WO2016186102A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2016186102A1
WO2016186102A1 PCT/JP2016/064566 JP2016064566W WO2016186102A1 WO 2016186102 A1 WO2016186102 A1 WO 2016186102A1 JP 2016064566 W JP2016064566 W JP 2016064566W WO 2016186102 A1 WO2016186102 A1 WO 2016186102A1
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power
cooling
flow path
converter
power module
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PCT/JP2016/064566
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文洋 岡崎
元 奥塚
祐一郎 野村
雅春 永野
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カルソニックカンセイ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device mounted on an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like.
  • JP2013-209078A discloses a power conversion device disposed above a driving motor generator in an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like.
  • This power conversion device includes a cooler that cools the power module substrate by circulating a coolant that is disposed on a storage case that stores the power module substrate and cooled by a radiator.
  • JP2013-209078A only describes that the cooler cools the power module board, and describes the specific configuration of the cooler such as the cooling mode of the power module board and the relationship with other components. It has not been.
  • An object of the present invention is to cool a power conversion device with a simple cooling medium flow path configuration.
  • a DC / DC converter is provided between the power module and the charging device, and the cooling medium flowing through the cooling medium flow path is cooled in the order of the power module, the DC / DC converter, and the charging device.
  • a capacitor module is provided between the power module and the charging device, and the cooling medium flowing through the cooling medium flow path may be cooled in the order of the power module, the capacitor module, and the charging device.
  • it includes at least one of the capacitor module, the charging device, and the DC / DC converter, and includes a low heat generation electric device that generates less heat in operation than the power module.
  • the portion that cools the low heat generation electrical device may have a larger flow path cross-sectional area than the portion that cools the power module, and the low heat generation electrical device may be cooled after the power module is cooled.
  • the power module and the charging device are disposed on the cooling medium flow path.
  • the power module operates when the vehicle travels, whereas the charging device operates when the vehicle stops. Therefore, the power module and the charging device do not operate at the same time and do not reach a high temperature that requires cooling. Therefore, both the power module and the charging device can be cooled by the cooling medium flowing through the same cooling medium flow path. Therefore, the power converter can be cooled with a simple configuration of the cooling medium flow path.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating functions of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan cross-sectional view illustrating the configuration of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view illustrating the configuration of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram illustrating the circulation path of the cooling medium.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the cooling medium flow path, and is a schematic diagram of a cross section taken along line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for more specifically explaining the configuration of the cooling medium flow path shown in FIG. 5, and is a view of the cooling medium flow path as viewed from the bottom side of FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the cooling medium flow path, and is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the charging device cooling unit, and is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 9 is a view for explaining screw holes formed in the rib, and is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG.
  • FIG. 10 is a side cross-sectional view illustrating the configuration of the power conversion device according to the first modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a side cross-sectional view illustrating a configuration of a power conversion device according to a second modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a side cross-sectional view illustrating a configuration of a power conversion device according to a third modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional plan view illustrating a configuration of a power conversion device according to a fourth modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional plan view illustrating the configuration of the cooling medium flow path of the power conversion device according to the fifth modification of the embodiment of the present invention.
  • the power conversion device 1 is provided in an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle (electric vehicle), and drives a motor generator (load) 6 as a rotating electrical machine using DC power of a battery (power storage device) 5. Convert to AC power suitable for.
  • the motor generator 6 is driven by electric power supplied from the power conversion device 1.
  • the power converter 1 converts the regenerative power (AC power) of the motor generator 6 into DC power and charges the battery 5.
  • the power conversion device 1 charges the battery 5 by supplying power from a charging external connector (not shown) provided in the vehicle via the quick charging connector 63 or the normal charging connector 81.
  • the battery 5 is composed of, for example, a lithium ion secondary battery.
  • the battery 5 supplies direct-current power to the power conversion device 1 and is charged by the direct-current power supplied from the power conversion device 1.
  • the voltage of the battery 5 varies, for example, between 240V and 400V, and is charged when a voltage higher than that is input.
  • the motor generator 6 is constituted by a permanent magnet synchronous motor, for example. Motor generator 6 is driven by AC power supplied from power conversion device 1. The motor generator 6 rotationally drives drive wheels (not shown) of the vehicle when the vehicle is traveling. The motor generator 6 functions as a generator when the vehicle decelerates and generates regenerative power.
  • the power conversion device 1 includes a box-shaped case 2 having a bottom (installation portion) 2c.
  • the power conversion device 1 includes a capacitor module (smoothing capacitor) 10, a power module 20, a DC / DC converter 30, a charging device 40, a charging / DC / DC controller 50, and an inverter controller 70 in a case 2. These parts are electrically connected by a bus bar or wiring.
  • the case 2 includes a lower case 2b whose upper surface is open and an upper case 2a that closes the opening of the lower case 2b.
  • the power module 20, the DC / DC converter 30, and the charging device 40 are provided so as to contact the cooling surface 2d of the bottom 2c.
  • the lower case 2 b has a cooling water channel (cooling medium channel) 4. Cooling water (cooling medium) flows through the cooling water channel 4.
  • the cooling water channel 4 is formed inside the bottom 2c.
  • the cooling water flowing through the cooling water flow path 4 cools the power module 20, the DC / DC converter 30, and the charging device 40 placed on the cooling surface 2 d immediately above the cooling water flow path 4.
  • the cooling water flow path 4 will be described in detail later with reference to FIGS.
  • the outer surface of the bottom 2c of the lower case 2b faces the motor generator 6.
  • the bottom 2c of the lower case 2b has a through hole 3 through which an output bus bar (bus bar module) 24 described later is inserted.
  • the through hole 3 is formed outside the region where the cooling water flow path 4 is formed in the lower case 2b. Therefore, it is not necessary to provide a seal or the like for the through-hole 3 as compared with the case where the through-hole 3 is formed in the region where the cooling water flow path 4 is formed. The water sealability can be secured.
  • the capacitor module 10 is attached to the lower case 2b so as to straddle the DC / DC converter 30. In FIG. 3, the legs of the capacitor module 10 attached to the lower case 2b are omitted.
  • the capacitor module 10 includes a plurality of capacitor elements.
  • the capacitor module 10 smoothes, for example, the voltage of DC power supplied from the battery 5 and the voltage of regenerative power regenerated from the motor generator 6 via the power module 20. Thus, the capacitor module 10 performs noise removal and voltage fluctuation suppression by smoothing the voltage.
  • the capacitor module 10 includes a first bus bar 11, a second bus bar 12, and a power wiring 13.
  • a power module 20, a DC / DC converter 30, and a charging device 40 are arranged. Specifically, the capacitor module 10 is disposed between the power module 20 and the charging device 40 inside the case 2. The capacitor module 10 is stacked on the DC / DC converter 30, and the DC / DC converter 30 is disposed below the capacitor module 10. The charging device 40 is stacked on the charging / DC / DC controller 50, and the charging device 40 is disposed below the charging / DC / DC controller 50.
  • the first bus bar 11 protrudes laterally from one side surface of the capacitor module 10 and is connected to the power module 20.
  • the power module 20 is connected to the first bus bar 11 by direct screwing or the like.
  • the second bus bar 12 is connected to the DC / DC converter 30, the relay 61, the battery 5, and an electric compressor (not shown) (see FIG. 1).
  • the power wiring 13 is connected to the charging device 40.
  • the first bus bar 11, the second bus bar 12, and the power wiring 13 share a positive electrode and a negative electrode inside the capacitor module 10.
  • the second bus bar 12 protrudes downward from the bottom surface of the capacitor module 10.
  • the second bus bar 12 is directly screwed to the DC / DC converter 30 disposed below the capacitor module 10 in a stacked manner.
  • the second bus bar 12 is connected to the positive relay 61a and the negative relay 61b.
  • the second bus bar 12 is connected to the battery side connector 51 connected to the battery 5 and the compressor side connector 52 connected to the electric compressor via the bus bar 14.
  • the power wiring 13 is pulled out to the side.
  • the power wiring 13 is a flexible cable having flexibility, and is connected to the charging device 40.
  • the charging device 40 is connected to the normal charging connector 81 via the bus bar 41.
  • the signal line connector 65 allows the signal line 55 connected to the DC / DC converter 30, the charging device 40, the charging / DC / DC controller 50, and the inverter controller 70 to be connected to the outside of the case 2.
  • the signal line 55 connects the signal line connector 65 and the charging / DC / DC controller 50.
  • the signal line 55 is bundled with the signal line 62 from the charging / DC / DC controller 50 to the relay controller 60, passes through the upper surface of the capacitor module 10, and is connected to the connector 56 of the charging / DC / DC controller 50. .
  • a plurality of guide portions 58 that support the signal line 55 and the signal line 62 are formed on the upper surface of the capacitor module 10.
  • the power module 20 has a plurality of power elements (not shown).
  • the power module 20 converts the DC power of the battery 5 and the AC power of the motor generator 6 to each other by controlling ON / OFF of the power element.
  • ON / OFF of the plurality of power elements is controlled by a driver board 21 provided in the power module 20.
  • a driver substrate 21 is laminated on the upper surface of the power module 20.
  • An inverter controller 70 and a relay controller 60 are disposed above the driver board 21.
  • the power module 20 is connected to the first bus bar 11 of the capacitor module 10.
  • the 1st bus bar 11 consists of three sets of bus bars which make a positive electrode and a negative electrode a pair.
  • the power module 20 is connected to a three-phase output bus bar 24 including a U phase, a V phase, and a W phase.
  • the output bus bar 24 includes a power module terminal 25 connected to the power module 20, a motor terminal (load terminal) 26 connected to the motor generator 6, and a current for detecting the current of the output bus bar 24. Sensor 22.
  • the output bus bar 24 is connected to the opposite side surface of the first bus bar 11 in the power module 20.
  • the output bus bar 24 is directly connected to each of the U phase, V phase, and W phase of the power module 20, and outputs three-phase AC power to the motor generator 6.
  • the power module terminal 25 and the motor terminal 26 are formed in a direction crossing each other. Specifically, the motor terminal 26 is connected to the motor generator 6 disposed below the output bus bar 24. The power module terminal 25 is connected to the power module 20 disposed on the side of the output bus bar 24. Therefore, the motor terminal 26 is formed so as to intersect at right angles to the power module terminal 25.
  • the output bus bar 24 is accommodated in the case 2.
  • the tip of the motor terminal 26 is exposed to the outside through the through hole 3 of the bottom 2c of the case 2.
  • the motor terminal 26 can be connected to the motor generator 6 via a harness or the like (not shown).
  • the case 2 that accommodates the power module 20 and the output bus bar 24 has the through hole 3 through which the output bus bar 24 is inserted. Therefore, the power module 20 and the output bus bar 24 are connected to the case 2 from which the upper case 2a is removed. , The output bus bar 24 is inserted through the through hole 3 and protrudes from the case 2. Therefore, since it is not necessary to invert the case 2, workability at the time of assembling the power converter 1 can be improved.
  • the inverter controller 70 operates the power module 20 based on instructions from a vehicle controller (not shown) and detection results of U-phase, V-phase, and W-phase currents from the current sensor 22.
  • the signal to be output is output to the driver board 21.
  • the driver board 21 controls the power module 20 based on a signal from the inverter controller 70.
  • the inverter controller 70, the driver board 21, the power module 20, and the capacitor module 10 constitute an inverter module that mutually converts DC power and AC power.
  • the DC / DC converter 30 is provided to face the output bus bar 24 with the power module 20 interposed therebetween.
  • the DC / DC converter 30 is connected to the vehicle-side connector 82 via the bus bar 31.
  • the vehicle-side connector 82 is connected to a harness or the like for supplying a DC power output from the DC / DC converter 30 to each part of the vehicle.
  • the DC / DC converter 30 converts the voltage of the DC power supplied from the battery 5 when the vehicle is driven (when the power module 20 is driven) or when it is stopped, and supplies it to other devices.
  • the DC / DC converter 30 steps down the DC power (for example, 400V) of the battery 5 to 12V DC power.
  • the stepped-down DC power is supplied as a controller provided in the vehicle, a power source for lighting, a fan, and the like.
  • the DC / DC converter 30 is connected to the capacitor module 10 and the battery 5 via the second bus bar 12.
  • the charging device 40 is provided to face the power module 20 with the DC / DC converter 30 interposed therebetween.
  • the charging device 40 converts a commercial power source (for example, AC 100V or 200V) supplied from a charging external connector provided in the vehicle via a normal charging connector 81 into DC power (for example, 500V).
  • the DC power converted by the charging device 40 is supplied from the power wiring 13 to the battery 5 via the capacitor module 10. Thereby, the battery 5 is charged.
  • Charging / DC / DC controller 50 controls driving of motor generator 6 and charging of battery 5 by power conversion device 1. Specifically, the charging / DC / DC controller 50 charges the battery 5 via the normal charging connector 81 by the charging device 40 and the battery 5 via the quick charging connector 63 based on an instruction from the vehicle controller. And the driving of the motor generator 6 are controlled.
  • the relay controller 60 is controlled by the charging / DC / DC controller 50 to control the intermittent connection of the relay 61.
  • the relay 61 includes a positive relay 61a and a negative relay 61b.
  • the relay 61 is connected when an external connector for charging provided in the vehicle is connected via the quick charge connector 63, and direct current power (for example, 500 V) supplied from the quick charge connector 63 is supplied to the second bus bar 12. Supply.
  • the battery 5 is charged with the supplied DC power.
  • the power module 20, the DC / DC converter 30, and the charging device 40 are disposed adjacent to the capacitor module 10, and the first bus bar 11, the second bus bar 12, and The power lines 13 are connected to each other. Therefore, each distance between the power module 20, the DC / DC converter 30, and the charging device 40 and the capacitor module 10 can be shortened. Therefore, resistance (R [ ⁇ ]) and inductance (L [H]) in the DC power path can be reduced, and power loss can be reduced.
  • the capacitor module 10 is disposed between the power module 20 and the charging device 40 that generate a large amount of heat. Therefore, it is possible to suppress the power module 20 and the charging device 40 from being affected by heat. In particular, the operation of the power module 20 (powering and regeneration of the motor generator 6) and the operation of the charging device 40 (charging of the battery 5 from the external connector connected via the normal charging connector 81) are performed simultaneously. Therefore, the influence of heat between them can be eliminated.
  • the cooling water is discharged from the cooling water flow path 4 to the circulation flow path 7 via a discharge flow path 95 described later.
  • the cooling water discharged to the circulation flow path 7 is cooled by the sub-radiator 8 disposed at the foremost part of the vehicle.
  • the cooling water cooled by the sub-radiator 8 is supplied to the cooling water channel 4 via the supply channel 94.
  • a water pump 9 that circulates the cooling water through the circulation flow path 7 and the cooling water flow path 4 is provided.
  • the cooling water flow path 4 includes a power module cooling unit (first cooling unit) 91 formed along the power module 20 and a DC formed along the DC / DC converter 30.
  • the power module 20 corresponds to a first power conversion device
  • the DC / DC converter 30 and the charging device 40 correspond to a second power conversion device.
  • the second power conversion device and the capacitor module 10 correspond to a low heat generation electric device.
  • the power module cooling unit 91 corresponds to the first power conversion device cooling unit
  • the DC / DC converter cooling unit 92 and the charging device cooling unit 93 correspond to the low heat generation electric device cooling unit.
  • the cooling water flow path 4 includes a first connection part (connection flow path) 96 that connects the power module cooling part 91 and the DC / DC converter cooling part 92, a DC / DC converter cooling part 92, and a charging device cooling part 93. And a second connection part 97 for connecting the two.
  • the power module cooling unit 91, the DC / DC converter cooling unit 92, and the charging device cooling unit 93 are arranged in series in the cooling water flow path 4 via the first connection unit 96 and the second connection unit 97.
  • Case 2 is provided with a supply channel 94 for supplying cooling water from the outside to the power module cooling unit 91 and a discharge channel 95 for discharging the cooling water from the charging device cooling unit 93 to the outside.
  • the power conversion device 1 is arranged such that the supply flow path 94 and the discharge flow path 95 face the front of the vehicle. Thereby, the distance of the sub radiator 8 (refer FIG. 4) and the cooling water flow path 4 can be made the shortest.
  • Cooling water flowing through the cooling water flow path 4 is supplied from the supply flow path 94, cools the power module 20, cools the DC / DC converter 30, cools the charging device 40, and then discharges from the discharge flow path 95. It is discharged outside.
  • the cooling water flow path 4 is a single flow path arranged in series between the supply flow path 94 and the discharge flow path 95.
  • the cooling water flow path 4 includes a DC / DC converter cooling unit 92 that cools the DC / DC converter 30 and a charging device cooling unit 93 that cools the charging device 40.
  • the channel cross-sectional area (cross-sectional area perpendicular to the flow direction of the cooling water) is increased. That is, the flow rate of the cooling water in the DC / DC converter cooling unit 92 and the charging device cooling unit 93 is slower than the flow rate of the cooling water in the power module cooling unit 91.
  • the channel cross-sectional area is an area of a cross section perpendicular to the flow direction of the cooling water, and a method for increasing the channel cross-sectional area includes, for example, increasing the width and depth of the channel.
  • the cooling water flow path 4 has a larger flow path cross-sectional area in the part for cooling the DC / DC converter 30 and the part for cooling the charging device 40 than in the part for cooling the power module 20. Therefore, in the cooling water flow path 4, the flow rate of the cooling water in the portion for cooling the power module 20 is increased, and the flow rate of the cooling water in the portion for cooling the DC / DC converter 30 and the portion for cooling the charging device 40 is decreased. As a result, while reliably cooling the power module 20, it is possible to suppress an increase in pressure loss in a portion where the flow rate of the cooling water is slow. Therefore, when cooling a plurality of devices with the same cooling water, pressure loss can be suppressed while ensuring cooling performance.
  • the DC / DC converter 30 can operate simultaneously with the power module 20 and the charging device 40. Specifically, when the power module 20 is operating, the DC / DC converter 30 supplies 12V DC power to a controller, lighting, fan, and the like provided in the vehicle. Similarly, when the charging device 40 is operating, the DC / DC converter 30 supplies 12V DC power to a controller, lighting, fan, and the like provided in the vehicle.
  • the DC / DC converter 30 generates less heat than the power module 20 and the charging device 40. Therefore, even if the DC / DC converter 30 is arranged on the single cooling water flow path 4 that cools the power module 20 and the charging device 40, the cooling efficiency of the power conversion device 1 is not affected. That is, the DC / DC converter 30 generates heat at a lower temperature than the power module 20 and the charging device 40. Therefore, in the present embodiment, the flow rate of the cooling water in the part that cools the DC / DC converter 30 is intentionally slowed down to suppress an increase in pressure loss that accompanies cooling of a plurality of devices. Thereby, the output increase (enlargement) of the water pump 9 can be suppressed.
  • the power module 20, the DC / DC converter 30, and the charging device 40 can be cooled by the cooling water flowing through the same cooling water flow path 4, a single circulation is performed to guide the cooling water to the cooling water flow path 4.
  • a flow path 7 may be provided. Therefore, there is no need to individually provide a flow path for guiding the cooling water to each of the power module 20, the DC / DC converter 30, and the charging device 40.
  • the power module 20 and the charging device 40 are disposed on the single cooling water flow path 4.
  • the power module 20 operates when the vehicle is running (while the motor generator 6 is being driven), whereas the charging device 40 operates when the vehicle is stopped. Therefore, the power module 20 and the charging device 40 are not executed at the same time so that the temperature is high enough to require cooling. Therefore, the cooling water for cooling the charging device 40 is not already at a high temperature due to the cooling of the power module 20. Therefore, since the power module 20 and the charging device 40 can be cooled together by the cooling water flowing through the same cooling water channel 4, the heat of the power converter 1 can be radiated by the single circulation channel 7.
  • the configuration of the cooling water channel 4 can be simplified.
  • the charging device 40 when the power module 20 and the charging device 40 are compared, the charging device 40 generates heat at a lower temperature. Therefore, the flow rate of the charging device cooling unit 93 is slower in the cooling water channel 4 than the power module cooling unit 91. It is trying to become. Thereby, the increase in pressure loss is suppressed.
  • the flow path cross-sectional area increases in the order of the power module cooling unit 91, the charging device cooling unit 93, and the DC / DC converter cooling unit 92, and the flow rate of the cooling water flowing through each of them decreases.
  • the power module cooling section 91 is supplied from an upper cooling section 91 a that directly cools the power module 20 with cooling water that is formed with a surface facing the power module 20 opened and circulated, and a supply flow path 94. And an ascending connection portion 91b for guiding the cooling water to the upper cooling portion 91a above and a descending connection portion 91c for guiding the cooling water flowing through the upper cooling portion 91a to the lower DC / DC converter cooling portion 92.
  • the channel cross-sectional area of the power module cooling unit 91 is the cross-sectional area of the channel through which the cooling water for cooling the power module 20 flows, and is the cross-sectional area of the upper cooling unit 91a.
  • the channel area of the supply channel 94 is smaller than the channel area of the power module cooling unit 91.
  • the cooling water supplied from the supply flow path 94 hits the wall portion of the ascending connection portion 91b and rises, the cooling water spreads to the full width direction of the power module cooling portion 91 (left and right directions in FIGS. 5 and 6). . Therefore, since the rising connection portion 91b is provided, the cooling water is prevented from being biased to a part of the upper cooling portion 91a, so that the entire power module 20 can be uniformly cooled.
  • a heat sink 20 a made up of a plurality of heat radiation pins (heat radiation fins) is projected from the lower surface of the power module 20.
  • the cooling water flowing through the upper cooling part 91a contacts the lower surface of the power module 20 and the heat sink 20a to directly cool the power module 20.
  • the cooling water guided from the supply flow path 94 is first supplied to the power module cooling unit 91. Therefore, the cooling water flows through the power module cooling unit 91 at the lowest temperature in the cooling water flow path 4. Thereby, power module 20 with the largest calorific value among power converters 1 can be cooled efficiently.
  • the traveling direction of the cooling water led from the power module cooling unit 91 to the DC / DC converter cooling unit 92 is converted via the first connection unit 96 and folded in the reverse direction.
  • the flow direction of the cooling water in the power module cooling unit 91 and the flow direction of the cooling water in the DC / DC converter cooling unit 92 are opposite to each other.
  • the DC / DC converter cooling section 92 is partitioned into a plurality (seven) parallel flow paths 92b by a plurality (six) ribs 92a formed along the flow direction of the cooling water.
  • the cross-sectional area of the DC / DC converter cooling unit 92 is the cross-sectional area of the flow path through which the cooling water for cooling the DC / DC converter 30 flows, and is the sum of the cross-sectional areas of all the parallel flow paths 92b. It is.
  • the cooling water is prevented from being biased such that the cooling water is guided only to the parallel channel 92b on the front side, and the cooling water can be guided to all the parallel channels 92b. That is, the portion of the rib 92a that faces the first connection portion 96 constitutes a rectifying portion 98 that guides the cooling water evenly to the DC / DC converter cooling portion 92 together with a step portion 96a described later.
  • the first connecting portion 96 guides the cooling water guided from the power module cooling section 91 to the DC / DC converter cooling section 92 toward the parallel flow path 92b near the power module cooling section 91 among the plurality of parallel flow paths 92b.
  • a stepped portion 96a is provided. Thereby, it is prevented that the cooling water is biased to the back side in the DC / DC converter cooling unit 92.
  • at least one of the ribs 92a has a protrusion 92c that protrudes into the parallel flow path 92b and reduces the cross-sectional area of the flow path. This further prevents the cooling water from being biased in the DC / DC converter 30, so that the entire DC / DC converter 30 can be uniformly cooled.
  • the protrusion 92c is provided in the parallel flow path 92b from which the cooling water is easily guided among the plurality of parallel flow paths 92b.
  • the protrusions 92c are provided in the parallel channel 92b closest to the cooling water flow direction and the second parallel channel 92b second from the back. The position where the protrusion 92c is provided is set as appropriate according to the deviation of the flow of the cooling water in the plurality of parallel flow paths 92b.
  • the rib 92a is formed with a screw hole 2e for fastening components in the case 2.
  • the screw hole 2e is not limited to the position shown in FIG. 6, and other positions of the ribs 92a of the DC / DC converter cooling unit 92 or a later-described charging device cooling unit 93 depending on the arrangement of components in the case 2.
  • the ribs 93c and 93f are formed at positions where the ribs 93c and 93f are provided.
  • the charging device cooling unit 93 converts the traveling direction of the cooling water led from the DC / DC converter cooling unit 92 to the charging device cooling unit 93 via the second connection unit 97.
  • the first flow path part 93a is folded back in the reverse direction
  • the second flow path part 93b is further folded back in the reverse direction from the first flow path part 93a toward the discharge flow path 95. Therefore, the flow direction of the cooling water in the DC / DC converter cooling section 92 and the flow direction of the cooling water in the first flow path section 93a are opposite to each other. Further, the flow direction of the cooling water in the first flow path portion 93a and the flow direction of the cooling water in the second flow path portion 93b are opposed to each other.
  • the channel cross-sectional area of the charging device cooling unit 93 is a cross-sectional area of the channel through which cooling water for cooling the charging device 40 flows, and the first channel unit 93a or the second channel unit 93b is disconnected. It is an area.
  • 1st flow path part 93a and 2nd flow path part 93b are each formed along the arrangement
  • FIG. The first flow path portion 93a is partitioned into a plurality (three) of parallel flow paths 93d by a plurality (two) of ribs 93c formed along the flow direction of the cooling water.
  • the second flow path portion 93b is partitioned into a plurality (four) of parallel flow paths 93g by a plurality (three) of ribs 93f formed along the flow direction of the cooling water.
  • the parallel flow path 93d that is the most upstream in the flow direction of the cooling water is a deep groove flow path 93e that projects the cooling surface 2d of the case 2 into the case 2.
  • the most downstream parallel flow passage 93g in the flow direction of the cooling water among the plurality of parallel flow passages 93g in the second flow passage portion 93b is a deep groove flow passage 93h that protrudes the cooling surface 2d of the case 2 into the case 2. It is.
  • the second connection portion 97 is provided with a step portion 97a for guiding the cooling water guided from the DC / DC converter cooling portion 92 to the charging device cooling portion 93 toward the deep groove flow passage 93e of the first flow passage portion 93a. It is done. Thereby, since it is further prevented that the cooling water is biased in the charging device cooling section 93, the entire charging device 40 can be uniformly cooled.
  • the supply flow path 94 and the discharge flow path 95 can be formed on the same side surface of the case 2. Therefore, since the distance between the supply flow path 94 and the discharge flow path 95 with respect to the sub-radiator 8 can be shortened, the cooling water can be supplied and discharged by the short circulation flow path 7.
  • the power module 20 and the charging device 40 are arranged on a single cooling water flow path 4.
  • the power module 20 operates when the vehicle travels, whereas the charging device 40 operates when the vehicle stops. Therefore, the power module 20 and the charging device 40 are not executed at the same time so that the temperature is high enough to require cooling. Therefore, the cooling water for cooling the charging device 40 is not already at a high temperature due to the cooling of the power module 20. Therefore, since the power module 20 and the charging device 40 can be cooled together by the cooling water flowing through the same cooling water flow path 4, the power conversion device 1 can be cooled with a simple configuration of the cooling water flow path 4.
  • the DC / DC converter 30 is also disposed on the same cooling water flow path 4 that cools the power module 20 and the charging device 40.
  • the DC / DC converter 30 operates simultaneously with the power module 20 and the charging device 40, but generates less heat than the power module 20 and the charging device 40. Therefore, even if the DC / DC converter 30 is arranged on the same cooling water flow path 4 that cools the power module 20 and the charging device 40, the cooling efficiency of the power conversion device 1 is not affected.
  • the cooling water channel 4 has a larger channel cross-sectional area in the portion for cooling the DC / DC converter 30 and the portion for cooling the charging device 40 than the portion for cooling the power module 20. Therefore, in the cooling water flow path 4, the flow rate of the cooling water in the portion for cooling the power module 20 is increased, and the flow rate of the cooling water in the portion for cooling the DC / DC converter 30 and the portion for cooling the charging device 40 is decreased. As a result, while reliably cooling the power module 20, it is possible to suppress an increase in pressure loss in a portion where the flow rate of the cooling water is slow. Therefore, when cooling a plurality of devices with the same cooling water, pressure loss can be suppressed while ensuring cooling performance.
  • the following first to fifth modifications may be used.
  • the capacitor module 10 is disposed on the cooling surface 2d of the case 2 and the DC / DC converter 30 is disposed thereon.
  • the capacitor module 10 corresponds to a low heat generating electric device.
  • the capacitor module cooling unit 99 (second cooling unit) that cools the capacitor module 10 corresponds to the low heat generating electric device cooling unit together with the charging device cooling unit 93.
  • both the DC / DC converter 30 and the capacitor module 10 may be arranged side by side on the cooling surface 2d of the case 2.
  • both the DC / DC converter 30 and the capacitor module 10 correspond to a low heat generating electric device
  • both the DC / DC converter cooling unit 92 and the capacitor module cooling unit 99 correspond to a low heat generating electric device cooling unit. .
  • another cooling surface 2f is formed on the back side of the cooling surface 2d of the case 2, the power module 20 and the DC / DC converter 30 are arranged on the cooling surface 2d, and the cooling surface
  • the charging device 40 is arranged on 2f.
  • the case 2 includes a lower cover 2g that is provided further below the lower case 2b and accommodates the charging device 40 and the DC / DC controller 50.
  • the power module 20 and the charging device 40 do not operate simultaneously. Further, the amount of heat generated during operation of the DC / DC converter 30 is smaller than the amount of heat generated during operation of the power module 20 and the charging device 40.
  • the power module cooling unit 91 that cools the power module 20 also serves as the charging device cooling unit 93 that cools the charging device 40, and has a channel cross-sectional area that is smaller than that of the DC / DC converter cooling unit 92. small.
  • the flow rate of the cooling water in the power module cooling unit 91 is set to a flow rate necessary for cooling the power module 20.
  • the second modification it is possible to reliably cool the power module 20 and the charging device 40 while suppressing an increase in pressure loss in a portion where the flow rate of cooling water is slow. Therefore, when cooling a plurality of devices with the same cooling water, pressure loss can be suppressed while ensuring cooling performance.
  • the DC / DC converter 30 instead of arranging the DC / DC converter 30 side by side with the power module 20 on the cooling surface 2d, the DC / DC converter 30 may be arranged side by side with the charging device 40 on the cooling surface 2f.
  • another cooling surface 2f is formed on the back side of the cooling surface 2d of the case 2, the power module 20 and the DC / DC converter 30 are arranged on the cooling surface 2d, and the cooling surface
  • the charging device 40 is arranged on 2f.
  • the case 2 includes a lower cover 2g that is provided further below the lower case 2b and accommodates the charging device 40 and the DC / DC controller 50.
  • the DC / DC converter cooling unit 92 also serves as the charging device cooling unit 93 that cools the charging device 40, and has a larger channel cross-sectional area than the power module cooling unit 91. Further, since the heat generation amount of the charging device 40 is larger than that of the DC / DC converter 30, the flow rate of the cooling water in the DC / DC converter cooling unit 92 is set to a flow rate necessary for cooling the charging device 40. Is done.
  • cooling power module 20 while cooling power module 20 reliably, it is possible to control the increase in the pressure loss in the part where the flow rate of cooling water is slow. Therefore, when cooling a plurality of devices with the same cooling water, pressure loss can be suppressed while ensuring cooling performance.
  • the cooling water channel 4 is formed such that the cooling water flowing in from the supply channel 94 is guided in a U shape and flows out from the discharge channel 95.
  • a power module cooling unit 91 that cools the power module 20 in order from the upstream
  • a capacitor module cooling unit 99 that cools the capacitor module 10
  • a DC / DC converter cooling unit 92 that cools the DC / DC converter 30
  • the charging device cooling part 93 which cools the charging device 40 is provided.
  • the channel cross-sectional area of the power module cooling unit 91 is the smallest, and the channel cross-sectional areas of the capacitor module cooling unit 99 and the DC / DC converter cooling unit 92 are the smallest. Further, the flow path cross-sectional area of the charging device cooling unit 93 is larger than that of the power module cooling unit 91 and smaller than that of the capacitor module cooling unit 99 and the DC / DC converter cooling unit 92.
  • the cooling water channel 4 is formed such that the cooling water flowing in from the supply channel 94 is guided linearly and flows out from the discharge channel 95.
  • a power module cooling unit 91 that cools the power module 20 in order from the upstream
  • a DC / DC converter cooling unit 92 that cools the DC / DC converter 30,
  • a charging device cooling unit 93 that cools the charging device 40.
  • ribs 96b and pins 96c for guiding cooling water to the DC / DC converter cooling unit 92 are provided.
  • the ribs 96b and the pins 96c correspond to the rectifying unit 98.
  • the cross-sectional area of the power module cooling section 91 is the smallest, and the cross-sectional area of the DC / DC converter cooling section 92 is the smallest. Further, the flow path cross-sectional area of the charging device cooling unit 93 is larger than that of the power module cooling unit 91 and smaller than that of the DC / DC converter cooling unit 92.
  • the power module 20 while the power module 20 is reliably cooled, it is possible to suppress an increase in pressure loss in a portion where the flow rate of the cooling water is slow. Therefore, when cooling a plurality of devices with the same cooling water, pressure loss can be suppressed while ensuring cooling performance.
  • a power conversion device mounted on an electric vehicle wherein the first power conversion device generates heat by converting electric power during driving of the electric vehicle, and generates heat at a lower temperature than the first power conversion device.
  • a low heat generating electrical device a case having an installation portion in which the first power conversion device and the low heat generating electrical device are installed, and a cooling medium flow path formed in the installation portion and through which the cooling medium flows.
  • the cooling medium flow path has a larger flow path cross-sectional area in the portion that cools the low-heat-generating electric device than in the portion that cools the first power conversion device.
  • the power conversion device according to (1) wherein the low heat generation electrical device is provided separately from the first power conversion device, converts a power to generate heat, and generates a power.
  • a power conversion device that is at least one of a smoothing capacitor for smoothing.
  • the cooling medium flow path cools the low heat generation electric device from a portion that cools the first power conversion device.
  • the power converter device which has a rectification
  • the cooling medium flow path includes a first power conversion device cooling unit that cools the first power conversion device, and A low heat generation electric device cooling section for converting a traveling direction of a cooling medium guided from the first power conversion device cooling section and cooling the low heat generation electric device, the first power conversion device cooling section, and the low heat generation electric device And a low-heat-generating electric device cooling section having a plurality of ribs that define a plurality of parallel flow paths, and the plurality of ribs are the first power conversion unit.
  • the power conversion device in which the length facing the connection flow path is increased as the distance from the device cooling unit increases.
  • a power conversion device that converts power between a power storage device and a load, wherein the first power conversion device converts DC power of the power storage device and AC power supplied to the load, and 1 Between the power conversion device and the power storage device, a smoothing capacitor for smoothing the power, and a DC voltage supplied from the power storage device are converted, or AC power supplied via an external connector is converted to DC power.
  • a second power conversion device for conversion, a case for housing the first power conversion device, the smoothing capacitor, and the second power conversion device; a cooling medium provided in the case; and the smoothing capacitor and the A cooling medium flow path that cools at least one of the second power conversion devices and the first power conversion device, and the cooling medium flow path includes the first power conversion device.
  • a first cooling unit that cools a chair; and a second cooling unit that cools at least one of the smoothing capacitor and the second power conversion device after cooling the first power conversion device.
  • the flow rate of the cooling medium in the unit is a power conversion device that is slower than the flow rate of the cooling medium in the first cooling unit.
  • the cooling medium flow path may be configured such that the cooling medium guided from the first cooling section to the second cooling section is the plurality of parallel flow paths.
  • the power converter device which further has the step part which guides toward the said parallel flow path near the said 1st cooling part.
  • the power conversion device according to any one of (6) to (10), wherein the second power conversion device includes a DC / DC converter that converts a DC voltage supplied from the power storage device.
  • the power conversion device further comprising a third cooling unit that cools the converter, and the cooling medium flow path cools the charging device after cooling the DC / DC converter.
  • the third cooling unit includes a plurality of ribs that define a plurality of parallel flow paths, and the plurality of parallel flow paths in the third cooling unit.
  • the parallel flow path upstream in the flow direction of the cooling medium is a deep groove flow path in which a cooling surface provided on a wall portion of the case that is in contact with the charging device protrudes into the case.
  • a power conversion device mounted on an electric vehicle wherein the first power conversion device generates heat by converting electric power during driving of the electric vehicle, and generates heat at a lower temperature than the first power conversion device.
  • a low heat generating electrical device a case having an installation portion in which the first power conversion device and the low heat generating electrical device are installed, and a cooling medium flow path formed in the installation portion and through which the cooling medium flows.
  • the cooling medium in the cooling medium flow path has a slower flow rate in the portion that cools the low-heat-generating electric device than in the portion that cools the first power conversion device, and the low-heating electric device Is a second power conversion device that is provided separately from the first power conversion device and generates heat by converting the power, or a smoothing capacitor that smoothes the power.

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Abstract

電力変換装置は、蓄電装置の直流電力と負荷に供給される交流電力とを変換するパワーモジュールと、外部コネクタを介して供給される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置に充電させる充電装置と、前記パワーモジュールと前記充電装置とを収容するケースと、前記ケースに設けられて冷却媒体が流通する冷却媒体流路と、を備え、前記パワーモジュールと前記充電装置とは、前記冷却媒体流路上に配置される。

Description

電力変換装置
 本発明は、電動自動車やハイブリッド自動車等に搭載される電力変換装置に関するものである。
 JP2013-209078Aには、電動自動車やハイブリッド自動車等にて、駆動用のモータジェネレータの上方に配置される電力変換装置が開示されている。この電力変換装置は、パワーモジュール基板を収納する収納ケースの上に配置されラジエータにて冷却された冷却液が循環することでパワーモジュール基板を冷却する冷却器を備える。
 しかしながら、JP2013-209078Aには、冷却器がパワーモジュール基板を冷却することについて記載されているだけで、パワーモジュール基板の冷却態様や他の部品との関係など冷却器の具体的な構成については記載されていない。
 本発明は、簡素な冷却媒体流路の構成で電力変換装置を冷却することを目的とする。
 本発明のある態様によれば、蓄電装置と負荷との間で電力を変換する電力変換装置は、前記蓄電装置の直流電力と前記負荷に供給される交流電力とを変換するパワーモジュールと、外部コネクタを介して供給される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置に充電させる充電装置と、前記パワーモジュールと前記充電装置とを収容するケースと、前記ケースに設けられて冷却媒体が流通する冷却媒体流路と、を備え、前記パワーモジュールと前記充電装置とは、前記冷却媒体流路上に配置される。前記パワーモジュールと前記充電装置との間にはDC/DCコンバータが設けられ、前記冷却媒体流路を流通する冷却媒体は、前記パワーモジュール、前記DC/DCコンバータ、前記充電装置の順に冷却する。また、前記パワーモジュールと前記充電装置との間にはコンデンサモジュールが設けられ、前記冷却媒体流路を流通する冷却媒体は、前記パワーモジュール、前記コンデンサモジュール、前記充電装置の順に冷却してもよい。また、前記コンデンサモジュールと前記充電装置と前記DC/DCコンバータとの少なくとも一つを含み作動時における発熱が前記パワーモジュールと比較して小さい低発熱電気デバイスを備え、前期冷却媒体流路は、前記パワーモジュールを冷却する部分と比較して前記低発熱電気デバイスを冷却する部分の方が流路断面積が大きく形成され、前記パワーモジュールを冷却した後に前記低発熱電気デバイスを冷却してもよい。
 上記態様では、パワーモジュールと充電装置とは、冷却媒体流路上に配置される。パワーモジュールは車両の走行時に動作するものであるのに対して、充電装置は車両の停止時に動作するものである。そのため、パワーモジュールと充電装置とが同時に動作して冷却が必要な程の高温になることはない。よって、同じ冷却媒体流路を流通する冷却媒体によってパワーモジュールと充電装置とを共に冷却することができる。したがって、簡素な冷却媒体流路の構成で電力変換装置を冷却することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の機能を説明するブロック図である。 図2は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成を説明する平面の断面図である。 図3は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成を説明する側面の断面図である。 図4は、冷却媒体の循環流路について説明する構成図である。 図5は、冷却媒体流路を説明する図であり、図3におけるV-V線に沿った断面の概略図である。 図6は、図5に示す冷却媒体流路の構成をより具体的に説明する図であり、図5の底面側から冷却媒体流路を見た図である。 図7は、冷却媒体流路を説明する図であり、図3におけるVII-VII線に沿った断面図である。 図8は、充電装置冷却部の構成を説明する図であり、図6におけるVIII-VIII線に沿った断面図である。 図9は、リブに形成されるねじ孔について説明する図であり、図6におけるIX-IX線に沿った断面図である。 図10は、本発明の実施形態の第1の変形例に係る電力変換装置の構成を説明する側面の断面図である。 図11は、本発明の実施形態の第2の変形例に係る電力変換装置の構成を説明する側面の断面図である。 図12は、本発明の実施形態の第3の変形例に係る電力変換装置の構成を説明する側面の断面図である。 図13は、本発明の実施形態の第4の変形例に係る電力変換装置の構成を説明する平面の断面図である。 図14は、本発明の実施形態の第5の変形例に係る電力変換装置の冷却媒体流路の構成を説明する平面の断面図である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電力変換装置1について説明する。
 まず、図1から図3を参照して、電力変換装置1の全体構成について説明する。
 図1に示すように、電力変換装置1は、電動自動車又はプラグインハイブリッド自動車(電動車両)に設けられ、バッテリ(蓄電装置)5の直流電力を回転電機としてのモータジェネレータ(負荷)6の駆動に適した交流電力に変換する。モータジェネレータ6は、電力変換装置1から供給される電力により駆動される。
 電力変換装置1は、モータジェネレータ6の回生電力(交流電力)を直流電力に変換して、バッテリ5を充電する。また、電力変換装置1は、車両に設けられる充電用の外部コネクタ(図示省略)から急速充電コネクタ63又は普通充電コネクタ81を介して電力が供給されることで、バッテリ5を充電する。
 バッテリ5は、例えばリチウムイオン二次電池で構成される。バッテリ5は、電力変換装置1に直流電力を供給し、電力変換装置1から供給される直流電力により充電される。バッテリ5の電圧は、例えば240V~400Vの間で変動し、それよりも高い電圧が入力されることで充電される。
 モータジェネレータ6は、例えば永久磁石同期電動機で構成される。モータジェネレータ6は、電力変換装置1から供給される交流電力によって駆動される。モータジェネレータ6は、車両を走行させるときに車両の駆動輪(図示省略)を回転駆動する。モータジェネレータ6は、車両が減速するときには発電機として機能し、回生電力を発生する。
 図2及び図3に示すように、電力変換装置1は、底部(設置部)2cを有する箱型のケース2を備える。電力変換装置1は、ケース2内に、コンデンサモジュール(平滑コンデンサ)10,パワーモジュール20,DC/DCコンバータ30,充電装置40,充電・DC/DCコントローラ50,及びインバータコントローラ70を備える。これらの各部は、バスバー又は配線により電気的に接続される。
 図3に示すように、ケース2は、上面が開口する下ケース2bと、下ケース2bの開口部を閉塞する上ケース2aと、によって構成される。下ケース2b内には、パワーモジュール20,DC/DCコンバータ30,及び充電装置40が底部2cの冷却面2dに当接するように設けられる。
 下ケース2bは、冷却水流路(冷却媒体流路)4を有する。冷却水流路4には、冷却水(冷却媒体)が流通する。冷却水流路4は、底部2cの内部に形成される。冷却水流路4を流通する冷却水は、冷却水流路4の直上の冷却面2dに載置されるパワーモジュール20,DC/DCコンバータ30,及び充電装置40を冷却する。冷却水流路4については、後で図4から図9を参照して詳細に説明する。
 下ケース2bの底部2cの外面は、モータジェネレータ6に臨む。下ケース2bの底部2cは、後述する出力バスバー(バスバーモジュール)24が挿通する貫通孔3を有する。貫通孔3は、下ケース2bにおける冷却水流路4が形成される領域の外に形成される。よって、冷却水流路4が形成される領域内に貫通孔3を形成する場合と比較して、貫通孔3のためにシール等を設ける必要がないので、下ケース2bを小型化できると共に、冷却水の密封性を確保できる。
 コンデンサモジュール10は、DC/DCコンバータ30の上方を跨ぐように下ケース2bに取り付けられる。図3では、下ケース2bに取り付けられるコンデンサモジュール10の脚部は省略して示している。コンデンサモジュール10は、複数のコンデンサ素子によって構成される。コンデンサモジュール10は、例えばバッテリ5から供給される直流電力の電圧やモータジェネレータ6からパワーモジュール20を介して回生される回生電力の電圧を平滑化する。このように、コンデンサモジュール10は、電圧を平滑化することで、ノイズの除去や電圧変動の抑制を行う。コンデンサモジュール10は、第1バスバー11,第2バスバー12,及び電力配線13を備える。
 コンデンサモジュール10の周囲には、パワーモジュール20,DC/DCコンバータ30,及び充電装置40が配置される。具体的には、コンデンサモジュール10は、ケース2の内部において、パワーモジュール20と充電装置40との間に配置される。コンデンサモジュール10はDC/DCコンバータ30に積層され、コンデンサモジュール10の下方側にDC/DCコンバータ30が配置される。充電装置40は充電・DC/DCコントローラ50に積層され、充電・DC/DCコントローラ50の下方側に充電装置40が配置される。
 第1バスバー11は、コンデンサモジュール10の一方の側面から側方に突出し、パワーモジュール20に接続される。第1バスバー11には、パワーモジュール20が直接螺合等によって接続される。第2バスバー12は、DC/DCコンバータ30,リレー61,バッテリ5,及び電動コンプレッサ(図示省略)に接続される(図1参照)。電力配線13は、充電装置40に接続される。第1バスバー11,第2バスバー12,及び電力配線13は、コンデンサモジュール10の内部にて、正極と負極とを共用する。
 第2バスバー12は、コンデンサモジュール10の底面から下方に突出する。第2バスバー12は、コンデンサモジュール10の下方に積層して配置されるDC/DCコンバータ30に直接螺合により接続される。第2バスバー12は、正側リレー61a及び負側リレー61bに接続される。
 図2に示すように、第2バスバー12は、バッテリ5に接続されるバッテリ側コネクタ51と、電動コンプレッサに接続されるコンプレッサ側コネクタ52と、に、バスバー14を介して接続される。
 コンデンサモジュール10における第1バスバー11の反対の側面からは、電力配線13が側方に引き出される。電力配線13は、可撓性を有する柔軟なケーブルであり、充電装置40に接続される。充電装置40は、普通充電コネクタ81にバスバー41を介して接続される。
 信号線コネクタ65は、DC/DCコンバータ30,充電装置40,充電・DC/DCコントローラ50,及びインバータコントローラ70に接続される信号線55を、ケース2の外部との間で接続可能にする。
 信号線55は、信号線コネクタ65と充電・DC/DCコントローラ50とを接続する。信号線55は、充電・DC/DCコントローラ50からリレーコントローラ60に至る信号線62と同梱されて、コンデンサモジュール10の上面を通過して充電・DC/DCコントローラ50のコネクタ56に接続される。コンデンサモジュール10の上面には、信号線55及び信号線62を支持する複数のガイド部58が形成される。
 パワーモジュール20は、複数のパワー素子(図示省略)を有する。パワーモジュール20は、パワー素子のON/OFFを制御することにより、バッテリ5の直流電力とモータジェネレータ6の交流電力とを相互に変換する。複数のパワー素子は、パワーモジュール20に設けられるドライバ基板21によってON/OFFが制御される。パワーモジュール20の上面には、ドライバ基板21が積層される。ドライバ基板21の上方には、インバータコントローラ70とリレーコントローラ60とが配置される。
 パワーモジュール20は、コンデンサモジュール10の第1バスバー11に接続される。第1バスバー11は、正極と負極とを一対とする3組のバスバーからなる。パワーモジュール20には、U相、V相、W相からなる3相の出力バスバー24が接続される。
 図3に示すように、出力バスバー24は、パワーモジュール20に接続されるパワーモジュール端子25と、モータジェネレータ6に接続されるモータ端子(負荷端子)26と、出力バスバー24の電流を検出する電流センサ22と、を有する。出力バスバー24は、パワーモジュール20における第1バスバー11の反対の側面に接続される。出力バスバー24は、パワーモジュール20のU相、V相、W相それぞれに直接接続され、モータジェネレータ6に3相の交流電力を出力する。
 出力バスバー24において、パワーモジュール端子25とモータ端子26とは、互いに交差する方向に形成される。具体的には、モータ端子26は、出力バスバー24の下方に配設されるモータジェネレータ6に接続される。パワーモジュール端子25は、出力バスバー24の側方に配設されるパワーモジュール20に接続される。よって、モータ端子26は、パワーモジュール端子25に対して直角に交差するように形成される。
 出力バスバー24は、ケース2に収容される。モータ端子26の先端は、ケース2の底部2cの貫通孔3を挿通して外部に露出する。これにより、モータ端子26がハーネス等(図示省略)を介してモータジェネレータ6に接続可能になる。
 このように、パワーモジュール20と出力バスバー24とを収容するケース2は、出力バスバー24が挿通する貫通孔3を有するので、上ケース2aが取り外されたケース2にパワーモジュール20と出力バスバー24とを組み付けるだけで、出力バスバー24が貫通孔3を挿通してケース2から突出する。したがって、ケース2を反転させる必要がないので、電力変換装置1の組み立ての際の作業性を向上させることができる。
 図1に示すように、インバータコントローラ70は、車両のコントローラ(図示省略)からの指示及び電流センサ22からのU相,V相,W相の電流の検出結果に基づいて、パワーモジュール20を動作させる信号をドライバ基板21に出力する。ドライバ基板21は、インバータコントローラ70からの信号に基づいて、パワーモジュール20を制御する。これらのインバータコントローラ70,ドライバ基板21,パワーモジュール20,及びコンデンサモジュール10によって、直流電力と交流電力とを相互に変換するインバータモジュールが構成される。
 図2に示すように、DC/DCコンバータ30は、パワーモジュール20を挟んで出力バスバー24と対向して設けられる。DC/DCコンバータ30は、バスバー31を介して車両側コネクタ82に接続される。車両側コネクタ82には、車両の各部にDC/DCコンバータ30が出力する直流電源を供給するハーネス等が接続される。
 DC/DCコンバータ30は、車両駆動時(パワーモジュール20の駆動時)や停止時に、バッテリ5から供給される直流電力の電圧を変換して、他の機器へと供給する。DC/DCコンバータ30は、バッテリ5の直流電力(例えば400V)を12Vの直流電力に降圧する。降圧された直流電力は、車両に設けられるコントローラや、照明,ファン等の電源として供給される。DC/DCコンバータ30は、第2バスバー12を介してコンデンサモジュール10及びバッテリ5に接続される。
 充電装置40は、DC/DCコンバータ30を挟んでパワーモジュール20と対向して設けられる。充電装置40は、車両に設けられる充電用の外部コネクタから普通充電コネクタ81を介して供給される商用電源(例えば交流100Vや200V)を直流電力(例えば500V)に変換する。充電装置40により変換された直流電力は、電力配線13からコンデンサモジュール10を介してバッテリ5に供給される。これによりバッテリ5が充電される。
 充電・DC/DCコントローラ50は、電力変換装置1によるモータジェネレータ6の駆動及びバッテリ5の充電を制御する。具体的には、充電・DC/DCコントローラ50は、車両のコントローラからの指示に基づいて、充電装置40による普通充電コネクタ81を介したバッテリ5の充電と、急速充電コネクタ63を介したバッテリ5の充電と、モータジェネレータ6の駆動と、を制御する。
 リレーコントローラ60は、充電・DC/DCコントローラ50によって制御され、リレー61の断続を制御する。リレー61は、正側リレー61aと負側リレー61bとによって構成される。リレー61は、車両に設けられる充電用の外部コネクタが急速充電コネクタ63を介して接続された場合に接続され、急速充電コネクタ63から供給される直流電力(例えば500V)を第2バスバー12へと供給する。供給された直流電力によりバッテリ5が充電される。
 以上のように構成される電力変換装置1では、パワーモジュール20,DC/DCコンバータ30,及び充電装置40が、コンデンサモジュール10に隣接して配置され、第1バスバー11,第2バスバー12,及び電力配線13によりそれぞれ接続される。よって、パワーモジュール20,DC/DCコンバータ30,及び充電装置40とコンデンサモジュール10とのそれぞれの距離を短くできる。したがって、直流電力の経路での抵抗(R[Ω])やインダクタンス(L[H])を小さくすることができ、電力の損失を少なくすることができる。
 また、コンデンサモジュール10は、発熱量が多いパワーモジュール20と充電装置40との間に配置される。よって、パワーモジュール20と充電装置40とで互いに熱による影響を与えることを抑制できる。特に、パワーモジュール20の動作(モータジェネレータ6の力行及び回生)と、充電装置40の動作(普通充電コネクタ81を介して接続される外部コネクタからのバッテリ5の充電)と、は同時に実行されることがないので、これらの間における熱による影響を排除することができる。
 次に、図4から図9を参照して冷却水流路4の具体的な構成について説明する。
 図4に示すように、冷却水流路4からは、後述する排出流路95を介して循環流路7に冷却水が排出される。循環流路7に排出された冷却水は、車両の最前部に配設されるサブラジエータ8によって冷却される。サブラジエータ8によって冷却された冷却水は、供給流路94を介して冷却水流路4に供給される。循環流路7におけるサブラジエータ8と供給流路94との間には、循環流路7及び冷却水流路4に冷却水を循環させるウォーターポンプ9が設けられる。
 図5及び図6に示すように、冷却水流路4は、パワーモジュール20に沿って形成されるパワーモジュール冷却部(第1冷却部)91と、DC/DCコンバータ30に沿って形成されるDC/DCコンバータ冷却部(第2冷却部)92と、充電装置40に沿って形成される充電装置冷却部(第3冷却部)93と、を有する。ここでは、パワーモジュール20が、第1電力変換デバイスに該当し、DC/DCコンバータ30及び充電装置40が第2電力変換デバイスに該当する。また、第2電力変換デバイス及びコンデンサモジュール10が、低発熱電気デバイスに該当する。また、パワーモジュール冷却部91が、第1電力変換デバイス冷却部に該当し、DC/DCコンバータ冷却部92及び充電装置冷却部93が、低発熱電気デバイス冷却部に該当する。
 また、冷却水流路4は、パワーモジュール冷却部91とDC/DCコンバータ冷却部92とを接続する第1接続部(接続流路)96と、DC/DCコンバータ冷却部92と充電装置冷却部93とを接続する第2接続部97と、を有する。パワーモジュール冷却部91とDC/DCコンバータ冷却部92と充電装置冷却部93とは、第1接続部96及び第2接続部97を介して冷却水流路4に直列に配列される。
 ケース2には、パワーモジュール冷却部91に外部から冷却水を供給する供給流路94と、充電装置冷却部93から外部に冷却水を排出する排出流路95と、が設けられる。電力変換装置1は、供給流路94と排出流路95とが車両の前方を向くように配置される。これにより、サブラジエータ8(図4参照)と冷却水流路4との距離を最短にすることができる。
 冷却水流路4を流通する冷却水は、供給流路94から供給され、パワーモジュール20を冷却して、DC/DCコンバータ30を冷却して、充電装置40を冷却した後に、排出流路95から外部へと排出される。このように、冷却水流路4は、供給流路94と排出流路95との間に直列に配列される単一の流路である。
 冷却水流路4は、パワーモジュール20を冷却するパワーモジュール冷却部91と比較して、DC/DCコンバータ30を冷却するDC/DCコンバータ冷却部92及び充電装置40を冷却する充電装置冷却部93の方が流路断面積(冷却水の流れ方向と直交する断面積)が大きくなるように形成される。即ち、DC/DCコンバータ冷却部92及び充電装置冷却部93における冷却水の流速は、パワーモジュール冷却部91における冷却水の流速と比較して遅い。なお、流路断面積は、冷却水の流れ方向に直交する断面の面積であり、流路断面積を大きくする手法としては、例えば、流路の幅や深さを大きくすることが挙げられる。
 このように、冷却水流路4は、パワーモジュール20を冷却する部分と比較してDC/DCコンバータ30を冷却する部分及び充電装置40を冷却する部分の方が流路断面積が大きい。そのため、冷却水流路4では、パワーモジュール20を冷却する部分の冷却水の流速は速くなり、DC/DCコンバータ30を冷却する部分及び充電装置40を冷却する部分の冷却水の流速は遅くなる。その結果、パワーモジュール20を確実に冷却する一方で、冷却水の流速が遅い部分における圧力損失の増加を抑制することが可能である。したがって、複数のデバイスを同一の冷却水で冷却する場合に、冷却性能を確保しつつ圧力損失を抑制することができる。
 ここで、DC/DCコンバータ30は、パワーモジュール20及び充電装置40と同時に動作しうるものである。具体的には、パワーモジュール20が動作しているときには、DC/DCコンバータ30は、車両に設けられるコントローラや、照明,ファン等に12V直流電源を供給する。充電装置40が動作しているときにも同様に、DC/DCコンバータ30は、車両に設けられるコントローラや、照明,ファン等に12V直流電源を供給する。
 しかしながら、DC/DCコンバータ30は、パワーモジュール20や充電装置40と比較すると発熱量が小さい。よって、パワーモジュール20と充電装置40とを冷却する単一の冷却水流路4上にDC/DCコンバータ30が配置されても、電力変換装置1の冷却効率への影響はない。即ち、DC/DCコンバータ30は、パワーモジュール20や充電装置40と比較して低温に発熱する。そこで、本実施形態では、DC/DCコンバータ30を冷却する部分の冷却水の流速をあえて一番遅くして、複数の機器を冷却することに伴う圧力損失の増加を抑制するようにした。これにより、ウォーターポンプ9の出力増加(大型化)を抑制することができる。
 また、同じ冷却水流路4を流通する冷却水によってパワーモジュール20とDC/DCコンバータ30と充電装置40とを冷却することができるので、冷却水流路4に冷却水を導くために単一の循環流路7を設ければよい。よって、パワーモジュール20とDC/DCコンバータ30と充電装置40とのそれぞれに冷却水を導くための流路を個別に設ける必要はない。
 また、パワーモジュール20と充電装置40とは、単一の冷却水流路4上に配置される。しかしながら、パワーモジュール20は車両の走行時(モータジェネレータ6の駆動中)に動作するものであるのに対して、充電装置40は車両の停止時に動作するものである。そのため、パワーモジュール20と充電装置40とが同時に実行されて冷却が必要な程の高温になることはない。よって、充電装置40を冷却する冷却水がパワーモジュール20の冷却によって既に高温になっていることはない。したがって、同じ冷却水流路4を流通する冷却水によってパワーモジュール20と充電装置40とを共に冷却することができるため、単一の循環流路7で電力変換装置1の熱を放熱することができ、冷却水流路4の構成を簡素化することができる。
 ここで、パワーモジュール20と充電装置40を比較すると、充電装置40の方が低温に発熱するため、冷却水流路4において、パワーモジュール冷却部91と比較して充電装置冷却部93の流速が遅くなるようにしている。これにより、圧力損失の増加を抑制される。本実施形態では、パワーモジュール冷却部91,充電装置冷却部93,DC/DCコンバータ冷却部92の順に流路断面積が大きくなり、各々を流れる冷却水の流速は遅くなる。
 以下、パワーモジュール冷却部91,DC/DCコンバータ冷却部92,及び充電装置冷却部93について各々詳細に説明する。
 図7に示すように、パワーモジュール冷却部91は、パワーモジュール20に臨む面が開口して形成され流通する冷却水によってパワーモジュール20を直接冷却する上部冷却部91aと、供給流路94から供給される冷却水を上方の上部冷却部91aに導く上昇接続部91bと、上部冷却部91aを流通した冷却水を下方のDC/DCコンバータ冷却部92に導く下降接続部91cと、を有する。ここで、パワーモジュール冷却部91の流路断面積は、パワーモジュール20を冷却するための冷却水が流れる流路の断面積であり、上部冷却部91aの断面積である。
 図5及び図6に示すように、供給流路94の流路面積はパワーモジュール冷却部91の流路面積と比較して小さい。しかしながら、供給流路94から供給された冷却水は、上昇接続部91bの壁部にぶつかって上昇する際に、パワーモジュール冷却部91の幅方向(図5及び図6では左右方向)いっぱいに拡がる。よって、上昇接続部91bが設けられることで、上部冷却部91aの一部に冷却水が偏ることが防止されるので、パワーモジュール20全体を満遍なく冷却することができる。
 図7に示すように、パワーモジュール20の下面には、複数の放熱ピン(放熱フィン)からなるヒートシンク20aが突設される。上部冷却部91aを流通する冷却水は、パワーモジュール20の下面とヒートシンク20aとに接触して、パワーモジュール20を直接冷却する。また、パワーモジュール冷却部91には、供給流路94から導かれた冷却水が最初に供給される。よって、パワーモジュール冷却部91には、冷却水流路4の中で最も低温の状態で冷却水が流通する。これにより、電力変換装置1の中でも最も発熱量の大きなパワーモジュール20を効率的に冷却することができる。
 図5及び図6に示すように、パワーモジュール冷却部91からDC/DCコンバータ冷却部92に導かれる冷却水の進行方向は、第1接続部96を介して変換されて逆方向に折り返される。これにより、パワーモジュール冷却部91における冷却水の流れ方向とDC/DCコンバータ冷却部92における冷却水の流れ方向とは、互いに対向する向きになる。
 DC/DCコンバータ冷却部92は、冷却水の流れ方向に沿って形成される複数(6つ)のリブ92aによって複数(7つ)の並列流路92bに区画される。ここで、DC/DCコンバータ冷却部92の流路断面積は、DC/DCコンバータ30を冷却するための冷却水が流れる流路の断面積であり、すべての並列流路92bの断面積の合計である。
 リブ92aは、パワーモジュール冷却部91からの距離が大きいものほど第1接続部96に臨む長さが長く形成される。これにより、例えば手前側の並列流路92bのみに冷却水が導かれるなど冷却水が偏ることが防止され、すべての並列流路92bに冷却水を導くことができる。即ち、リブ92aにおいて第1接続部96に臨む部分が、後述する段部96aと共に、DC/DCコンバータ冷却部92に均等に冷却水を導く整流部98を構成している。
 第1接続部96には、パワーモジュール冷却部91からDC/DCコンバータ冷却部92に導かれる冷却水を複数の並列流路92bのうちパワーモジュール冷却部91に近い並列流路92bに向けて案内する段部96aが設けられる。これにより、DC/DCコンバータ冷却部92内で冷却水が奥側に偏ることが防止される。また、リブ92aのうち少なくとも一つは、並列流路92bに突出して流路断面積を小さくする突出部92cを有する。これにより、DC/DCコンバータ30内で冷却水が偏ることが更に防止されるので、DC/DCコンバータ30全体を満遍なく冷却することができる。
 なお、本実施形態では、突出部92cは、複数の並列流路92bのうち冷却水が導かれやすい並列流路92bに設けられる。本実施形態では、突出部92cは、冷却水の流れ方向の最も手前の並列流路92bと最も奥から2番目の並列流路92bとにそれぞれ設けられる。突出部92cが設けられる位置は、複数の並列流路92bにおける冷却水の流れの偏りに応じて適宜設定される。
 図9に示すように、リブ92aには、ケース2内の部品を締結するためのねじ孔2eが形成される。これにより、冷却水流路4が設けられる分だけケース2の底部2cの肉厚が薄くなっていても、ねじ孔2eの長さを充分に確保することが可能である。なお、ねじ孔2eは、図6に示す位置に限らず、ケース2内の部品の配置に応じて、DC/DCコンバータ冷却部92のリブ92aの他の位置や、後述する充電装置冷却部93のリブ93c,93fが設けられる位置に形成される。
 図5及び図6に示すように、充電装置冷却部93は、DC/DCコンバータ冷却部92から充電装置冷却部93に導かれる冷却水の進行方向を、第2接続部97を介して変換して逆方向に折り返す第1流路部93aと、第1流路部93aから排出流路95に向けて更に逆方向に折り返す第2流路部93bと、を有する。そのため、DC/DCコンバータ冷却部92における冷却水の流れ方向と第1流路部93aにおける冷却水の流れ方向とは、互いに対向する向きになる。また、第1流路部93aにおける冷却水の流れ方向と第2流路部93bにおける冷却水の流れ方向とは、互いに対向する向きになる。このように、冷却水の進行方向を折り返すことで、冷却面2dの限られた面積の中で、冷却水が各部材を冷却するための面積が占める割合を大きくすることができ、流路長さを長くすることができる。ここで、充電装置冷却部93の流路断面積は、充電装置40を冷却するための冷却水が流れる流路の断面積であり、第1流路部93a又は第2流路部93bの断面積である。
 第1流路部93aと第2流路部93bとは、充電装置40上に実装される発熱量の大きな電子部品40a(図8参照)の配列に沿ってそれぞれ形成される。第1流路部93aは、冷却水の流れ方向に沿って形成される複数(2つ)のリブ93cによって複数(3つ)の並列流路93dに区画される。第2流路部93bも同様に、冷却水の流れ方向に沿って形成される複数(3つ)のリブ93fによって複数(4つ)の並列流路93gに区画される。これにより、充電装置冷却部93内で冷却水が偏ることが防止されるので、充電装置40全体を満遍なく冷却することができる。
 第1流路部93aにおける複数の並列流路93dのうち冷却水の流れ方向の最も上流の並列流路93dは、ケース2の冷却面2dをケース2内に突出させる深溝流路93eである。同様に、第2流路部93bにおける複数の並列流路93gのうち冷却水の流れ方向の最も下流の並列流路93gは、ケース2の冷却面2dをケース2内に突出させる深溝流路93hである。このように深溝流路93e,93hが設けられることによって、充電装置40の高い位置にある電子部品40b(図8参照)の近傍に冷却水を流し、電子部品40bを冷却することができる。
 また、第2接続部97には、DC/DCコンバータ冷却部92から充電装置冷却部93に導かれる冷却水を第1流路部93aの深溝流路93eに向けて案内する段部97aが設けられる。これにより、充電装置冷却部93内で冷却水が偏ることが更に防止されるので、充電装置40全体を満遍なく冷却することができる。
 また、第1流路部93aから第2流路部93bが逆方向に折り返されるので、供給流路94と排出流路95とを、ケース2の同一の側面に形成することができる。よって、供給流路94と排出流路95とのサブラジエータ8に対する距離を短くできるので、冷却水の供給と排出とを短い循環流路7で行うことができる。
 以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
 パワーモジュール20と充電装置40とは、単一の冷却水流路4上に配置される。しかしながら、パワーモジュール20は車両の走行時に動作するものであるのに対して、充電装置40は車両の停止時に動作するものである。そのため、パワーモジュール20と充電装置40とが同時に実行されて冷却が必要な程の高温になることはない。よって、充電装置40を冷却する冷却水がパワーモジュール20の冷却によって既に高温になっていることはない。したがって、同じ冷却水流路4を流通する冷却水によってパワーモジュール20と充電装置40とを共に冷却することができるため、簡素な冷却水流路4の構成で電力変換装置1を冷却することができる。
 また、DC/DCコンバータ30も、パワーモジュール20と充電装置40とを冷却するのと同じ冷却水流路4上に配置される。DC/DCコンバータ30は、パワーモジュール20や充電装置40と同時に動作するものであるが、パワーモジュール20や充電装置40と比較すると発熱量が小さい。よって、パワーモジュール20と充電装置40とを冷却するのと同じ冷却水流路4上にDC/DCコンバータ30が配置されても、電力変換装置1の冷却効率への影響はない。
 また、冷却水流路4は、パワーモジュール20を冷却する部分と比較してDC/DCコンバータ30を冷却する部分及び充電装置40を冷却する部分の方が流路断面積が大きい。そのため、冷却水流路4では、パワーモジュール20を冷却する部分の冷却水の流速は速くなり、DC/DCコンバータ30を冷却する部分及び充電装置40を冷却する部分の冷却水の流速は遅くなる。その結果、パワーモジュール20を確実に冷却する一方で、冷却水の流速が遅い部分における圧力損失の増加を抑制することが可能である。したがって、複数のデバイスを同一の冷却水で冷却する場合に、冷却性能を確保しつつ圧力損失を抑制することができる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 例えば、上記実施形態におけるパワーモジュール20,DC/DCコンバータ30,充電装置40,コンデンサモジュール10の配置態様に代えて、以下に示す第1から第5の変形例のようにしてもよい。
 図10に示す第1の変形例では、ケース2の冷却面2d上にコンデンサモジュール10を配置し、その上にDC/DCコンバータ30を配置している。この場合、コンデンサモジュール10が、低発熱電気装置に該当する。また、コンデンサモジュール10を冷却するコンデンサモジュール冷却部99(第2冷却部)が、充電装置冷却部93と共に低発熱電気装置冷却部に該当する。
 また、ケース2の冷却面2d上にDC/DCコンバータ30とコンデンサモジュール10とを並べて配置してもよい。この場合、DC/DCコンバータ30とコンデンサモジュール10とが、共に低発熱電気装置に該当し、DC/DCコンバータ冷却部92とコンデンサモジュール冷却部99とが、共に低発熱電気装置冷却部に該当する。
 以上より、第1の変形例によれば、上記実施形態と同様に、パワーモジュール20を確実に冷却する一方で、冷却水の流速が遅い部分における圧力損失の増加を抑制することが可能である。したがって、複数のデバイスを同一の冷却水で冷却する場合に、冷却性能を確保しつつ圧力損失を抑制することができる。
 図11に示す第2の変形例では、ケース2の冷却面2dの裏側に他の冷却面2fを形成し、冷却面2d上にパワーモジュール20とDC/DCコンバータ30とを配置し、冷却面2f上に充電装置40を配置している。また、ケース2は、下ケース2bの更に下側に設けられて充電装置40及びDC/DCコントローラ50を収容する下カバー2gを有する。
 ここで、上述したように、パワーモジュール20と充電装置40とは同時に動作するものではない。また、DC/DCコンバータ30の動作中の発熱量は、パワーモジュール20と充電装置40との動作中の発熱量と比較して小さい。この変形例では、パワーモジュール20を冷却するパワーモジュール冷却部91は、充電装置40を冷却する充電装置冷却部93を兼ねており、DC/DCコンバータ冷却部92と比較して流路断面積が小さい。また、パワーモジュール20の発熱量は、充電装置40と比較して大きいので、パワーモジュール冷却部91内の冷却水の流速は、パワーモジュール20を冷却するために必要な流速に設定される。
 以上より、第2の変形例によれば、パワーモジュール20と充電装置40とを確実に冷却する一方で、冷却水の流速が遅い部分における圧力損失の増加を抑制することが可能である。したがって、複数のデバイスを同一の冷却水で冷却する場合に、冷却性能を確保しつつ圧力損失を抑制することができる。なお、DC/DCコンバータ30を、冷却面2d上にパワーモジュール20と並べて配置するのに代えて、冷却面2f上に充電装置40と並べて配置してもよい。
 図12に示す第3の変形例では、ケース2の冷却面2dの裏側に他の冷却面2fを形成し、冷却面2d上にパワーモジュール20とDC/DCコンバータ30とを配置し、冷却面2f上に充電装置40を配置している。また、ケース2は、下ケース2bの更に下側に設けられて充電装置40及びDC/DCコントローラ50を収容する下カバー2gを有する。
 この変形例では、DC/DCコンバータ冷却部92は、充電装置40を冷却する充電装置冷却部93を兼ねており、パワーモジュール冷却部91と比較して流路断面積が大きい。また、充電装置40の発熱量は、DC/DCコンバータ30と比較して大きいので、DC/DCコンバータ冷却部92内の冷却水の流速は、充電装置40を冷却するために必要な流速に設定される。
 以上より、第3の変形例によれば、パワーモジュール20を確実に冷却する一方で、冷却水の流速が遅い部分における圧力損失の増加を抑制することが可能である。したがって、複数のデバイスを同一の冷却水で冷却する場合に、冷却性能を確保しつつ圧力損失を抑制することができる。
 図13に示す第4の変形例では、冷却水流路4は、供給流路94から流入した冷却水がU字状に導かれて排出流路95から流出するように形成される。冷却水流路4には、上流から順にパワーモジュール20を冷却するパワーモジュール冷却部91,コンデンサモジュール10を冷却するコンデンサモジュール冷却部99,DC/DCコンバータ30を冷却するDC/DCコンバータ冷却部92,及び充電装置40を冷却する充電装置冷却部93が設けられる。
 この変形例では、パワーモジュール冷却部91の流路断面積が最も小さく、コンデンサモジュール冷却部99及びDC/DCコンバータ冷却部92の流路断面積が最も小さい。また、充電装置冷却部93の流路断面積は、パワーモジュール冷却部91と比較して大きく、コンデンサモジュール冷却部99及びDC/DCコンバータ冷却部92と比較して小さい。
 以上より、第4の変形例によれば、パワーモジュール20を確実に冷却する一方で、冷却水の流速が遅い部分における圧力損失の増加を抑制することが可能である。したがって、複数のデバイスを同一の冷却水で冷却する場合に、冷却性能を確保しつつ圧力損失を抑制することができる。
 図14に示す第5の変形例では、冷却水流路4は、供給流路94から流入した冷却水が直線状に導かれて排出流路95から流出するように形成される。冷却水流路4には、上流から順にパワーモジュール20を冷却するパワーモジュール冷却部91,DC/DCコンバータ30を冷却するDC/DCコンバータ冷却部92,及び充電装置40を冷却する充電装置冷却部93が設けられる。
 パワーモジュール冷却部91とDC/DCコンバータ冷却部92との間には、冷却水をDC/DCコンバータ冷却部92に均等に導くためのリブ96b及びピン96cが設けられる。これらのリブ96b及びピン96cが、整流部98に該当する。
 この変形例では、パワーモジュール冷却部91の流路断面積が最も小さく、DC/DCコンバータ冷却部92の流路断面積が最も小さい。また、充電装置冷却部93の流路断面積は、パワーモジュール冷却部91と比較して大きく、DC/DCコンバータ冷却部92と比較して小さい。
 以上より、第5の変形例によれば、パワーモジュール20を確実に冷却する一方で、冷却水の流速が遅い部分における圧力損失の増加を抑制することが可能である。したがって、複数のデバイスを同一の冷却水で冷却する場合に、冷却性能を確保しつつ圧力損失を抑制することができる。
 なお、請求の範囲に記載した以外の本発明の代表的なものとして、次のものがあげられる。
 (1)電動車両に搭載される電力変換装置であって、前記電動車両の駆動中に電力を変換して発熱する第1電力変換デバイスと、前記第1電力変換デバイスと比較して低温に発熱する低発熱電気デバイスと、前記第1電力変換デバイスと前記低発熱電気デバイスとが設置される設置部を有するケースと、前記設置部の内部に形成されて冷却媒体が流通する冷却媒体流路と、を備え、前記冷却媒体流路は、前記第1電力変換デバイスを冷却する部分と比較して前記低発熱電気デバイスを冷却する部分の方が流路断面積が大きい電力変換装置。
 (2)(1)に記載の電力変換装置であって、前記低発熱電気デバイスは、前記第1電力変換デバイスとは別途設けられて電力を変換して発熱する第2電力変換デバイスと、電力を平滑化する平滑コンデンサと、の少なくともいずれか一方である電力変換装置。
 (3)(1)又は(2)に記載の電力変換装置であって、前記冷却媒体流路は、冷却媒体が前記第1電力変換デバイスを冷却した後に前記低発熱電気デバイスを冷却するように形成される電力変換装置。
 (4)(1)から(3)のいずれか一つに記載の電力変換装置であって、前記冷却媒体流路は、前記第1電力変換デバイスを冷却する部分から前記低発熱電気デバイスを冷却する部分に均等に冷却媒体を導くように形成される整流部を有する電力変換装置。
 (5)(1)から(3)のいずれか一つに記載の電力変換装置であって、前記冷却媒体流路は、前記第1電力変換デバイスを冷却する第1電力変換デバイス冷却部と、前記第1電力変換デバイス冷却部から導かれる冷却媒体の進行方向を変換すると共に前記低発熱電気デバイスを冷却する低発熱電気デバイス冷却部と、前記第1電力変換デバイス冷却部と前記低発熱電気デバイス冷却部とを接続する接続流路と、を有し、前記低発熱電気デバイス冷却部は、複数の並列流路を区画する複数のリブを有し、前記複数のリブは、前記第1電力変換デバイス冷却部からの距離が大きいほど前記接続流路に臨む長さが長く形成される電力変換装置。
 (6)蓄電装置と負荷との間で電力を変換する電力変換装置であって、前記蓄電装置の直流電力と前記負荷に供給される交流電力とを変換する第1電力変換デバイスと、前記第1電力変換デバイスと前記蓄電装置の間で、電力を平滑化する平滑コンデンサと、前記蓄電装置から供給される直流電圧を変換するか、又は外部コネクタを介して供給される交流電力を直流電力に変換する第2電力変換デバイスと、前記第1電力変換デバイスと前記平滑コンデンサと前記第2電力変換デバイスとを収容するケースと、前記ケースに設けられて冷却媒体が流通し、前記平滑コンデンサ及び前記第2電力変換デバイスの少なくとも一方と、前記第1電力変換デバイスと、を冷却する冷却媒体流路と、を備え、前記冷却媒体流路は、前記第1電力変換デバイスを冷却する第1冷却部と、前記第1電力変換デバイスを冷却した後に前記平滑コンデンサ及び前記第2電力変換デバイスの少なくとも一方を冷却する第2冷却部と、を有し、前記第2冷却部における冷却媒体の流速は、前記第1冷却部における冷却媒体の流速と比較して遅い電力変換装置。
 (7)(6)に記載の電力変換装置であって、前記第2冷却部は、複数の並列流路を区画する複数のリブを有する電力変換装置。
 (8)(7)に記載の電力変換装置であって、前記複数のリブのうち少なくとも一つは、前記並列流路に突出して流路断面積を小さくする突出部を有する電力変換装置。
 (9)(7)又は(8)に記載の電力変換装置であって、前記冷却媒体流路は、前記第1冷却部から前記第2冷却部に導かれる冷却媒体を前記複数の並列流路のうち前記第1冷却部に近い前記並列流路に向けて案内する段部を更に有する電力変換装置。
 (10)(7)から(9)のいずれか一つに記載の電力変換装置であって、前記リブには、前記ケース内の部品を締結するためのねじ孔が形成される電力変換装置。
 (11)(6)から(10)のいずれか一つに記載の電力変換装置であって、前記第2電力変換デバイスは、前記蓄電装置から供給される直流電圧を変換するDC/DCコンバータと、前記ケース内に収容され、外部コネクタを介して供給される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置に充電させる充電装置と、を有し、前記第2冷却部は、前記DC/DCコンバータを冷却し、前記冷却媒体流路は、前記DC/DCコンバータを冷却した後に前記充電装置を冷却する第3冷却部を更に有する電力変換装置。
 (12)(11)に記載の電力変換装置であって、前記第3冷却部は、複数の並列流路を区画する複数のリブを有し、前記第3冷却部における前記複数の並列流路のうち冷却媒体の流れ方向の最も上流の前記並列流路は、前記ケースにおける前記充電装置が接触する壁部に設けられる冷却面を前記ケース内に突出させる深溝流路である電力変換装置。
 (13)(12)に記載の電力変換装置であって、前記冷却媒体流路は、前記第2冷却部から前記第3冷却部に導かれる冷却媒体を前記深溝流路に向けて案内する段部を更に有する電力変換装置。
 (14)電動車両に搭載される電力変換装置であって、前記電動車両の駆動中に電力を変換して発熱する第1電力変換デバイスと、前記第1電力変換デバイスと比較して低温に発熱する低発熱電気デバイスと、前記第1電力変換デバイスと前記低発熱電気デバイスとが設置される設置部を有するケースと、前記設置部の内部に形成されて冷却媒体が流通する冷却媒体流路と、を備え、前記冷却媒体流路内の冷却媒体は、前記第1電力変換デバイスを冷却する部分と比較して前記低発熱電気デバイスを冷却する部分の方が流速が遅く、前記低発熱電気デバイスは、前記第1電力変換デバイスとは別途設けられて電力を変換して発熱する第2電力変換デバイス又は電力を平滑化する平滑コンデンサである電力変換装置。
 本願は2015年5月18日に日本国特許庁に出願された特願2015-101035,及び2016年4月27日に日本国特許庁に出願された特願2016-089218に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (19)

  1.  蓄電装置と負荷との間で電力を変換する電力変換装置であって、
     前記蓄電装置の直流電力と前記負荷に供給される交流電力とを変換するパワーモジュールと、
     外部コネクタを介して供給される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置に充電させる充電装置と、
     前記パワーモジュールと前記充電装置との間に設けられ、前記蓄電装置から供給される直流電圧を変換するDC/DCコンバータと、
     前記パワーモジュールと前記DC/DCコンバータと前記充電装置とを収容するケースと、
     前記ケースに設けられて冷却媒体が流通する冷却媒体流路と、を備え、
     前記パワーモジュールと前記DC/DCコンバータと前記充電装置とは、前記冷却媒体流路上に配置され、前記冷却媒体流路を流通する冷却媒体は、前記パワーモジュール、前記DC/DCコンバータ、前記充電装置の順に冷却する電力変換装置。
  2.  蓄電装置と負荷との間で電力を変換する電力変換装置であって、
     前記蓄電装置の直流電力と前記負荷に供給される交流電力とを変換するパワーモジュールと、
     外部コネクタを介して供給される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置に充電させる充電装置と、
     前記パワーモジュールと前記充電装置との間に設けられ、前記パワーモジュールと前記充電装置とに接続されるコンデンサモジュールと、
     前記パワーモジュールと前記コンデンサモジュールと前記充電装置とを収容するケースと、
     前記ケースに設けられて冷却媒体が流通する冷却媒体流路と、を備え、
     前記パワーモジュールと前記コンデンサモジュールと前記充電装置とは、前記冷却媒体流路上に配置され、前記冷却媒体流路を流通する冷却媒体は、前記パワーモジュール、前記コンデンサモジュール、前記充電装置の順に冷却する電力変換装置。
  3.  請求項1に記載の電力変換装置であって、
     前記冷却媒体流路は、
     前記パワーモジュールを冷却するパワーモジュール冷却部と、
     前記DC/DCコンバータを冷却するDC/DCコンバータ冷却部と、
     前記充電装置を冷却する充電装置冷却部と、有し、
     前記パワーモジュール冷却部と前記DC/DCコンバータ冷却部と前記充電装置冷却部とは、前記冷却媒体流路に直列に配列される電力変換装置。
  4.  請求項2に記載の電力変換装置であって、
     前記冷却媒体流路は、
     前記パワーモジュールを冷却するパワーモジュール冷却部と、
     前記コンデンサモジュールを冷却するコンデンサモジュール冷却部と、
     前記充電装置を冷却する充電装置冷却部と、有し、
     前記パワーモジュール冷却部と前記コンデンサモジュール冷却部と前記充電装置冷却部とは、前記冷却媒体流路に直列に配列される電力変換装置。
  5.  請求項1又は3に記載の電力変換装置であって、
     前記ケースは、前記パワーモジュールと前記DC/DCコンバータと前記充電装置とが設けられる底部を有する箱型に形成され、
     前記冷却媒体流路は、前記底部の内部に形成される電力変換装置。
  6.  請求項2又は4に記載の電力変換装置であって、
     前記ケースは、前記パワーモジュールと前記コンデンサモジュールと前記充電装置とが設けられる底部を有する箱型に形成され、
     前記冷却媒体流路は、前記底部の内部に形成される電力変換装置。
  7.  請求項3又は4に記載の電力変換装置であって、
     前記パワーモジュール冷却部に外部から冷却媒体を供給する供給流路と、
     前記充電装置冷却部から外部に冷却媒体を排出する排出流路と、を更に備える電力変換装置。
  8.  請求項3に記載の電力変換装置であって、
     前記DC/DCコンバータ冷却部は、前記パワーモジュール冷却部と比較して流路断面積が大きい電力変換装置。
  9.  請求項4に記載の電力変換装置であって、
     前記コンデンサモジュール冷却部は、前記パワーモジュール冷却部と比較して流路断面積が大きい電力変換装置。
  10.  請求項3又は8に記載の電力変換装置であって、
     前記冷却媒体流路は、前記パワーモジュール冷却部から前記DC/DCコンバータ冷却部に均等に冷却媒体を導くように形成される整流部を有する電力変換装置。
  11.  請求項10に記載の電力変換装置であって、
     前記冷却媒体流路は、前記パワーモジュール冷却部と前記DC/DCコンバータ冷却部とを接続する接続流路を更に有し、
     前記DC/DCコンバータ冷却部は、複数の並列流路を区画する複数のリブを有し、
     前記複数のリブは、前記パワーモジュール冷却部からの距離が大きいほど前記接続流路に臨む長さが長く形成される電力変換装置。
  12.  請求項3に記載の電力変換装置であって、
     前記DC/DCコンバータ冷却部における冷却媒体の流速は、前記パワーモジュール冷却部における冷却媒体の流速と比較して遅い電力変換装置。
  13.  請求項12に記載の電力変換装置であって、
     前記DC/DCコンバータ冷却部は、複数の並列流路を区画する複数のリブを有する電力変換装置。
  14.  請求項13に記載の電力変換装置であって、
     前記複数のリブのうち少なくとも一つは、前記並列流路に突出して流路断面積を小さくする突出部を有する電力変換装置。
  15.  請求項13又は14に記載の電力変換装置であって、
     前記冷却媒体流路は、前記パワーモジュール冷却部から前記DC/DCコンバータ冷却部に導かれる冷却媒体を前記複数の並列流路のうち前記パワーモジュール冷却部に近い前記並列流路に向けて案内する段部を更に有する電力変換装置。
  16.  請求項13から15のいずれか一つに記載の電力変換装置であって、
     前記リブには、前記ケース内の部品を締結するためのねじ孔が形成される電力変換装置。
  17.  請求項10から16のいずれか一つに記載の電力変換装置であって、
     前記充電装置冷却部は、複数の並列流路を区画する複数のリブを有し、
     前記充電装置冷却部における前記複数の並列流路のうち冷却媒体の流れ方向の最も上流の前記並列流路は、前記ケースにおける前記充電装置が接触する壁部に設けられる冷却面を前記ケース内に突出させる深溝流路である電力変換装置。
  18.  請求項17に記載の電力変換装置であって、
     前記冷却媒体流路は、
     前記DC/DCコンバータ冷却部から前記充電装置冷却部に導かれる冷却媒体を前記深溝流路に向けて案内する段部を更に有する電力変換装置。
  19.  電動車両に搭載される電力変換装置であって、
     前記電動車両の駆動中に電力を変換するパワーモジュールと、
     作動時における発熱が前記パワーモジュールと比較して小さい低発熱電気デバイスと、
     前記パワーモジュールと前記低発熱電気デバイスとが設置される設置部を有するケースと、
     前記設置部の内部に形成されて冷却媒体が流通する冷却媒体流路と、を備え、
     前記低発熱電気デバイスは、コンデンサモジュールと充電装置とDC/DCコンバータとの少なくとも一つを含み、
     前記冷却媒体流路は、前記パワーモジュールを冷却する部分と比較して前記低発熱電気デバイスを冷却する部分の方が流路断面積が大きく、冷却媒体が前記パワーモジュールを冷却した後に前記低発熱電気デバイスを冷却する電力変換装置。
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