WO2017170184A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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藤巻勲
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株式会社豊田自動織機
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Definitions

  • the present invention relates to a power converter.
  • FIG. 3 An example of the general structure of a vehicle-mounted power converter is shown in FIG.
  • the substrate 101 is fixed to the projections 100 a and 100 b of the housing 100 by the screws 102 and 103, and the heat generating components 104, 105 and 106 are mounted on the substrate 101.
  • the heat generating components 104, 105, 106 are a coil, a transformer, a power MOSFET, a power diode or the like.
  • the semiconductor device disclosed in Patent Document 1 includes a semiconductor element that generates heat when used, and a cooler that contains a coolant for heat dissipation of the semiconductor element, and the semiconductor element has an inner surface on one side of the cooler. It is attached to the side, and a waterproof layer is provided inside the cooler to prevent contact between the semiconductor element and the coolant.
  • thermal interference occurs between the heat generating components. That is, thermal interference occurs between the heat generating component 104 and the heat generating component 105 and between the heat generating component 105 and the heat generating component 106 in FIG.
  • An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of suppressing thermal interference between heat-generating components.
  • One aspect of the present invention is a first heat generating component having a main body and a terminal, a second heat generating component having a main body and a terminal, a terminal of the first heat generating component, and the second heat generating component. And a substrate to which the terminal portion of the heat-generating component is electrically connected, wherein the main portion of the first heat-generating component is covered by a first covering member; The body portion of the heat generating component is covered by a second covering member, and the first covering member and the second covering member are in contact with the coolant, and a portion of the first covering member and the second covering member A flow path through which the coolant flows is formed in a space in which a part of the cover member faces the other.
  • thermal interference between heat generating components can be suppressed.
  • the block diagram of the vehicle-mounted charger in embodiment Sectional structural drawing of a vehicle-mounted charger. Sectional structural drawing for demonstrating a background art.
  • the on-vehicle charger 10 includes an AC filter 11, a PFC circuit (power factor improvement circuit) 12, a smoothing capacitor unit 13, a DC / DC converter 14, a rectifier circuit 15, and a smoothing coil unit 16. And a DC filter 17. Then, AC 100 to 200 V is input from the outside of the vehicle, DC / DC conversion is performed in the DC / DC converter 14 through the AC filter 11, the PFC circuit 12, and the smoothing capacitor unit 13 to convert the rectifier circuit 15, the smoothing coil unit 16, and the DC filter 17 Supply a 300-500V battery through to charge the 300-500V battery.
  • AC 100 to 200 V is input from the outside of the vehicle
  • DC / DC conversion is performed in the DC / DC converter 14 through the AC filter 11, the PFC circuit 12, and the smoothing capacitor unit 13 to convert the rectifier circuit 15, the smoothing coil unit 16, and the DC filter 17 Supply a 300-500V battery through to charge the 300-500V battery.
  • the AC filter 11 has a coil
  • the PFC circuit 12 has a power MOSFET, a power diode, and a coil
  • the smoothing capacitor unit 13 has a capacitor
  • the DC / DC converter 14 has a power MOSFET, a transformer, and a coil.
  • the rectifier circuit 15 has a power diode
  • the smoothing coil unit 16 has a coil
  • the DC filter 17 has a coil.
  • a transformer of the DC / DC converter 14 there are a transformer of the DC / DC converter 14, a coil of the PFC circuit 12, a capacitor of the smoothing capacitor unit 13, and the like. Further, as heavy parts, there are a transformer of the DC / DC converter 14, a coil of the PFC circuit 12, a coil of the smoothing coil portion 16, and the like. Furthermore, as components requiring cooling, there are a power MOSFET of the DC / DC converter 14, a power diode of the rectifier circuit 15, a coil of the PFC circuit 12, and a transformer of the DC / DC converter 14.
  • a second heat generating component having a first heat generating component 20 having a main body 21 and terminals 22 and 23 and a main body 31 and a terminals 32 and 33
  • an electronic component 40 having a main body portion 41 and terminal portions 42 and 43.
  • Each of the main body portions 21, 31 and 41 has a cylindrical or polygonal cylindrical shape, and has six sides if rectangular.
  • the substrate 50 is provided with the terminal portions 22 and 23 of the first heat generating component 20, the terminal portions 32 and 33 of the second heat generating component 30, and the terminal portions 42 and 43 of the electronic component 40 electrically connected.
  • the heat generating components 20 and 30 are coils, transformers and the like having a large amount of heat generation, and are also power MOSFETs and the like constituting the DC / DC converter 14. In FIG. 2, the heights of the heat generating components 20 and 30 are different. ing.
  • the electronic component 40 is a semiconductor component weak to heat, a resistance component that degrades in performance due to heat, and the like, for example, a capacitor element can be mentioned, and the capacitor element is an electrolytic capacitor for film smoothing, a film electrolytic capacitor, etc. In the broad sense, the electronic component 40 is a component susceptible to heat or a component whose performance is degraded by heat (a control semiconductor element for controlling a power MOSFET, a resistance component, a capacitor, etc.).
  • the electronic component 40 is at least one of a capacitor element, a resistance component, and a control semiconductor element.
  • the metal plate 60 separating the heat generating component and the substrate extends in the horizontal direction, and the first heat generating component 20, the second heat generating component 30, and the electronic component 40 are disposed apart from each other on the upper surface of the metal plate 60. .
  • One surface of each of the main body portions 21, 31 and 41 is in contact with the upper surface of the metal plate 60 (surface contact).
  • the first heat generating component 20 disposed on the metal plate 60 is surrounded by a metal lid 61 having a U-shaped cross section.
  • the metal lid 61 and the metal plate 60 are integrated, and there is no gap between the metal lid 61 and the metal plate 60.
  • the opening in the metal lid member 61 having a U-shaped cross section is closed by the metal plate 60, and the first covering member 65 is configured.
  • the main body 21 of the first heat generating component 20 is covered by the first covering member 65.
  • the second heat generating component 30 disposed on the metal plate 60 is surrounded by a metal lid 62 having a U-shaped cross section.
  • the metal lid 62 and the metal plate 60 are integrated, and there is no gap between the metal lid 62 and the metal plate 60.
  • the opening in the metal cover member 62 having a U-shaped cross section is closed by the metal plate 60, and the second covering member 66 is configured.
  • the main body 31 of the second heat generating component 30 is covered by the second covering member 66.
  • the electronic component 40 disposed on the metal plate 60 is surrounded by a metal lid member 63 having a U-shaped cross section.
  • the metal lid 63 and the metal plate 60 are integrated, and there is no gap between the metal lid 63 and the metal plate 60.
  • the opening in the metal lid member 63 having a U-shaped cross section is closed by the metal plate 60, and the third covering member 67 is configured.
  • the main body 41 of the electronic component 40 is covered by the third covering member 67.
  • the heat generating components 20 and 30, the electronic component 40 and the metal lids 61, 62 and 63 disposed on the metal plate 60 are surrounded by a metal lid 68 having a U-shaped cross section. That is, the opening in the metal lid member 68 having a U-shaped cross section is closed by the metal plate 60, and the metal lid members 61, 62 and 63 are covered by the metal lid member 68. There is no gap between the metal lid 68 and the metal plate 60.
  • a space between the inside of the metal lid 68 and the outside of the metal lids 61, 62, 63 is a coolant passage 90.
  • the coolant flows in the coolant passage 90.
  • the coolant may be liquid (e.g. water) or gas (e.g. air). Then, the first covering member 65, the second covering member 66, and the third covering member 67 are in contact with the coolant.
  • a flow passage 90 a through which the coolant flows is formed in a space where one side surface 65 a as a part of the first covering member 65 and one side surface 66 a as a part of the second covering member 66 face each other. ing. Further, the other side surface 66 b which is a part of the second covering member 66 and the one side face 67 a which is a part of the third covering member 67 are opposed to each other. The coolant flows in the opposing space.
  • the first covering member 65, the second covering member 66 and the third covering member 67 are made of metal. In a broad sense, at least one of the first covering member 65 and the second covering member 66 is made of metal. The first covering member 65, the second covering member 66 and the third covering member 67 are integrated into one piece. The first heat generating component 20 and the second heat generating component 30 are adjacent to each other, and the second heat generating component 30 and the electronic component 40 are adjacent to each other.
  • the main body 21 of the first heat generating component 20, the main body 31 of the second heat generating component 30, and the electronic component 40 are disposed on the upper surface which is one surface of the substrate 50. That is, the electronic component (at least one of the capacitor element and the resistance component and the control semiconductor element) 40 is disposed on the upper surface which is one surface of the substrate 50.
  • the terminal portions 22 and 23 of the first heat generating component 20 extend downward, penetrate through the metal plate 60, and are electrically connected to the substrate 50 by the connector 51 or solder, a screw or the like.
  • the terminal portions 32 and 33 of the second heat generating component 30 extend downward, penetrate through the metal plate 60, and are electrically connected to the substrate 50 by the connector 52, solder, screw or the like.
  • the terminal portions 42 and 43 of the electronic component 40 extend downward, penetrate through the metal plate 60, and are electrically connected to the substrate 50 by the connector 53 or solder, a screw or the like.
  • the substrate 50 disposed on the lower surface side of the metal plate 60 is surrounded by a metal lid 70 having a U-shaped cross section. That is, the opening in the metal lid 70 having a U-shaped cross section is closed by the metal plate 60, and the substrate 50 is covered by the metal lid 70. There is no gap between the metal lid 70 and the metal plate 60.
  • the main body 21 of the first heat generating component 20 and the main body 31 of the second heat generating component 30 generate heat. This heat is exchanged with the coolant flowing to the coolant passage 90.
  • the heat generating components 20 and 30 are separated from the substrate 50 by dividing the apparatus into upper and lower parts, and the separated heat generating components 20 and 30 side casing (metal plate 60, lids 61 and 62, 68) can perform forced cooling by providing air or water flow. In addition, if the heat radiation balance can be maintained, it is also possible to remove the metal lid 68 and to cool naturally.
  • the heat can be dissipated only from one surface (upper surface) of the heat generating components 104, 105, 106, but in the present embodiment of FIG. It is possible to cool from the surface).
  • the temperature rise of the heat generating components 20 and 30 can be suppressed even without the heat sink, and the downsizing and the cost reduction of the parts can be achieved by reducing the heat sink.
  • the heat sink can be miniaturized as compared with the configuration of FIG.
  • the heat generating components 20 and 30 and the substrate 50 are thermally separated to reduce the temperature of the substrate 50 and the temperature of the inside air.
  • the heat generating components 20 and 30 are efficiently cooled without using a dedicated heat sink.
  • the temperature of the case also increases when the temperature of the heat generating component increases, but the heat distribution when the heat generating components 20 and 30 are disposed outside the case
  • the temperature of the heat generating components 20 and 30 can be lowered, and the temperature of the casing (the metal plate 60 and the lid 70) surrounding the substrate 50 can also be lowered. Thereby, the temperature rise of the housing
  • noise shielding can be performed by setting the metal covering members 65, 66, and 67 to the ground potential.
  • thermal interference occurs between the heat generating components. More specifically, since each heat generating component 104, 105, 106 faces both the cooler 107 and the substrate 101, the heat from the heat generating component 104, 105, 106 is easily transferred to the substrate 101 side. If the size of the heating element 104 is reduced, the heat generating parts 104, 105, 106 approach each other, which may cause a malfunction or a reduction in the service life. In order to prevent this, it is necessary to increase the distance L1 between the heat-generating component 104 and the heat-generating component 105 and the distance L2 between the heat-generating component 105 and the heat-generating component 106. It will be to inhibit.
  • the heat generating component and the heat generating component can be disposed close to each other by suppressing the thermal interference between the heat generating component and the heat generating component, and as a result, miniaturization can be achieved. That is, by forming a space around the heat generating component and flowing the coolant, thermal interference between the heat generating components can be suppressed, and the heat generating components can be arranged close to each other, as a result, downsizing can be achieved. In particular, tall components can be collected on one surface of the substrate, and thermal interference can be avoided to achieve miniaturization.
  • the tall heat generating components 20, 30 and the electronic component 40 are arranged on the coolant passage side, there is no tall heat generating component on the substrate 50 side, and the casing for the substrate 50 (metal lid 70) The distance to the end can be reduced.
  • the first heat generating component 20 having the main body portion 21 and the terminal portions 22 and 23, and the second having the main body portion 31 and the terminal portions 32 and 33
  • the main body 21 of the first heat generating component 20 is covered by a first covering member 65
  • the main body 31 of the second heat generating component 30 is covered by a second covering member 66.
  • the first covering member 65 and the second covering member 66 are in contact with the coolant.
  • a flow path 90a through which the coolant flows is formed.
  • first covering member 65 and the second covering member 66 are in contact with the coolant, and a part of the first covering member 65 and a part of the second covering member 66 face each other. Since the coolant flows, thermal interference between the first heat generating component 20 and the second heat generating component 30 is less likely to occur, and thermal interference between the heat generating components can be suppressed.
  • the coolant when the size is reduced, the coolant is difficult to flow, and when it is difficult to flow, thermal interference easily occurs.
  • the first covering member 65 and the second covering member 66 are in contact with the cooling material, thermal interference suppression and small size Can be implemented.
  • At least one of the first covering member 65 and the second covering member 66 is made of metal. Therefore, noise shielding is possible.
  • the first covering member 65 and the second covering member 66 are integrated. Therefore, the number of parts can be reduced.
  • the first heat generating component 20 and the second heat generating component 30 are adjacent to each other. Therefore, the size can be further reduced.
  • the main body portion 21 of the first heat generating component 20 and the main body portion 31 of the second heat generating component 30 are disposed on one surface of the substrate 50, and the electronic component (capacitor element and resistance component And at least one of the control semiconductor elements) is disposed (mounted). That is, on the substrate 50, a semiconductor component weak to heat, a resistance component whose performance is degraded by heat, and the like are mounted.
  • the electronic component 40 when the electronic component 40 is disposed on the opposite side of the substrate 50 to the surface on which the heat generating components 20 and 30 are disposed, tall components are disposed on both sides of the substrate 50, which makes it unsuitable for miniaturization and mountability. Cause deterioration.
  • the electronic component 40 (a component sensitive to heat such as a capacitor element) can be disposed close to the heat generating component 20, 30.
  • the embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
  • the covering members 65, 66, and 67 may be resin containing conductive filler or ferrite. That is, noise can be absorbed by using a conductive resin and a noise absorbing resin.
  • the covering members 65, 66, 67 may have no shielding function as long as they do not thermally interfere, and in this case, they may be made of resin. ⁇ By flowing the coolant also on the lower surface of the covering members 65, 66, 67 (the lower surface of the metal plate 60), that is, the metallic lid (substrate housing) 70 and the metallic lid (cooling housing) 68 It is also possible to make the six surfaces of the heat generating components 20, 30 cooling surfaces by providing a coolant passage between them.
  • the metal plate 60 and the lids 61, 62, 63, 68, and 70 may be integrated or may be divided into parts. ⁇ Between the main body 21 of the first heat generating component 20 and the first covering member 65, between the main body 31 of the second heat generating component 30 and the second covering member 66, and the main body of the electronic component 40 A thermal compound may be filled between the portion 41 and the third covering member 67.
  • the main body portion 21 of the first heat generating component 20 and the first covering member 65 may be in close contact with each other.
  • the main body portion 31 of the second heat generating component 30 and the second covering member 66 may be in close contact with each other.
  • the main body portion 41 of the electronic component 40 and the third covering member 67 may be in close contact with each other.
  • FIG. 2 shows the case where the two heat generating components 20 and 30 and the electronic component 40 are disposed, the number of heat generating components may be “2” or “3” or more.
  • the power conversion device can be applied to, for example, an on-vehicle AC inverter, an on-vehicle DC / DC converter, and an on-vehicle driving inverter instead of the on-vehicle charger.

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Abstract

本体部と端子部とを有する第１の発熱部品と、本体部と端子部とを有する第２の発熱部品と、第１の発熱部品の端子部及び第２の発熱部品の端子部が電気的に接続される基板と、を備える。第１の発熱部品の本体部は第１の被覆部材によって覆われており、第２の発熱部品の本体部は第２の被覆部材によって覆われている。第１の被覆部材及び第２の被覆部材は冷却材と接触する。第１の被覆部材の一部としての一側面と第２の被覆部材の一部としての一側面とが互いに対向する空間には冷却材が流れる流路が形成されている。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関するものである。
　車載電力変換装置の一般的な構造の一例を図３に示す。図３に示すように筐体１００の突部１００ａ，１００ｂに基板１０１がねじ１０２，１０３により固定され、基板１０１には発熱部品１０４，１０５，１０６等が搭載され、その上には冷却器１０７が放熱部材１０８，１０９，１１０を介して配置されている。発熱部品１０４，１０５，１０６は、コイル、トランス、パワーＭＯＳＦＥＴ、パワーダイオード等である。なお、特許文献１に開示の半導体装置においては、使用時に発熱する半導体素子と、半導体素子の放熱のための冷却液を収容する冷却器とを有し、半導体素子は、冷却器の一面における内面側に取り付けられており、冷却器の内部には、半導体素子と冷却液との接触を防ぐ防水層が設けられている。
特開２０１０－２４５３２９号公報
　ところが、発熱部品間で熱干渉が発生する。即ち、図３における発熱部品１０４と発熱部品１０５との間、及び、発熱部品１０５と発熱部品１０６との間で熱干渉する。
　本発明の目的は、発熱部品間での熱干渉を抑制することができる電力変換装置を提供することにある。
　本発明の一態様は、本体部と端子部とを有する第１の発熱部品と、本体部と端子部とを有する第２の発熱部品と、前記第１の発熱部品の端子部及び前記第２の発熱部品の端子部が電気的に接続される基板と、を備える電力変換装置であって、前記第１の発熱部品の本体部は第１の被覆部材によって覆われており、前記第２の発熱部品の本体部は第２の被覆部材によって覆われており、前記第１の被覆部材及び前記第２の被覆部材は冷却材と接触し、前記第１の被覆部材の一部と前記第２の被覆部材の一部とが互いに対向する空間には冷却材が流れる流路が形成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、発熱部品間での熱干渉を抑制することができる。
実施形態における車載充電器のブロック図。 車載充電器の断面構造図。 背景技術を説明するための断面構造図。
　以下、本発明を車載充電器を例として具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
　図１に示すように、本実施形態の車載充電器１０は、ＡＣフィルタ１１とＰＦＣ回路（力率改善回路）１２と平滑コンデンサ部１３とＤＣ／ＤＣコンバータ１４と整流回路１５と平滑コイル部１６とＤＣフィルタ１７を備えている。そして、車両の外部からＡＣ１００～２００Ｖを入力してＡＣフィルタ１１とＰＦＣ回路１２と平滑コンデンサ部１３を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１４においてＤＣ／ＤＣ変換して整流回路１５と平滑コイル部１６とＤＣフィルタ１７を通して３００～５００Ｖバッテリに供給して３００～５００Ｖバッテリを充電する。
　ＡＣフィルタ１１はコイルを有し、ＰＦＣ回路１２はパワーＭＯＳＦＥＴ、パワーダイオード、コイルを有し、平滑コンデンサ部１３はコンデンサを有し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４はパワーＭＯＳＦＥＴ、トランス、コイルを有する。整流回路１５はパワーダイオードを有し、平滑コイル部１６はコイルを有し、ＤＣフィルタ１７はコイルを有する。
　ここで、背の高い部品としてＤＣ／ＤＣコンバータ１４のトランス、ＰＦＣ回路１２のコイル、平滑コンデンサ部１３のコンデンサなどがある。また、重たい部品としてＤＣ／ＤＣコンバータ１４のトランス、ＰＦＣ回路１２のコイル、平滑コイル部１６のコイルなどがある。さらに、冷却が必要な部品として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４のパワーＭＯＳＦＥＴ、整流回路１５のパワーダイオード、ＰＦＣ回路１２のコイル、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４のトランスがある。
　図２に示す車載充電器１０の断面構造において、本体部２１と端子部２２，２３とを有する第１の発熱部品２０と、本体部３１と端子部３２，３３とを有する第２の発熱部品３０と、本体部４１と端子部４２，４３とを有する電子部品４０を備える。各本体部２１，３１，４１は円柱もしくは、多角柱形状をしており、直方体形状であれば、６面を有する。さらに、第１の発熱部品２０の端子部２２，２３、第２の発熱部品３０の端子部３２，３３及び電子部品４０の端子部４２，４３が電気的に接続される基板５０を備える。発熱部品２０，３０は、発熱量が大きいコイル、トランス等であり、他にも、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ等であり、図２においては発熱部品２０，３０の高さは異なっている。電子部品４０は、熱に弱い半導体部品や熱により性能低下する抵抗部品などであり、例えば、キャパシタ素子も挙げることができ、キャパシタ素子は電力平滑、フィルタ用の電解コンデンサ、フィルムコンデンサ等である。なお、電子部品４０は、広義には、熱に弱い部品や熱により性能劣化する部品（パワーＭＯＳＦＥＴを制御する制御用半導体素子、抵抗部品、コンデンサ等）である。
　このように、電子部品４０は、キャパシタ素子および抵抗部品および制御用半導体素子の少なくとも一つである。
　発熱部品と基板を区切っている金属板６０は水平方向に延びており、金属板６０の上面に第１の発熱部品２０、第２の発熱部品３０及び電子部品４０が離間して配置されている。各本体部２１，３１，４１は、その一面が金属板６０の上面と当接している（面接触している）。金属板６０上に配された第１の発熱部品２０は、断面コ字状の金属製蓋材６１で囲まれている。金属製蓋材６１と金属板６０とは一体化されており、金属製蓋材６１と金属板６０の間に隙間は無い。
　このように、断面コ字状の金属製蓋材６１における開口部が金属板６０で塞がれた構造をなし、第１の被覆部材６５を構成している。そして、第１の発熱部品２０の本体部２１は第１の被覆部材６５によって覆われている。
　同様に、金属板６０上に配された第２の発熱部品３０は、断面コ字状の金属製蓋材６２で囲まれている。金属製蓋材６２と金属板６０とは一体化されており、金属製蓋材６２と金属板６０の間に隙間は無い。このように、断面コ字状の金属製蓋材６２における開口部が金属板６０で塞がれた構造をなし、第２の被覆部材６６を構成している。そして、第２の発熱部品３０の本体部３１は第２の被覆部材６６によって覆われている。
　金属板６０上に配された電子部品４０は、断面コ字状の金属製蓋材６３で囲まれている。金属製蓋材６３と金属板６０とは一体化されており、金属製蓋材６３と金属板６０の間に隙間は無い。このように、断面コ字状の金属製蓋材６３における開口部が金属板６０で塞がれた構造をなし、第３の被覆部材６７を構成している。そして、電子部品４０の本体部４１は第３の被覆部材６７によって覆われている。
　また、金属板６０上に配された発熱部品２０，３０、電子部品４０及び金属製蓋材６１，６２，６３は、断面コ字状の金属製蓋材６８で囲まれている。つまり、断面コ字状の金属製蓋材６８における開口部が金属板６０で塞がれた構造をなし、金属製蓋材６１，６２，６３は金属製蓋材６８によって覆われている。金属製蓋材６８と金属板６０の間に隙間は無い。
　金属製蓋材６８の内部における金属製蓋材６１，６２，６３の外部との間の空間が冷却材通路９０となっている。冷却材通路９０に冷却材が流れる。冷却材は液体（例えば水）でも気体（例えば空気）でもよい。そして、第１の被覆部材６５、第２の被覆部材６６及び第３の被覆部材６７は冷却材と接触する。
　ここで、第１の被覆部材６５の一部としての一側面６５ａと第２の被覆部材６６の一部としての一側面６６ａとが互いに対向する空間には冷却材が流れる流路９０ａが形成されている。また、第２の被覆部材６６の一部である他の側面６６ｂと第３の被覆部材６７の一部である一側面６７ａとは互いに対向している。その対向する空間に冷却材が流れる。
　第１の被覆部材６５、第２の被覆部材６６及び第３の被覆部材６７は金属製である。広義には、第１の被覆部材６５及び第２の被覆部材６６の少なくとも一方は金属製である。第１の被覆部材６５と第２の被覆部材６６と第３の被覆部材６７とは一体化されており、一つの部品である。第１の発熱部品２０と第２の発熱部品３０とは隣り合っているとともに、第２の発熱部品３０と電子部品４０とは隣り合っている。
　また、基板５０の一方の面である上面に第１の発熱部品２０の本体部２１、第２の発熱部品３０の本体部３１及び電子部品４０が配置されている。つまり、基板５０の一方の面である上面に電子部品（キャパシタ素子および抵抗部品および制御用半導体素子の少なくとも一つ）４０が配置されている。
　第１の発熱部品２０の端子部２２，２３は、下方に延びており、金属板６０を貫通し、基板５０に対しコネクタ５１または、半田、ねじ等により電気的に接続されている。第２の発熱部品３０の端子部３２，３３は、下方に延びており、金属板６０を貫通し、基板５０に対しコネクタ５２または、半田、ねじ等により電気的に接続されている。電子部品４０の端子部４２，４３は、下方に延びており、金属板６０を貫通し、基板５０に対しコネクタ５３または、半田、ねじ等により電気的に接続されている。
　金属板６０の下面側に配された基板５０は、断面コ字状の金属製蓋材７０で囲まれている。つまり、断面コ字状の金属製蓋材７０における開口部が金属板６０で塞がれた構造をなし、基板５０は金属製蓋材７０によって覆われている。金属製蓋材７０と金属板６０の間に隙間は無い。
　次に、作用について説明する。
　車載充電器１０の駆動に伴い第１の発熱部品２０の本体部２１、第２の発熱部品３０の本体部３１が発熱する。この熱は冷却材通路９０に流れる冷却材との間で熱交換される。
　図２に示すように装置を上下に２分割することで基板５０から発熱部品２０，３０を分離して、分離した発熱部品２０，３０側の筐体（金属板６０、蓋材６１，６２，６８）は送風もしくは水流を与えることで強制冷却を行うことができる。なお、放熱バランスが保てるなら金属製蓋材６８を外し、自然冷却することも可能である。
　以上のごとく、発熱部品２０，３０から基板５０への熱放散が防げるので、基板５０の周辺の容量（占有容量）を減らすことが可能であり、装置の小型化が可能となる。
　以下、図３と比較する。
　図３の構成とした場合には発熱部品１０４，１０５，１０６の１面（上面）からしか放熱できなかったが、図２の本実施形態においては発熱部品２０，３０の５面（下面以外の面）から冷却することが可能となる。その結果、ヒートシンクレスでも発熱部品２０，３０の温度上昇を抑えることが可能となり、ヒートシンク削減による小型化、部品コスト低減が図られる。発熱部品の損失が大きく、発熱大となる場合でも、図３の構成とした場合に比べヒートシンクを小型化することが可能となる。
　また、図３の構成とした場合において耐久性を確保すべくコンデンサ容量を増やすことでコンデンサ自己発熱を低減させるとコンデンサを余分に搭載する必要があるとともに、部品を近接して置けないため装置の小型化ができず、さらにヒートシンクによる放熱を行う場合、ヒートシンク分のサイズアップ、コストアップが発生する。
　これに対し本実施形態では、発熱部品２０，３０と基板５０を熱的に分離し、基板５０の温度、内気温度の低減が図られる。また、専用ヒートシンクを用いずに発熱部品２０，３０が効率よく冷却される。また、筐体内に発熱部品を置いた場合の熱分布として、発熱部品の温度が高くなると筐体の温度も高くなるが、筐体の外部に発熱部品２０，３０を配置した場合の熱分布として、発熱部品２０，３０の温度を低くできるとともに基板５０を囲う筐体（金属板６０、蓋材７０）の温度も低くできる。これにより、基板５０を囲う筐体（金属板６０、蓋材７０）の温度上昇が抑えられる。
　また、金属製の被覆部材６５，６６，６７がグランド電位にされることによりノイズシールドすることができる。
　図３の構成では発熱部品間で熱干渉が発生する。より詳しくは、各発熱部品１０４，１０５，１０６が冷却器１０７と基板１０１の両方に面しているため発熱部品１０４，１０５，１０６からの熱が基板１０１側にも伝わりやすくなっており、装置を小型化すると発熱部品１０４，１０５，１０６が接近するため動作不良や寿命低減等を引き起こす懸念がある。これを防止するためには発熱部品１０４と発熱部品１０５との間の距離Ｌ１、及び、発熱部品１０５と発熱部品１０６との間の距離Ｌ２を大きくする必要があり、こうすると装置の小型化を阻害することになってしまう。
　本実施形態では、発熱部品と発熱部品との間の熱干渉を抑制することにより発熱部品と発熱部品とを近づけて配置でき、その結果、小型化が図られる。つまり、発熱部品の周りに空間を区画形成して冷却材を流すことにより発熱部品間の熱干渉を抑制して発熱部品同士を接近して配置でき、その結果、小型化が図られる。特に、背の高い部品を基板の１面に集めつつ熱干渉を避け小型化を図ることが可能となる。
　また、背の高い発熱部品２０，３０、電子部品４０を冷却材通路側に配置することにより基板５０側には背の高い発熱部品が無いため基板５０に対し筐体（金属製蓋材７０）までの距離を小さくできる。
　上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（１）電力変換装置としての車載充電器１０の構成として、本体部２１と端子部２２，２３とを有する第１の発熱部品２０と、本体部３１と端子部３２，３３とを有する第２の発熱部品３０と、第１の発熱部品２０の端子部２２，２３及び第２の発熱部品３０の端子部３２，３３が電気的に接続される基板５０と、を備える。第１の発熱部品２０の本体部２１は第１の被覆部材６５によって覆われており、第２の発熱部品３０の本体部３１は第２の被覆部材６６によって覆われている。第１の被覆部材６５及び第２の被覆部材６６は冷却材と接触する。第１の被覆部材６５の一部としての一側面６５ａと第２の被覆部材６６の一部としての一側面６６ａとが互いに対向する空間には冷却材が流れる流路９０ａが形成されている。
　よって、第１の被覆部材６５及び第２の被覆部材６６は冷却材と接触し、且つ、第１の被覆部材６５の一部と第２の被覆部材６６の一部とが互いに対向する空間には冷却材が流れるため、第１の発熱部品２０と第２の発熱部品３０との間で熱干渉しにくく、発熱部品間での熱干渉を抑制することができる。
　また、小型化すると冷却材は流れにくくなり、流れにくいと熱干渉しやすくなるが、第１の被覆部材６５及び第２の被覆部材６６は冷却材と接触しているので、熱干渉抑制と小型化とを図ることができる。
　（２）第１の被覆部材６５及び第２の被覆部材６６の少なくとも一方は金属製である。よって、ノイズシールド可能となる。
　（３）第１の被覆部材６５と第２の被覆部材６６とは一体化されている。よって、部品点数を減らすことができる。
　（４）第１の発熱部品２０と第２の発熱部品３０とは隣り合っている。よって、より小型化可能となる。
　（５）基板５０の一方の面に第１の発熱部品２０の本体部２１及び第２の発熱部品３０の本体部３１が配置され、基板５０の一方の面に電子部品（キャパシタ素子および抵抗部品および制御用半導体素子の少なくとも一つ）４０が配置（実装）されている。つまり、基板５０には熱に弱い半導体部品や熱により性能低下する抵抗部品などが実装されている。そして、電子部品（キャパシタ素子および抵抗部品および制御用半導体素子の少なくとも一つ）４０を第１の発熱部品２０の本体部２１及び第２の発熱部品３０の本体部３１に近づけて配置しても熱に弱い電子部品（キャパシタ素子および抵抗部品および制御用半導体素子の少なくとも一つ）４０に熱を伝えにくくできる。
　また、基板５０における発熱部品２０，３０の配置面とは反対の面に電子部品４０を配置すると基板５０の両面に背の高い部品が配置されるので小型化には不向きになるとともに実装性の悪化を招く。本実施形態では発熱部品２０，３０に電子部品４０（キャパシタ素子など熱に弱い部品）を近づけて配置することができる。
　実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
　・被覆部材６５，６６，６７は導電性フィラーやフェライトなどの入った樹脂でもよい。つまり、導電性樹脂、ノイズ吸収性樹脂とすることによりノイズを吸収することができる。
　・被覆部材６５，６６，６７は熱的に干渉しなければシールド機能は無くてもよく、この場合、樹脂製とすることもできる。
　・被覆部材６５，６６，６７の下面（金属板６０の下面）にも冷却材を流すことにより、即ち、金属製蓋材（基板筐体）７０と金属製蓋材（冷却筐体）６８の間に冷却材通路を設けることで発熱部品２０，３０における６面を冷却面にすることも可能である。
　・金属板６０、蓋材６１，６２，６３，６８，７０は、一体化されていてもよいし、部品毎に分割されていてもよい。
　・第１の発熱部品２０の本体部２１と第１の被覆部材６５との間、第２の発熱部品３０の本体部３１と第２の被覆部材６６との間、及び、電子部品４０の本体部４１と第３の被覆部材６７との間は、サーマルコンパウンドを充填してよい。
　・第１の発熱部品２０の本体部２１と第１の被覆部材６５とは密着させてもよい。同様に、第２の発熱部品３０の本体部３１と第２の被覆部材６６とは密着させてもよい。電子部品４０の本体部４１と第３の被覆部材６７とは密着させてもよい。
　・図２では２つの発熱部品２０，３０と電子部品４０が配される場合を示したが、発熱部品の数は「２」でも「３」以上でもよい。
　・電力変換装置は車載充電器に代わり、例えば、車載ＡＣインバータ、車載ＤＣ／ＤＣコンバータ、車載走行用インバータに適用することができる。
　１０　　車載充電器
　２０　　第１の発熱部品
　２１　　本体部
　２２，２３　　端子部
　３０　　第２の発熱部品
　３１　　本体部
　３２，３３　　端子部
　４０　　電子部品
　５０　　基板
　６５　　第１の被覆部材
　６５ａ　　一側面
　６６　　第２の被覆部材
　６６ａ　　一側面

Claims (5)

  1. 　本体部と端子部とを有する第１の発熱部品と、
    　本体部と端子部とを有する第２の発熱部品と、
    　前記第１の発熱部品の端子部及び前記第２の発熱部品の端子部が電気的に接続される基板と、
    を備える電力変換装置であって、
    　前記第１の発熱部品の本体部は第１の被覆部材によって覆われており、
    　前記第２の発熱部品の本体部は第２の被覆部材によって覆われており、
    　前記第１の被覆部材及び前記第２の被覆部材は冷却材と接触し、
    　前記第１の被覆部材の一部と前記第２の被覆部材の一部とが互いに対向する空間には冷却材が流れる流路が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
  2. 　前記第１の被覆部材及び前記第２の被覆部材の少なくとも一方は金属製であることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記第１の被覆部材と前記第２の被覆部材とは一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  4. 　前記第１の発熱部品と前記第２の発熱部品とは隣り合っていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  5. 　前記基板の一方の面に前記第１の発熱部品の本体部及び前記第２の発熱部品の本体部が配置され、
    　前記基板の一方の面にキャパシタ素子および抵抗部品および制御用半導体素子の少なくとも一つが配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
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