりも下流に位置して熱交換通路部よりも通路横断面積が大きく形成された検出通路部(623)と、を備え、
媒体温度検出部は、検出通路部における冷却媒体の温度を検出する位置に設けられており、
熱交換通路部よりも下流に位置して、冷却媒体が熱交換通路部における流れ方向とは逆向きに流れる下流側通路部(623)と、
熱交換通路部よりも下流に位置して、熱交換通路部と下流側通路部とを連絡する折り返し通路部(622)と、さらに備える。
開示する電力変換装置の一つは、電力変換を行い電流を負荷に供給する電力変換部(2)と、内部を流通する冷却媒体によって電力変換部の発熱を吸熱する冷却器(6)と、冷却媒体の温度を検出する媒体温度検出部(21)と、電力変換部に含まれるパワーモジュール素子のうち、冷却媒体がU相素子(20u)、V相素子(20v)およびW相素子(20w)と順に熱交換するように設けられた熱交換通路部(1621)と、熱交換通路部よりも下流に位置して熱交換通路部よりも通路横断面積が大きく形成された検出通路部(1622;465;565)と、を備え、
媒体温度検出部は、検出通路部における冷却媒体の温度を検出する位置に設けられており、
熱交換通路部は、冷却媒体がU相素子、V相素子、W相素子の順に熱交換するように流れる上流側熱交換通路部(1621)と、冷却媒体がW相素子、V相素子、U相素子の順に熱交換するように流れる下流側熱交換通路部(1623;2623;3623;4623)とを含み、
上流側熱交換通路部よりも下流に位置して、上流側熱交換通路部と下流側熱交換通路部とを連絡する折り返し通路部(1622)を備える。
One of the power conversion devices disclosed includes a power conversion unit (2) that performs power conversion and supplies current to a load, a cooler (6) that absorbs heat generated by the power conversion unit with a cooling medium flowing inside, Among the power module elements included in the medium temperature detection section (21) that detects the temperature of the cooling medium and the power conversion section, the cooling medium is detected in the U-phase element (20u), V-phase element (20v), and W-phase element (20w). ), and a detection passage (62 1) , which is located downstream of the heat exchange passage and has a larger passage cross-sectional area than the heat exchange passage. 62 3) and,
The medium temperature detection section is provided at a position to detect the temperature of the cooling medium in the detection passage section,
a downstream passage section (623) located downstream of the heat exchange passage section, in which the cooling medium flows in a direction opposite to the flow direction in the heat exchange passage section;
It further includes a folded passage section (622) located downstream of the heat exchange passage section and communicating the heat exchange passage section and the downstream passage section .
One of the power conversion devices disclosed includes a power conversion unit (2) that performs power conversion and supplies current to a load, a cooler (6) that absorbs heat generated by the power conversion unit with a cooling medium flowing inside, Among the power module elements included in the medium temperature detection section (21) that detects the temperature of the cooling medium and the power conversion section, the cooling medium is detected in the U-phase element (20u), V-phase element (20v), and W-phase element (20w). ), and a detection passage (1622), which is located downstream of the heat exchange passage and has a larger passage cross-sectional area than the heat exchange passage. ;465;565);
The medium temperature detection section is provided at a position to detect the temperature of the cooling medium in the detection passage section,
The heat exchange passage section includes an upstream heat exchange passage section (1621) through which the cooling medium flows to exchange heat in the order of the U-phase element, the V-phase element, and the W-phase element; a downstream heat exchange passage section (1623; 2623; 3623; 4623) that flows to exchange heat in the order of the U-phase element;
A folded passage section (1622) is provided which is located downstream of the upstream heat exchange passage section and connects the upstream heat exchange passage section and the downstream heat exchange passage section.
この技術によれば、U相素子、V相素子およびW相素子から吸熱した後の冷却媒体が、熱交換通路部よりも通路横断面積が大きい検出通路部を流れるときの温度を検出できる。検出通路部での冷却媒体の流速は熱交換通路部よりも遅くなるため、検出通路部を形成する通路壁と冷却媒体との間で熱伝達が低下して冷却媒体からの放熱を抑制できる。これにより、検出通路部では、パワーモジュール素子と熱交換した後の冷却媒体の高温状態を検出する精度を高めることができる。したがって、パワーモジュール素子を保護するために、冷却媒体の厳しい温度状態を検出可能な電力変換装置を提供できる。 According to this technique, it is possible to detect the temperature when the cooling medium after absorbing heat from the U-phase element, the V-phase element, and the W-phase element flows through the detection passage section having a larger passage cross-sectional area than the heat exchange passage section. Since the flow rate of the cooling medium in the detection passage section is slower than that in the heat exchange passage section, heat transfer between the passage wall forming the detection passage section and the cooling medium is reduced, and heat radiation from the cooling medium can be suppressed. Thereby, in the detection passage section, the accuracy of detecting the high temperature state of the cooling medium after heat exchange with the power module element can be improved. Therefore, in order to protect the power module elements, it is possible to provide a power conversion device that can detect severe temperature conditions of the cooling medium.
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each form, parts corresponding to matters explained in the preceding form may be given the same reference numerals and redundant explanation may be omitted. When only a part of the configuration is described in each form, the other forms previously described can be applied to other parts of the structure. Not only combinations of parts that specifically indicate that combinations are possible in each embodiment, but also partial combinations of embodiments even if it is not explicitly stated, as long as there is no particular problem with the combination. It is also possible.
<第1実施形態>
第1実施形態について図1~図4を参照しながら説明する。明細書に明示の目的を達成可能な電力変換装置は、例えば、インバータ装置、コンバータ装置等に適用することができる。このコンバータ装置は、交流入力直流出力の電源装置、直流入力直流出力の電源装置、交流入力交流出力の電源装置を含む。この電力変換装置は、例えば、各種の電気製品、電気自動車、燃料電池車等の車両に搭載された車載用電力変換装置に適用することができる。
<First embodiment>
A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. A power converter device that can achieve the purpose specified in the specification can be applied to, for example, an inverter device, a converter device, and the like. This converter device includes an AC input DC output power supply device, a DC input DC output power supply device, and an AC input AC output power supply device. This power converter can be applied to, for example, an on-vehicle power converter installed in various electrical products, electric vehicles, fuel cell vehicles, and other vehicles.
以下、電力変換装置の一例として車両用に適用される電力変換装置1について説明する。車両の駆動システム10は、車両に搭載されており、車両の駆動輪を駆動するための駆動力を提供する。駆動システム10は、直流電源300、モータジェネレータ310、電力変換装置1等を備えている。直流電源300は、直流電力を電力変換部に供給する電源であり、例えば複数の二次電池である。二次電池には、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。
Hereinafter, a
モータジェネレータ310は、三相交流方式の回転電機、つまり三相交流モータを含む。モータジェネレータ310は、車両の走行駆動源である電動機として機能する。モータジェネレータ310は回生時に発電機として機能する。電力変換装置1は、直流電源300とモータジェネレータ310との間において電力変換を行う。
電力変換装置1は、制御回路210によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータ310へ出力する。これにより、車両は、電力変換部によって直流電力から電力変換された交流電力を用いてモータジェネレータ310を駆動して走行する。電力変換装置1は、モータジェネレータ310の発電によって生成された交流電力を直流電力に変換し、回路における高電位側の電力ラインに出力する。電力変換装置1は、直流電源300とモータジェネレータ310との間で双方向の電力変換を行う。
モータジェネレータ310は、電気自動車の車軸に連結されている。モータジェネレータ310の回転エネルギは、車軸を介して電気自動車の走行輪に伝達される。走行輪の回転エネルギは、車軸を介してモータジェネレータ310に伝達される。モータジェネレータ310は電力変換装置1から供給される交流電力によって力行する。これにより推進力が走行輪に付与される。モータジェネレータ310は走行輪から伝達される回転エネルギによって回生する。この回生で発生した交流電力は、電力変換装置1によって直流電力に変換される。この直流電力が直流電源300に供給される。この直流電力は、車両に搭載された各種の電気負荷にも供給される。
インバータ回路200には、電力変換部に対して、入力側に平滑コンデンサ3が接続され、出力側に電気負荷の一例であるモータジェネレータ310が接続されている。平滑コンデンサ3は、主として、直流電源300から供給される直流電圧を平滑化する。平滑コンデンサ3は、高電位側の電力ラインと低電位側の電力ラインとの間に接続されている。高電位側の電力ラインは直流電源300の正極に接続されている。低電位側の電力ラインは直流電源300の負極に接続されている。平滑コンデンサ3の正極は、直流電源300とパワーモジュール2との間において高電位側の電力ラインに接続されている。平滑コンデンサ3の負極は、直流電源300とパワーモジュール2との間において低電位側の電力ラインに接続されている。
In the
高電位側の電力ラインにはPバスバが設けられている。低電位側の電力ラインにはNバスバが設けられている。PバスバとNバスバは、電力変換部に対して入力側の電力ラインに設けられている。Pバスバの端部、Nバスバの端部には、電力変換部に対して入力側の電力ラインに設けられた接続端子151が設けられている。接続端子151には、直流電源300からの電力を供給する電力供給線の端部に設けられた出力端子が、接続される。
A P bus bar is provided on the power line on the high potential side. An N bus bar is provided on the power line on the low potential side. The P bus bar and the N bus bar are provided on the power line on the input side to the power converter.
電力変換装置1は、直流電源300の正極に接続されたPバスバと直流電源300の負極に接続されたNバスバとの間で並列に接続された3相のレグを備える。各相のレグは、PバスバとNバスバとの間で直列接続された複数のパワーモジュール素子20を備える。電力変換装置1が備える複数のパワーモジュール2は、電力変換を行い電流を負荷に供給する電力変換部である。インバータ回路200は、直列に接続された2つのアームを含む上下アーム回路を3個備えている。3個の上下アーム回路は、例えば、平滑コンデンサ3側からU相、V相、W相とする。各上下アーム回路の高電位側のアームは、上アームと称される。低電位側のアームは、下アームと称される。
The
各アームは、例えば、スイッチング素子であるIGBTとダイオードとを有している。IGBTは、トランジスタの一種である絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。IGBTおよびダイオードは、半導体基板に設けられている。IGBTおよびダイオードが設けられた半導体チップは、パワーモジュール素子20に相当する。上アームにおいて、コレクタは高電位側の電力ラインに接続されている。下アームにおいて、エミッタは低電位側の電力ラインに接続されている。上アーム側のエミッタと下アーム側のコレクタは、互いに接続されている。ダイオードのアノードは対応するIGBTのエミッタに接続され、カソードは対応するIGBTのコレクタに接続されている。
Each arm includes, for example, an IGBT that is a switching element and a diode. An IGBT is an insulated gate bipolar transistor, which is a type of transistor. The IGBT and diode are provided on a semiconductor substrate. A semiconductor chip provided with an IGBT and a diode corresponds to the
制御回路210は、IGBTを動作させるための駆動指令を生成し、駆動回路に出力する。制御回路210は、例えば上位のECUから入力されるトルク要求、電流センサを含む各種センサによって検出された信号に基づいて、駆動指令を生成する。制御回路210は、例えば、駆動指令としてPWM信号を出力する。制御回路210は、マイクロコンピュータを備えている。
The
電流センサユニット4は、電源と電気負荷とを接続する電流経路における電流を計測する。電流センサユニット4は、アームの出力電流、つまり各相の巻線に流れる相電流を検出する電流センサを含む。電流センサは、アームの出力電流に対応する電気信号を制御回路210に出力する。
The
駆動回路は、制御回路210の駆動指令に基づいて、対応するアームのIGBTのゲートに駆動電圧を供給するドライバである。駆動回路は、駆動電圧の印加により、対応するIGBTを駆動、すなわちオン駆動、オフ駆動させる。例えば、電力変換装置1は、一つのアームに対して一つの駆動回路を備えている。
The drive circuit is a driver that supplies a drive voltage to the gate of the IGBT of the corresponding arm based on a drive command from the
電力変換装置1は、入力側バスバと出力側バスバを備えている。このようなバスバは、電力経路の一つをなし発熱するため、周囲の部品に対して放熱する。入力側バスバは、直流電源300から電力が給電される導電性部材である。入力側バスバは、例えばPバスバとNバスバである。
The
出力側バスバは、例えばアームの出力電流がモータジェネレータ310へ流れる電力経路に設けられたバスバを含む。電流センサは、出力側バスバを流れる出力電流を検出する。出力側バスバは、U相における上アームと下アームとの接続部とモータジェネレータ310の巻線とを連絡する電力経路に設けられている。出力側バスバは、V相における上アームと下アームとの接続部とモータジェネレータ310の巻線とを連絡する電力経路に設けられている。出力側バスバは、W相における上アームと下アームとの接続部とモータジェネレータ310の巻線とを連絡する電力経路に設けられている。出力側バスバは、U相バスバ、V相バスバ、W相バスバを含んでいる。
The output side bus bar includes, for example, a bus bar provided in a power path through which the output current of the arm flows to the
U相バスバ、V相バスバ、W相バスバは、電力変換部に対して出力側の電力ラインに設けられている。U相バスバ、V相バスバおよびW相バスバの各端部には、電力変換部に対して出力側の電力ラインに設けられた接続端子141が設けられている。接続端子141には、モータジェネレータ310の各相の巻線に電力を供給する電力供給線の端部に設けられた入力端子が、接続される。
The U-phase bus bar, the V-phase bus bar, and the W-phase bus bar are provided on a power line on the output side with respect to the power converter.
電力変換装置1は、複数の電気部品を収容するケース11を備える。ケース11は、例えば、一つの容器を形成する。ケース11は、コンデンサユニット、冷却ユニット、制御回路210を搭載した制御基板等を収容する容器である。
The
コンデンサユニットは、少なくとも平滑コンデンサ3を含んでいる。コンデンサユニットは、他の電気部品と接続される端子を露出させた状態で樹脂封止された平滑コンデンサ3を内蔵している。平滑コンデンサ3は樹脂封止されたコンデンサ素子を内蔵している。封止する樹脂は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる。封止樹脂は、コンデンサ素子および端子と平滑コンデンサ3の収容部との間の隙間に充填されている。平滑コンデンサ3の端子等の一部は、封止樹脂から突出している。コンデンサユニットは、ボルト、ねじ、リベット等の固定具、溶接結合、ろう付け結合等の結合手段により、ケース11の壁部に固定されている。コンデンサユニットは、冷却媒体が流通する冷却器6の一部に接触している構成でもよい。
The capacitor unit includes at least a smoothing
図2に示すように、電力変換装置1は、ケース11の内部に冷却器6を内蔵している。図3、図4は、冷却器6における流路構成を示している。図3は、ケース11の上方から、冷却器6に係る流路を見た図である。図4は、ケース11の下方から、冷却器6に係る流路を見た図である。各図におけるX方向、Y方向は、電力変換装置1の横方向、縦方向である。図面におけるZ方向は、電力変換装置1の高さ方向である。Z1は上方を示し、Z2は下方を示している。
As shown in FIG. 2, the
ケース11は、複数のケース部材を組み合わせて形成されている筐体である。ケース11は、下部ケースである第1ケース部材と上部ケースである第2ケース部材とを含んで形成されている。第2ケース部材は、第1ケース部材の内部空間を覆うように第1ケース部材に装着されている部材である。ケース11は、第1ケース部材および第2ケース部材の内部空間を覆うように第2ケース部材に装着されているカバー部材を含む構成でもよい。ケース11の各部は、金属材料によって形成されている。ケース11の各部は、例えば、アルミダイカストによる成形体を含んでいる。あるいはケース11の各部は、樹脂材料によって形成されている構成でもよい。
パワーモジュール2は、半導体素子であるパワーモジュール素子20を内蔵した本体部と、本体部から突出しているパワー端子および信号端子とを備える。パワーモジュール端子は、直流電圧が加わる入力端子と、モータジェネレータ310側の出力側バスバに接続されている出力端子とを含む。入力端子は、平滑コンデンサ3の端子に接続され、入力側バスバを介して直流電源300の出力部に電気的に接続されている。信号端子は、制御基板に搭載された制御回路210に接続されている。制御回路210は、パワーモジュール素子20の動作を制御する演算素子等の電子部品が実装されている回路を構成する。
The
電力変換装置1は、内部を流れる冷却媒体の吸熱作用により、パワーモジュール2を冷却する冷却器6を備えている。冷却器6の内部を流れる冷却媒体は、例えば、LLCなどの熱容量の大きな不凍液であることが好ましい。また冷却媒体には、空気などの気体を採用してもよい。冷却器6は、例えば、ボルト、ねじ、リベット等の固定具、溶接結合、ろう付け結合等の結合手段により、ケース11の壁に固定されている。冷却器6は、流入管部61、冷却通路形成部62、流出管部65を備えている。冷却通路形成部62は、流入管部61内の流入通路部と流出管部65内の流出通路部とを連絡する冷却通路を形成する。冷却通路には、熱交換通路部621、折り返し通路部622、下流側通路部623、再熱交換通路部631,632,633、下流容積部64が含まれる。冷却通路は、高さ方向について間隔をあけてケース11に一体に設けられた上側壁部と下側壁部とに挟まれた通路である。
The
冷却通路形成部62は、図3や図4に示すように、ケース11に一体に形成された複数の壁部を備えている。この複数の壁部は、冷却通路を形成している。冷却通路形成部62には、パワーモジュール2の本体部が接触している。この構成により、冷却通路を流れる冷却媒体は、冷却通路形成部62を介してパワーモジュール2の熱を吸熱する。
The cooling
一体に形成された複数のパワーモジュール2と冷却器6の冷却通路形成部62は、冷却ユニットを構成する。冷却ユニットは、ケース11の内部において冷却媒体がパワーモジュール2と熱交換してパワーモジュール2を冷却する機能を果たす。冷却器6において冷却通路を形成する各部は、熱伝導性の良い材質で形成されており、一例としてアルミニウムによって形成されている。
The plurality of
流入管部61は、冷却器6における流体導入部である。流入管部61は、ケース11の側壁から外部に延び出している配管である。流入管部61内の流入通路部は、ケース11内の熱交換通路部621に接続されている。流出管部65は、冷却器6における流体排出部である。流出管部65は、ケース11において流入管部61が延び出している同じ側壁11aから外部に延び出している。流出管部65内の流出通路部は、冷却通路の最下流に位置する下流容積部64に接続されている。
The
熱交換通路部621は、複数のパワーモジュール素子20のうち、流通する冷却媒体がU相素子20u、V相素子20vおよびW相素子20wと順に熱交換する通路である。熱交換通路部621を形成する通路壁には、U相素子20u、V相素子20vおよびW相素子20wの各本体部の片面全体が接触している。熱交換通路部621は、U相素子20u、V相素子20v、W相素子20wの順に冷却媒体が各素子の本体部近傍を横切るように設けられている。U相素子20u、V相素子20v、W相素子20wは、熱交換通路部621の通路軸方向に沿うように並んでいる。
The heat
折り返し通路部622は、熱交換通路部621の下流部と下流側通路部623の上流部とを接続する通路である。折り返し通路部622は、U字状をなす通路である。折り返し通路部622は、曲がり通路を形成しているため、熱交換通路部621や下流側通路部623よりも冷却媒体の通路抵抗が大きくなっている通路である。折り返し通路部622は、熱交換通路部621よりも通路横断面積が大きく形成された通路であることが好ましい。通路横断面積は、通路軸に対して垂直に通路を横断する断面の面積である。
The folded
下流側通路部623は、折り返し通路部622よりも下流に位置する通路である。下流側通路部623は、熱交換通路部621に沿うように延びる通路である。下流側通路部623は、冷却媒体が熱交換通路部621における流れ方向とは逆向きに流れる通路である。下流側通路部623は、熱交換通路部621よりも通路横断面積が大きく形成された通路である。下流側通路部623を形成する通路壁部に電気部品が直接、または熱伝導性の高い部材を介して接触している場合には、電気部品の放熱性を向上することができる。この場合、冷却媒体は下流側通路部623を流下するときに通路壁部を介して電気部品から吸熱する効果を奏する。
The
電力変換装置1は、冷却媒体の温度を検出する媒体温度検出部の一例である温度センサ21を備えている。温度センサ21は、冷却媒体の温度を検出するために、冷却通路に設けられ、または冷却通路を形成する通路壁部に接触するように設けられている。これにより、温度センサ21は、下流側通路部623における冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている。温度センサ21は、検出した温度情報を制御回路210に出力する。制御回路210は、取得した温度情報に基づいて、後述する放熱装置における放熱量を制御してパワーモジュール2の温度を適正な温度範囲に制御する。
The
温度センサ21は、下流側通路部623または折り返し通路部622に設けられている。温度センサ21は、下流側通路部623または折り返し通路部622を形成する通路壁部に接触するように設けられている構成でもよい。この構成により、冷却媒体は、下流側通路部623または折り返し通路部622での流速が熱交換通路部621での流速よりも遅くなる。冷却媒体は、下流側通路部623または折り返し通路部622においては熱交換通路部621よりもよどんだ流れになる。冷却媒体は流速の低下により、下流側通路部623または折り返し通路部622を流れる際の放熱量が抑えられて、冷却通路の中で厳しい温度状態になる。このため、温度センサ21は、冷却通路の中で厳しい温度状態になった媒体温度を検出することができる。また、温度センサ21が接触している通路壁部は、伝熱性を高くする観点から、他の部位における通路壁部よりも肉厚が薄いことが好ましい。
The
ケース11には、側壁11aに対して交差する、下流側壁部111、第1仕切り壁部112および第2仕切り壁部113と、折り返し壁部114とが一体に設けられている。折り返し壁部114は、下流側壁部111と第1仕切り壁部112を連結して、折り返し通路部622の通路壁部のうち外側部を形成している。第1仕切り壁部112、第2仕切り壁部113および下流側壁部111は、互いに沿うように延びている。
The
下流側壁部111と第1仕切り壁部112の間隔は、下流側通路部623におけるY方向の通路幅に相当する。第2仕切り壁部113は、熱交換通路部621と下流容積部64とをY方向に区画している。第1仕切り壁部112と第2仕切り壁部113の間隔は、熱交換通路部621におけるY方向の通路幅に相当する。第1仕切り壁部112は、熱交換通路部621と下流側通路部623との境界部をなしている。第1仕切り壁部112は、Y方向に延びて、下流側壁部111と第1仕切り壁部112とを連結する連結壁部112aを含んでいる。第1仕切り壁部112の先端部112bは、折り返し壁部114に対してX方向に離間している。先端部112bは、第1仕切り壁部112において流入管部61や連結壁部112aから最も離間した位置に設けられている。先端部112bと折り返し壁部114との間隔は、折り返し通路部622におけるX方向の通路幅に相当する。
The distance between the
電力変換装置1は、熱交換通路部621よりも下流に位置して、各相素子と再度、熱交換してパワーモジュール2を再冷却可能な再熱交換通路部を備える。再熱交換通路部631は、下流側通路部623よりも下流に位置して、U相素子20uを熱交換通路部621とで挟むように設けられた通路である。再熱交換通路部631は、下流側通路部623に開口する通路入口部631aと下流容積部64に開口する通路出口部631bとを有し、これらの開口部をつなぐ通路である。熱交換通路部621を流下する冷却媒体は、U相素子20uを内蔵するモジュールの上面側を冷却する。再熱交換通路部631を流下する冷却媒体は、U相素子20uを内蔵するモジュールの下面側を冷却する。再熱交換通路部631は、熱交換通路部621に対して交差する方向に通路入口部631aから通路出口部631bまで延びている。
The
再熱交換通路部632は、下流側通路部623よりも下流に位置して、V相素子20vを熱交換通路部621とで挟むように設けられた通路である。再熱交換通路部632は、下流側通路部623に開口する通路入口部632aと下流容積部64に開口する通路出口部632bとを有し、これらの開口部をつなぐ通路である。熱交換通路部621を流下する冷却媒体は、V相素子20vを内蔵するモジュールの上面側を冷却する。再熱交換通路部632を流下する冷却媒体は、V相素子20vを内蔵するモジュールの下面側を冷却する。再熱交換通路部632は、熱交換通路部621に対して交差する方向に通路入口部632aから通路出口部632bまで延びている。
The reheat
再熱交換通路部633は、下流側通路部623よりも下流に位置して、W相素子20wを熱交換通路部621とで挟むように設けられた通路である。再熱交換通路部633は、下流側通路部623に開口する通路入口部633aと下流容積部64に開口する通路出口部633bとを有し、これらの開口部をつなぐ通路である。熱交換通路部621を流下する冷却媒体は、W相素子20wを内蔵するモジュールの上面側を冷却する。再熱交換通路部633を流下する冷却媒体は、W相素子20wを内蔵するモジュールの下面側を冷却する。再熱交換通路部633は、熱交換通路部621に対して交差する方向に通路入口部633aから通路出口部633bまで延びている。
The reheat
電力変換装置1は、下流側通路部623において下流に向けて再熱交換通路部633、再熱交換通路部632、再熱交換通路部631の順に流下する再熱交換通路部を備える。また、再熱交換通路部は、図3や図4に示す構成の他、U相素子20u、V相素子20vおよびW相素子20wを同時に冷却する1つの通路として提供してもよい。
The
下流容積部64は、通路出口部631b、通路出口部632bおよび通路出口部633bから流出した冷却媒体が合流する空間部であり、流出管部65内に連通している。下流容積部64は、ケース11の内部において、冷却通路形成部62内の冷却通路よりも流出管部65寄りの範囲一帯にわたって設けられている。下流容積部64は、例えば直方体状の空間部をなしている。下流容積部64を形成している通路壁部641は、ケース11の側壁と下流容積部64を高さ方向に挟んでいる壁部とを含んでいる。通路壁部641に電気部品が直接、または熱伝導性の高い部材を介して接触している構成である場合には、電気部品の放熱性を向上することができる。このように冷却媒体は、下流容積部64を流下するときに通路壁部641を介して電気部品から吸熱する効果を奏する。
The
冷却媒体は、冷却通路形成部62内の冷却通路を流通する際に、熱交換通路部621に近接するU相素子20u、V相素子20vおよびW相素子20wの発熱を吸熱する。冷却媒体は、熱交換通路部621で温度上昇して熱交換通路部621を通過後に高温状態になる。高温状態になった冷却媒体の温度は、下流側通路部623または折り返し通路部622を流れるときに温度センサ21によって検出されることになる。
When the cooling medium flows through the cooling passage in the cooling
冷却媒体は、下流側通路部623を流下するときに、まず再熱交換通路部633に分流し、続いて再熱交換通路部632に分流し、最後に再熱交換通路部631に流入する。さらに冷却媒体は、再熱交換通路部を流通するときに、再熱交換通路部に近接する各相素子を冷却する。熱交換通路部621と再熱交換通路部は、各相素子の本体部における厚さ方向の両端面に接触しまたは通路壁部を介して近接している。熱交換通路部621と再熱交換通路部を流れる冷却媒体は、パワーモジュール2を両面において冷却している。
When flowing down the
流入管部61と流出管部65とは、電力変換装置1の外部に設置された放熱装置に連通している。放熱装置は、冷却媒体から外部への放熱が行われる熱交換器等の装置である。放熱装置は、例えば、ラジエータである。冷却媒体は、流入管部61を介して放熱装置から、冷却通路形成部62内に導入される。冷却媒体は、流入管部61内を流下後、熱交換通路部621で吸熱し、折り返し通路部622および下流側通路部623を介して再熱交換通路部で吸熱し、下流容積部64、流出管部65内を経て放熱装置に戻る。冷却媒体は、熱交換通路部621で吸熱した後は、冷却器6内を流下するときに各部を形成する通路壁部を介してケース11の表面から放熱することが可能である。
The
第1実施形態の電力変換装置1がもたらす作用効果について説明する。電力変換装置1は、電力変換を行い電流を負荷に供給する電力変換部と、内部を流通する冷却媒体によって電力変換部の発熱を吸熱する冷却器6とを備える。電力変換装置1は、冷却媒体の温度を検出する媒体温度検出部と、電力変換部に含まれるパワーモジュール素子20のうち、冷却媒体がU相素子20u、V相素子20vおよびW相素子20wと順に熱交換するように設けられた熱交換通路部621とを備える。電力変換装置1は、熱交換通路部621よりも下流に位置して熱交換通路部621よりも通路横断面積が大きく形成された検出通路部を備える。媒体温度検出部は、検出通路部における冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている。
The effects brought about by the
これによれば、媒体温度検出部は、U相素子、V相素子、W相素子から吸熱した後の冷却媒体が、熱交換通路部621よりも通路横断面積が大きい検出通路部を流れるときの温度を検出できる。検出通路部での冷却媒体の流速は熱交換通路部621よりも遅くなる。流速の低下により、検出通路部を形成する通路壁と冷却媒体との間で熱伝達が低下するため、冷却媒体からの放熱が抑えられる。この放熱抑制効果により、検出通路部では、パワーモジュール素子20との熱交換によって高温状態になった冷却媒体の温度を高い確度で検出することができる。したがって、この電力変換装置1は、パワーモジュール素子20を保護するために、冷却媒体の厳しい温度状態を検出可能な装置である。
According to this, the medium temperature detection section detects when the cooling medium after absorbing heat from the U-phase element, the V-phase element, and the W-phase element flows through the detection passage section having a larger passage cross-sectional area than the heat
電力変換装置1は、熱交換通路部621よりも下流に位置する下流側通路部623と折り返し通路部622とを備える。下流側通路部623は、冷却媒体が熱交換通路部における流れ方向とは逆向きに流れる通路である。折り返し通路部622は、熱交換通路部621と下流側通路部623とを連絡する通路である。これによれば、冷却媒体が熱交換通路部を流下して各素子から吸熱し、折り返し通路部で反転して下流側通路部を流下して戻ってくるような流路を構築できる。
The
下流側通路部623は、熱交換通路部621よりも通路横断面積が大きく形成された通路である。媒体温度検出部は、下流側通路部623における冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている。これによれば、下流側通路部623での冷却媒体の流速は熱交換通路部621よりも遅くなる。流速の低下により、下流側通路部623を形成する通路壁と冷却媒体との間で熱伝達が低下するため、冷却媒体からの放熱が抑えられる。したがって、パワーモジュール素子20との熱交換によって高温状態になった冷却媒体の温度を下流側通路部623において検出できる電力変換装置1を提供できる。
The
折り返し通路部622は、熱交換通路部621よりも通路横断面積が大きく形成された通路である。媒体温度検出部は、折り返し通路部622における冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている。これによれば、折り返し通路部622での冷却媒体の流速は熱交換通路部621よりも遅くなる。さらに折り返し通路部622では、上流部位における流れ方向と下流部位における流れ方向が逆向きであるため、冷却媒体の流通抵抗が大きい。これらのことから、折り返し通路部622を形成する通路壁と冷却媒体との間で熱伝達が低下するため、冷却媒体からの放熱が抑えられる。電力変換装置1は、検出通路部における放熱性を十分に抑えることにより、パワーモジュール素子20との熱交換で高温状態になった冷却媒体の温度を高い精度で検出できる。
The folded
電力変換装置1は、下流側通路部623よりも下流に位置して、U相素子、V相素子およびW相素子を熱交換通路部621とで挟むように設けられた再熱交換通路部を備える。再熱交換通路部は、下流側通路部623に開口する通路入口部を有し、熱交換通路部621に対して交差するように通路入口部から延びる通路である。これによれば、検出通路部において冷却媒体の高温状態を検出できるとともに、各素子と再度熱交換して冷却効果を発揮できる電力変換装置1を提供できる。
The
<第2実施形態>
第2実施形態について、図5を参照して説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対して、冷却器における流路構成が相違する。第2実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については第1実施形態と同様であり、以下、第1実施形態と異なる点について説明する。
<Second embodiment>
A second embodiment will be described with reference to FIG. 5. The second embodiment is different from the first embodiment in the flow path configuration in the cooler. The configuration, operation, and effects that are not particularly explained in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, and the points that are different from the first embodiment will be explained below.
図5に示すように、冷却通路形成部162は、流入管部61内の流入通路部と流出管部65内の流出通路部とを連絡する冷却通路を形成する。冷却通路には、上流側熱交換通路部1621、折り返し通路部1622、下流側熱交換通路部1623が含まれる。冷却通路形成部162には、パワーモジュール2の本体部が接触している。この構成により、冷却通路を流れる冷却媒体は、冷却通路形成部162を介してパワーモジュール2の熱を吸熱する。
As shown in FIG. 5, the cooling
流入管部61内の流入通路部は、ケース11内の上流側熱交換通路部1621に接続されている。上流側熱交換通路部1621は、複数のパワーモジュール素子20のうち、流通する冷却媒体がU相素子20u、V相素子20vおよびW相素子20wと順に熱交換する通路である。上流側熱交換通路部1621を形成する通路壁には、U相素子20u、V相素子20vおよびW相素子20wの各本体部の片面における一方側の半分が接触している。上流側熱交換通路部1621は、U相素子20u、V相素子20v、W相素子20wの順に冷却媒体が各素子の本体部の半分近傍を横切るように設けられている。U相素子20u、V相素子20v、W相素子20wは、上流側熱交換通路部1621の通路軸方向に沿うように並んでいる。
The inflow passage section within the
折り返し通路部1622は、上流側熱交換通路部1621の下流部と下流側熱交換通路部1623の上流部とを接続する通路である。折り返し通路部1622は、U字状をなす通路である。折り返し通路部1622は、曲がり通路を形成しているため、上流側熱交換通路部1621や下流側熱交換通路部1623よりも冷却媒体の通路抵抗が大きくなっている通路である。折り返し通路部1622は、上流側熱交換通路部1621よりも通路横断面積が大きく形成された通路である。
The folded
下流側熱交換通路部1623は、折り返し通路部1622よりも下流に位置する通路である。下流側熱交換通路部1623は、上流側熱交換通路部1621に沿うように延びる通路である。下流側熱交換通路部1623は、冷却媒体が上流側熱交換通路部1621における流れ方向とは逆向きに流れる通路である。
The downstream heat
下流側熱交換通路部1623は、上流側熱交換通路部1621よりも下流に位置して、各相素子と再度、熱交換してパワーモジュール2を再冷却可能である。下流側熱交換通路部1623は、流通する冷却媒体がW相素子20w、V相素子20vおよびU相素子20uと順に熱交換する通路である。下流側熱交換通路部1623を形成する通路壁には、U相素子20u、V相素子20vおよびW相素子20wの各本体部の片面における他方側の半分が接触している。下流側熱交換通路部1623は、W相素子20w、V相素子20v、U相素子20uの順に冷却媒体が各素子の本体部の半分近傍を横切るように設けられている。U相素子20u、V相素子20v、W相素子20wは、下流側熱交換通路部1623の通路軸方向に沿うように並んでいる。
The downstream heat
下流側熱交換通路部1623を形成する通路壁部に電気部品が直接、または熱伝導性の高い部材を介して接触している場合には、電気部品の放熱性を向上することができる。この場合、冷却媒体は下流側熱交換通路部1623を流下するときに通路壁部を介して電気部品から吸熱する効果を奏する。
When the electrical component is in contact with the passage wall forming the downstream
温度センサ21は、折り返し通路部1622に設けられている。温度センサ21は、折り返し通路部1622を形成する通路壁部に接触するように設けられている構成でもよい。この構成により、冷却媒体は、折り返し通路部1622での流速が上流側熱交換通路部1621での流速よりも遅くなる。冷却媒体は、折り返し通路部1622においては上流側熱交換通路部1621よりもよどんだ流れになる。冷却媒体は流速の低下により、折り返し通路部1622を流れる際の放熱量が抑えられて、冷却通路の中で厳しい温度状態になる。したがって、温度センサ21は、冷却通路の中で厳しい温度状態になった媒体温度を検出することができる。
The
冷却媒体は、冷却通路形成部162内の冷却通路を流通する際に、上流側熱交換通路部1621に近接するU相素子20u、V相素子20vおよびW相素子20wの発熱を吸熱する。冷却媒体は、上流側熱交換通路部1621で温度上昇して上流側熱交換通路部1621を通過後に高温状態になる。高温状態になった冷却媒体の温度は、折り返し通路部1622を流れるときに温度センサ21によって検出されることになる。
When the cooling medium flows through the cooling passage in the cooling
さらに冷却媒体は、下流側熱交換通路部1623を流通するときに、下流側熱交換通路部1623に近接する各相素子を冷却する。上流側熱交換通路部1621と下流側熱交換通路部1623は、各相素子の本体部における片面の半分ずつに接触しまたは通路壁部を介して近接している。
Furthermore, when the cooling medium flows through the downstream heat
熱交換通路部は、上流側熱交換通路部1621と下流側熱交換通路部1623とを含む。上流側熱交換通路部1621は、冷却媒体がU相素子、V相素子、W相素子の順に熱交換するように流れる通路を構成する。下流側熱交換通路部1623は、冷却媒体がW相素子、V相素子、U相素子の順に熱交換するように流れる通路を構成する。折り返し通路部1622は、上流側熱交換通路部1621と下流側熱交換通路部1623とを連絡する通路を構成する。これによれば、冷却媒体がU相素子、V相素子、W相素子の順に吸熱し、折り返し通路部で反転してW相素子、V相素子、U相素子の順に吸熱する流路を構築できる。
The heat exchange passage section includes an upstream heat
折り返し通路部1622は、熱交換通路部よりも通路横断面積が大きく形成された通路である媒体温度検出部は、折り返し通路部1622における冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている。これによれば、折り返し通路部1622を形成する通路壁と冷却媒体との間で熱伝達が低下するため、冷却媒体からの放熱が抑えられる。電力変換装置1は、パワーモジュール素子20との熱交換で高温状態になった冷却媒体の温度を折り返し通路部1622において高い精度で検出できる。
The folded
<第3実施形態>
第3実施形態について、図6を参照して説明する。第3実施形態は、第2実施形態に対して、冷却器における流路構成が相違する。第3実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については前述の実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点について説明する。
<Third embodiment>
A third embodiment will be described with reference to FIG. 6. The third embodiment is different from the second embodiment in the flow path configuration in the cooler. The configuration, operation, and effects that are not particularly explained in the third embodiment are the same as those in the above-described embodiment, and the points that are different from the above-described embodiment will be explained below.
図6に示すように、冷却通路形成部262は、流入管部61内の流入通路部と流出通路部265とを連絡する冷却通路を形成する。冷却通路には、上流側熱交換通路部1621、折り返し通路部1622、下流側熱交換通路部2623が含まれる。
As shown in FIG. 6, the cooling
流出通路部265は、U相側通路部265u、V相側通路部265vおよびW相側通路部265wを含んでいる。U相側通路部265uは、下流側熱交換通路部2623におけるU相素子20u近傍に設けられた流出通路である。V相側通路部265vは、下流側熱交換通路部2623におけるV相素子20v近傍に設けられた流出通路である。W相側通路部265wは、下流側熱交換通路部2623におけるW相素子20w近傍に設けられた流出通路である。冷却媒体は、下流側熱交換通路部2623を流下するときに、まずW相側通路部265wに流出し、続いてV相側通路部265vに流出し、最後にU相側通路部265uに流出する。
The
流入管部61と流出通路部265とは、電力変換装置1の外部に設置された放熱装置に連通している。冷却媒体は、流入管部61を介して放熱装置から、冷却通路形成部262内に導入される。冷却媒体は、流入管部61内を流下後、上流側熱交換通路部1621で吸熱する。さらに冷却媒体は、折り返し通路部1622で温度検出されて、下流側熱交換通路部2623で吸熱し、流出通路部265を経て放熱装置に戻る。
The
<第4実施形態>
第4実施形態について、図7を参照して説明する。第4実施形態は、第3実施形態に対して、冷却器における流路構成が相違する。第4実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については前述の実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点について説明する。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. 7. The fourth embodiment is different from the third embodiment in the flow path configuration in the cooler. The configuration, operation, and effects that are not particularly described in the fourth embodiment are the same as those in the above-described embodiments, and the points that are different from the above-described embodiments will be explained below.
図7に示すように、冷却通路形成部362は、流入管部61内の流入通路部と流出通路部365とを連絡する冷却通路を形成する。冷却通路には、上流側熱交換通路部1621、折り返し通路部1622、下流側熱交換通路部3623、再熱交換通路部631,632,633が含まれる。
As shown in FIG. 7, the cooling
再熱交換通路部631は、下流側熱交換通路部3623よりも下流に位置する。再熱交換通路部631は、U相素子20uを上流側熱交換通路部1621および下流側熱交換通路部3623とで挟むように設けられた通路である。再熱交換通路部631は、下流側熱交換通路部3623に開口する通路入口部631aと、通路出口部631bとを有し、これらの開口部をつなぐ通路である。再熱交換通路部631を流下する冷却媒体は、U相素子20uの下側を冷却する。再熱交換通路部631は、上流側熱交換通路部1621や下流側熱交換通路部3623に対して交差する方向に通路入口部631aから通路出口部631bまで延びている。
The reheat
再熱交換通路部632は、下流側熱交換通路部3623よりも下流に位置する。再熱交換通路部632は、V相素子20vを上流側熱交換通路部1621および下流側熱交換通路部3623とで挟むように設けられた通路である。再熱交換通路部632は、下流側熱交換通路部3623に開口する通路入口部632aと、通路出口部632bとを有し、これらの開口部をつなぐ通路である。再熱交換通路部632を流下する冷却媒体は、V相素子20vの下側を冷却する。再熱交換通路部632は、上流側熱交換通路部1621や下流側熱交換通路部3623に対して交差する方向に通路入口部632aから通路出口部632bまで延びている。
The reheat
再熱交換通路部633は、下流側熱交換通路部3623よりも下流に位置する。再熱交換通路部633は、W相素子20wを上流側熱交換通路部1621および下流側熱交換通路部3623とで挟むように設けられた通路である。再熱交換通路部633は、下流側熱交換通路部3623に開口する通路入口部633aと、通路出口部633bとを有し、これらの開口部をつなぐ通路である。再熱交換通路部633を流下する冷却媒体は、W相素子20wの下側を冷却する。再熱交換通路部633は、上流側熱交換通路部1621や下流側熱交換通路部3623に対して交差する方向に通路入口部633aから通路出口部633bまで延びている。
The reheat
流出通路部365は、U相側通路部、V相側通路部およびW相側通路部を含んでいる。U相側通路部は、U相素子20u近傍に設けられた通路出口部631bに連通する流出通路である。V相側通路部は、V相素子20v近傍に設けられた通路出口部632bに連通する流出通路である。W相側通路部は、W相素子20w近傍に設けられた通路出口部633bに連通する流出通路である。
The
冷却媒体は、下流側熱交換通路部3623を流下するときに、再熱交換通路部633、再熱交換通路部632の順に分流し、最後に再熱交換通路部631に流入する。上流側熱交換通路部1621および下流側熱交換通路部3623と再熱交換通路部を流れる冷却媒体は、パワーモジュール2を両面において冷却している。
When the cooling medium flows down the downstream heat
流入管部61と流出通路部365とは、電力変換装置1の外部に設置された放熱装置に連通している。冷却媒体は、流入管部61を介して放熱装置から、冷却通路形成部362内に導入される。冷却媒体は、流入管部61内を流下後、上流側熱交換通路部1621で吸熱し、折り返し通路部1622を経て下流側熱交換通路部3623および再熱交換通路部で吸熱し、流出通路部365を経て放熱装置に戻る。
The
電力変換装置1は、U相素子、V相素子およびW相素子を上流側熱交換通路部および下流側熱交換通路部とで挟むように設けられた再熱交換通路部を備える。再熱交換通路部は、下流側熱交換通路部に開口する通路入口部を有し、上流側熱交換通路部および下流側熱交換通路部に対して交差するように通路入口部から延びる通路である。第4実施形態の電力変換装置によれば、検出通路部において冷却媒体の高温状態を検出できるとともに、各素子と再度熱交換して冷却効果を発揮できる。
The
<第5実施形態>
第5実施形態について、図8を参照して説明する。第5実施形態は、第4実施形態に対して、流出通路部465の構成が相違する。第5実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については前述の実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点について説明する。
<Fifth embodiment>
A fifth embodiment will be described with reference to FIG. 8. The fifth embodiment differs from the fourth embodiment in the configuration of an
図8に示すように、冷却通路形成部462は、流入管部61内の流入通路部と流出通路部465とを連絡する冷却通路を形成する。冷却通路には、上流側熱交換通路部1621、折り返し通路部1622、下流側熱交換通路部4623、再熱交換通路部631,632,633が含まれる。
As shown in FIG. 8, the cooling
流出通路部465は、通路出口部631b、通路出口部632b、通路出口部633bに連通する3個の通路出口部に連通する通路である。流出通路部465は、3個の通路出口部から延びる通路が下流において合流する通路を構成する。流出通路部465は、上流側熱交換通路部1621や下流側熱交換通路部4623よりも通路横断面積が大きい通路である。温度センサ21は、に設けられている。温度センサ21は、冷却媒体の温度を検出するために、流出通路部465に設けられ、または流出通路部465を形成する通路壁部に接触するように設けられている。
The
電力変換装置1は、冷却媒体が下流側熱交換通路部においてW相素子、V相素子およびU相素子と熱交換した後に流出する流出通路部465を備える。流出通路部465は、再熱交換通路部よりも下流に位置して、熱交換通路部よりも通路横断面積が大きく形成された通路である。媒体温度検出部は、流出通路部465における冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている。これによれば、流出通路部465での冷却媒体の流速は熱交換通路部よりも遅くなる。このため、流出通路部465を形成する通路壁と冷却媒体との間で熱伝達が低下するため、冷却媒体からの放熱が抑えられる。電力変換装置1は、検出通路部における放熱性を十分に抑えることにより、再熱交換通路部との熱交換で高温状態になった冷却媒体の温度を高い精度で検出できる。
The
<第6実施形態>
第6実施形態について、図9を参照して説明する。第6実施形態は、第3実施形態に対して、温度センサ21を設ける位置が相違する。第6実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については前述の実施形態と同様であり、以下、前述の実施形態と異なる点について説明する。
<Sixth embodiment>
A sixth embodiment will be described with reference to FIG. 9. The sixth embodiment differs from the third embodiment in the position where the
図9に示すように、冷却通路形成部562は、流入管部61内の流入通路部と流出通路部565とを連絡する冷却通路を形成する。流出通路部565は、U相側通路部565u、V相側通路部565vおよびW相側通路部565wを含んでいる。U相側通路部565uは、下流側熱交換通路部2623におけるU相素子20u近傍に設けられた流出通路である。V相側通路部565vは、下流側熱交換通路部2623におけるV相素子20v近傍に設けられた流出通路である。W相側通路部565wは、下流側熱交換通路部2623におけるW相素子20w近傍に設けられた流出通路である。冷却媒体は、下流側熱交換通路部2623を流下するときに、まずW相側通路部565wに流出し、続いてV相側通路部565vに流出し、最後にU相側通路部565uに流出する。
As shown in FIG. 9, the cooling
U相側通路部565uは、上流側熱交換通路部1621や下流側熱交換通路部2623よりも通路横断面積が大きい通路である。温度センサ21は、U相側通路部565uに設けられている。温度センサ21は、U相側通路部565uを形成する通路壁部に接触するように設けられている構成でもよい。この構成により、冷却媒体は、U相側通路部565uでの流速が上流側熱交換通路部1621や下流側熱交換通路部2623での流速よりも遅くなる。冷却媒体は流速の低下により、U相側通路部565uを流れる際の放熱量が抑えられて、冷却通路の中で厳しい温度状態になる。したがって、温度センサ21は、冷却通路の中で厳しい温度状態になった媒体温度をU相側通路部565uに対応した位置で検出することができる。
The U-phase
第6実施形態によれば、冷却媒体が下流側熱交換通路部2623においてW相素子、V相素子およびU相素子と熱交換した後に流出する流出通路部を備える。この流出通路部は、下流側熱交換通路部2623よりも下流に位置している。流出通路部は、上流側熱交換通路部1621や下流側熱交換通路部2623よりも通路横断面積が大きく形成された通路である。媒体温度検出部は、流出通路部における冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている。
According to the sixth embodiment, there is provided an outflow passage section through which the cooling medium flows out after exchanging heat with the W-phase element, the V-phase element, and the U-phase element in the downstream heat
これによれば、流出通路部での冷却媒体の流速は熱交換通路部よりも遅くなる。流速の低下により、流出通路部を形成する通路壁と冷却媒体との間で熱伝達が低下するため、冷却媒体からの放熱が抑えられる。したがって、パワーモジュール素子20との熱交換によって高温状態になった冷却媒体の温度を流出通路部において検出できる電力変換装置を提供できる。
According to this, the flow rate of the cooling medium in the outflow passage is slower than that in the heat exchange passage. As the flow velocity decreases, heat transfer between the cooling medium and the passage wall forming the outflow passage section decreases, so that heat radiation from the cooling medium is suppressed. Therefore, it is possible to provide a power conversion device that can detect the temperature of the cooling medium, which has become high in temperature due to heat exchange with the
<他の実施形態>
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
<Other embodiments>
The disclosure in this specification is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure includes the illustrated embodiments and variations thereon by those skilled in the art. For example, the disclosure is not limited to the combinations of parts and elements shown in the embodiments, and can be implemented with various modifications. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure may have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure includes embodiments in which parts and elements of the embodiments are omitted. The disclosure encompasses any substitutions, or combinations of parts, elements between one embodiment and another. The disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. The disclosed technical scope is indicated by the claims, and should be understood to include all changes within the meaning and scope equivalent to the claims.
明細書に開示する目的を達成可能な電力変換装置は、コンバータ装置、インバータ装置のいずれかまたは両方を備える構成でもよい。 A power conversion device capable of achieving the objects disclosed in the specification may include a converter device, an inverter device, or both.
明細書に開示する電力変換装置が備える冷却器6は、パワーモジュール2を片側面において冷却する構成でもよい。冷却器6は、パワーモジュール2に接触する構成だけでなく、他の部材を介してパワーモジュール2に熱的に接触する構成でもよい。
The
明細書に開示する電力変換装置が備えるケース11は、例えば、樹脂材料などで形成されており、金属材料で形成されていない構成でもよい。ケースが金属で形成されていない場合、ケースは、磁気をシールドする機能を持つ金属製のシールド層を有していることが好ましい。
The
2…パワーモジュール(電力変換部)、 6…冷却器、 20u…U相素子
20v…V相素子、 20w…W相素子、 21…温度センサ(媒体温度検出部)
621…熱交換通路部、 623…下流側通路部(検出通路部)
465,565…流出通路部(検出通路部)
1621…上流側熱交換通路部(熱交換通路部)
1622…折り返し通路(検出通路部)
2...Power module (power conversion unit), 6...Cooler, 20u...
621... Heat exchange passage section, 623... Downstream passage section (detection passage section)
465, 565... Outflow passage section (detection passage section)
1621...Upstream heat exchange passage section (heat exchange passage section)
1622...Turn back passage (detection passage part)
Claims (9)
内部を流通する冷却媒体によって前記電力変換部の発熱を吸熱する冷却器(6)と、
前記冷却媒体の温度を検出する媒体温度検出部(21)と、
前記電力変換部に含まれるパワーモジュール素子のうち、前記冷却媒体がU相素子(20u)、V相素子(20v)およびW相素子(20w)と順に熱交換するように設けられた熱交換通路部(621)と、
前記熱交換通路部よりも下流に位置して前記熱交換通路部よりも通路横断面積が大きく形成された検出通路部(623)と、
を備え、
前記媒体温度検出部は、前記検出通路部における前記冷却媒体の温度を検出する位置に設けられており、
前記熱交換通路部よりも下流に位置して、前記冷却媒体が前記熱交換通路部における流れ方向とは逆向きに流れる下流側通路部(623)と、
前記熱交換通路部よりも下流に位置して、前記熱交換通路部と前記下流側通路部とを連絡する折り返し通路部(622)と、さらに備える電力変換装置。 a power conversion unit (2) that performs power conversion and supplies current to a load;
a cooler (6) that absorbs heat generated by the power conversion unit by a cooling medium flowing inside;
a medium temperature detection unit (21) that detects the temperature of the cooling medium;
A heat exchange passage provided so that the cooling medium sequentially exchanges heat with a U-phase element (20u), a V-phase element (20v), and a W-phase element (20w) among the power module elements included in the power conversion section. part (62 1) and
a detection passage section ( 623) located downstream of the heat exchange passage section and having a passage cross-sectional area larger than that of the heat exchange passage section;
Equipped with
The medium temperature detection section is provided at a position to detect the temperature of the cooling medium in the detection passage section,
a downstream passage section (623) located downstream of the heat exchange passage section, in which the cooling medium flows in a direction opposite to the flow direction in the heat exchange passage section;
A power conversion device further comprising: a folded passage section (622) located downstream of the heat exchange passage section and connecting the heat exchange passage section and the downstream passage section .
前記媒体温度検出部は、前記下流側通路部における前記冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている請求項1に記載の電力変換装置。 The downstream passage section is a passage formed with a passage cross-sectional area larger than that of the heat exchange passage section,
The power conversion device according to claim 1 , wherein the medium temperature detection section is provided at a position to detect the temperature of the cooling medium in the downstream passage section .
前記媒体温度検出部は、前記折り返し通路部における前記冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている請求項1に記載の電力変換装置。 The folded passage section is a passage formed with a passage cross-sectional area larger than that of the heat exchange passage section,
The power conversion device according to claim 1 , wherein the medium temperature detection section is provided at a position to detect the temperature of the cooling medium in the folded passage section.
前記再熱交換通路部は、前記下流側通路部に開口する通路入口部(631a,632a,633a)を有し、前記熱交換通路部に対して交差するように前記通路入口部から延びる通路である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A reheat exchange passage section (631, 632) located downstream of the downstream passage section and provided so as to sandwich the U-phase element, the V-phase element, and the W-phase element between the heat exchange passage section; , 633),
The reheat exchange passage section has a passage entrance section (631a, 632a, 633a) that opens to the downstream passage section, and is a passage extending from the passage entrance section so as to intersect with the heat exchange passage section. The power conversion device according to any one of claims 1 to 3 .
内部を流通する冷却媒体によって前記電力変換部の発熱を吸熱する冷却器(6)と、
前記冷却媒体の温度を検出する媒体温度検出部(21)と、
前記電力変換部に含まれるパワーモジュール素子のうち、前記冷却媒体がU相素子(20u)、V相素子(20v)およびW相素子(20w)と順に熱交換するように設けられた熱交換通路部(1621)と、
前記熱交換通路部よりも下流に位置して前記熱交換通路部よりも通路横断面積が大きく形成された検出通路部(1622;465;565)と、
を備え、
前記媒体温度検出部は、前記検出通路部における前記冷却媒体の温度を検出する位置に設けられており、
前記熱交換通路部は、前記冷却媒体が前記U相素子、前記V相素子、前記W相素子の順に熱交換するように流れる上流側熱交換通路部(1621)と、前記冷却媒体が前記W相素子、前記V相素子、前記U相素子の順に熱交換するように流れる下流側熱交換通路部(1623;2623;3623;4623)とを含み、
前記上流側熱交換通路部よりも下流に位置して、前記上流側熱交換通路部と前記下流側熱交換通路部とを連絡する折り返し通路部(1622)を備える電力変換装置。 a power conversion unit (2) that performs power conversion and supplies current to a load;
a cooler (6) that absorbs heat generated by the power conversion unit by a cooling medium flowing inside;
a medium temperature detection unit (21) that detects the temperature of the cooling medium;
A heat exchange passage provided so that the cooling medium sequentially exchanges heat with a U-phase element (20u), a V-phase element (20v), and a W-phase element (20w) among the power module elements included in the power conversion section. Department (1621) and
a detection passage portion (1622; 465; 565) located downstream of the heat exchange passage portion and having a passage cross-sectional area larger than that of the heat exchange passage portion;
Equipped with
The medium temperature detection section is provided at a position to detect the temperature of the cooling medium in the detection passage section,
The heat exchange passage section includes an upstream heat exchange passage section (1621) through which the cooling medium flows to exchange heat in the order of the U-phase element, the V-phase element, and the W-phase element; a downstream heat exchange passage section (1623; 2623; 3623; 4623) that flows to exchange heat in the order of the phase element, the V-phase element, and the U-phase element;
A power conversion device including a folded passage section (1622) located downstream of the upstream heat exchange passage section and connecting the upstream heat exchange passage section and the downstream heat exchange passage section.
前記再熱交換通路部は、前記下流側熱交換通路部に開口する通路入口部(631a,632a,633a)を有し、前記上流側熱交換通路部および前記下流側熱交換通路部に対して交差するように前記通路入口部から延びる通路である請求項5に記載の電力変換装置。 Located downstream of the downstream heat exchange passage, the U-phase element, the V-phase element , and the W-phase element are sandwiched between the upstream heat exchange passage and the downstream heat exchange passage. A reheat exchange passage section (631, 632, 633) provided,
The reheat exchange passage section has a passage inlet section (631a, 632a, 633a) that opens to the downstream heat exchange passage section, and has a passage inlet section (631a, 632a, 633a) that opens to the downstream heat exchange passage section, and has a passage inlet section that opens to the downstream heat exchange passage section. The power conversion device according to claim 5 , wherein the passage extends from the passage entrance portion so as to intersect with each other .
前記媒体温度検出部は、前記折り返し通路部における前記冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている請求項5または請求項6に記載の電力変換装置。 The folded passage section is a passage formed with a passage cross-sectional area larger than that of the heat exchange passage section,
The power conversion device according to claim 5 or 6 , wherein the medium temperature detection section is provided at a position to detect the temperature of the cooling medium in the folded passage section .
前記流出通路部は、前記熱交換通路部よりも通路横断面積が大きく形成された通路であり、
前記媒体温度検出部は、前記流出通路部における前記冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている請求項6に記載の電力変換装置。 an outflow passage section located downstream of the reheat exchange passage section, through which the cooling medium flows out after exchanging heat with the W-phase element, the V-phase element, and the U-phase element in the downstream heat exchange passage section; (465),
The outflow passage section is a passage formed with a passage cross-sectional area larger than that of the heat exchange passage section,
The power conversion device according to claim 6, wherein the medium temperature detection section is provided at a position to detect the temperature of the cooling medium in the outflow passage section.
前記流出通路部は、前記熱交換通路部よりも通路横断面積が大きく形成された通路であり、
前記媒体温度検出部は、前記流出通路部における前記冷却媒体の温度を検出する位置に設けられている請求項5に記載の電力変換装置。 an outflow passage located downstream of the downstream heat exchange passage, through which the cooling medium flows out after exchanging heat with the W-phase element, the V-phase element, and the U-phase element in the downstream heat exchange passage; (565),
The outflow passage section is a passage formed with a passage cross-sectional area larger than that of the heat exchange passage section,
The power conversion device according to claim 5 , wherein the medium temperature detection section is provided at a position to detect the temperature of the cooling medium in the outflow passage section.
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