WO2022163367A1 - 電力変換装置、モータ装置、および車両 - Google Patents

電力変換装置、モータ装置、および車両 Download PDF

Info

Publication number
WO2022163367A1
WO2022163367A1 PCT/JP2022/000956 JP2022000956W WO2022163367A1 WO 2022163367 A1 WO2022163367 A1 WO 2022163367A1 JP 2022000956 W JP2022000956 W JP 2022000956W WO 2022163367 A1 WO2022163367 A1 WO 2022163367A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
reactor
control board
converter
board
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/000956
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
恒之 齋藤
本泰 大西
大地 古津
裕貴 笠井
翔太 古水戸
Original Assignee
日本電産エレシス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電産エレシス株式会社 filed Critical 日本電産エレシス株式会社
Priority to CN202280011801.0A priority Critical patent/CN116762268A/zh
Priority to DE112022000836.9T priority patent/DE112022000836T5/de
Publication of WO2022163367A1 publication Critical patent/WO2022163367A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14322—Housings specially adapted for power drive units or power converters wherein the control and power circuits of a power converter are arranged within the same casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

Definitions

  • the present invention relates to power converters, motor devices, and vehicles.
  • Patent Literature 1 discloses a configuration in which a reactor case is provided to cover the entire reactor, and the reactor case shields electromagnetic noise generated from the reactor.
  • a power conversion device of the present invention is a power conversion device having an inverter circuit and a converter circuit.
  • a power conversion device includes a power module having the inverter circuit, a reactor that smoothes the DC current supplied to the converter circuit, and a control board that controls at least one of the inverter circuit and the converter circuit.
  • the control board is arranged on one side in the first direction with respect to the power module, with the first direction being the plate thickness direction.
  • the reactor has a coil portion wound around a central axis along the first direction, and is arranged on one side of the power module in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the power module and the control board are positioned radially outside the reactor when viewed from the first direction.
  • the control board is located on one side of the reactor in the first direction.
  • One aspect of the motor device of the present invention has the power conversion device described above.
  • One aspect of the vehicle of the present invention has the motor device described above.
  • a power conversion device for conversion of a power to generate electromagnetic noise generated from a reactor hardly affects other members.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram of a motor device according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a longitudinal section of the power conversion device of one embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of the reactor of one embodiment.
  • a power conversion device 10, a motor device 1, and a vehicle 9 will be described below with reference to the drawings.
  • the actual structure and the scale, number, etc. of each structure may be different in order to make each structure easier to understand.
  • the gravitational direction is defined based on the positional relationship when the power conversion device 10 is mounted on a vehicle positioned on a horizontal road surface.
  • the posture of the power conversion device 10 in this specification is an example, and does not limit the posture in which the power conversion device 10 is actually attached.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram of the motor device 1.
  • FIG. A motor device 1 of the present embodiment is mounted in a vehicle 9 such as a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHV), or the like, which uses an engine and a motor as power sources.
  • the motor device 1 may be mounted in an electric vehicle (EV) that does not have an engine.
  • EV electric vehicle
  • a vehicle 9 of this embodiment includes a motor device 1, an engine (not shown), and drive wheels (not shown).
  • the motor device 1 includes a generator 3 driven by an engine (not shown), a battery 4 as a DC power source charged by the generator 3, and at least one of the battery 4 and the generator 3 as power sources (not shown).
  • the power conversion device 10 boosts the DC voltage supplied from the battery 4, converts it to AC voltage, supplies the converted AC voltage to the motor 2 to drive the motor 2, and regenerates the motor 2. is converted to a DC voltage, the voltage is stepped down, and the voltage is supplied to the battery 4 .
  • the power converter 10 converts the voltage generated by the generator 3 into a DC voltage, steps it down, and supplies it to the battery 4 , or drives the motor 2 with the voltage generated by the generator 3 .
  • Each configuration of the power converter 10 will be specifically described below.
  • the motor 2 is mechanically connected to a reduction mechanism (not shown).
  • the motor 2 drives drive wheels of the vehicle 9 via a speed reduction mechanism.
  • the generator 3 is mechanically connected to the reduction mechanism.
  • the generator 3 functions as a regenerative brake for driving the vehicle 9, and generates power based on energy during deceleration.
  • the motor 2 and generator 3 of this embodiment are three-phase motors, but may be multi-phase motors having four or more phases.
  • Motor 2 and generator 3 are each connected to power converter 10 .
  • Battery 4 is, for example, a secondary battery or an electric double layer capacitor.
  • the battery 4 is connected to the power converter 10 .
  • the battery 4 supplies power to the motor 2 via the power converter 10 . Electric power is supplied from the generator 3 to the battery 4 via the power converter 10 .
  • the power converter 10 has a converter circuit 13 , a motor inverter circuit (inverter circuit) 11 , and a generator inverter circuit (inverter circuit) 12 .
  • the converter circuit 13 is a so-called DC/DC converter.
  • the converter circuit 13 converts the voltage of the direct current supplied from the battery 4 .
  • the motor inverter circuit 11 converts the DC current supplied from the converter circuit 13 into AC current and supplies the AC current to the motor 2 .
  • the generator inverter circuit 12 converts the electric power generated by the generator 3 from alternating current to direct current, and charges the battery 4 .
  • inverter circuits 11 and 12 are simply referred to as inverter circuits 11 and 12 .
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a longitudinal section of the power converter 10. As shown in FIG. FIG. 2 illustrates a first direction D1, a second direction D2, and a third direction D3.
  • the first direction D1 is the vertical direction
  • one side of the first direction D1 is the upper side
  • the other side of the first direction D1 is the lower side.
  • the second direction D2 is a direction perpendicular to the first direction D1.
  • the second direction D2 is one direction along the horizontal plane.
  • One side in the second direction D2 is the right side in FIG. 2, and the other side in the second direction D2 is the left side in FIG.
  • the third direction D3 is a direction along the horizontal direction and a direction orthogonal to the first direction D1 and the second direction D2. That is, the first direction D1, the second direction D2, and the third direction D3 are directions orthogonal to each other.
  • the power converter 10 includes an inverter control board (control board) 41, a converter control board (control board) 42, a power board 43, a first drive board 45, a second drive board 46, and a motor power module 21.
  • the flow path forming body 60 has a first cooling plate 61 , a second cooling plate 62 , a third cooling plate 63 and a connecting pipe 64 .
  • the housing 19 includes an inverter control board 41, a converter control board 42, a power board 43, a first drive board 45, a second drive board 46, a motor power module 21, a generator power module 22, a reactor 30, a reactor base 35,
  • the capacitor module 15, the shield plate 50, the heat transfer plate 55, and the flow path forming body 60 are accommodated.
  • the motor power module 21 has a motor inverter circuit 11 .
  • the generator power module 22 has the generator inverter circuit 12 .
  • the motor inverter circuit 11 and the generator inverter circuit 12 convert a DC voltage into an AC voltage or an AC voltage into a DC voltage.
  • the motor power module 21 and the generator power module 22 are simply referred to as power modules 21 and 22 .
  • the motor power module 21 and the generator power module 22 each have six first switching elements (switching elements) 16 .
  • the first switching element 16 is an insulated gate bipolar transistor (IGBT) in this embodiment. That is, the power modules 21 and 22 have insulated gate bipolar transistors. By adopting an insulated gate bipolar transistor as the first switching element 16, the power modules 21 and 22 can be configured at relatively low cost.
  • the inverter circuits 11 and 12 are PWM inverters by pulse width modulation (PWM) having a bridge circuit in which the first switching elements 16 are bridge-connected.
  • the motor power module 21 and the generator power module 22 are arranged along a horizontal plane (a plane perpendicular to the first direction D1).
  • the generator power module 22 is stacked above the motor power module 21 with a third cooling plate 63 interposed therebetween. That is, the third cooling plate 63 is sandwiched between the motor power module 21 and the generator power module 22 .
  • the third cooling plate 63 cools the motor power module 21 and the generator power module 22 with the coolant L flowing therein.
  • a first drive board 45 is arranged below the motor power module 21 .
  • a second drive board 46 is arranged above the generator power module 22 .
  • the substrate bodies 45a and 46a of the first drive substrate 45 and the second drive substrate 46 are arranged along a horizontal plane (a plane orthogonal to the first direction D1).
  • the first drive board 45 is connected to the motor power module 21 and the inverter control board 41 .
  • the second drive board 46 is connected to the generator power module 22 and the inverter control board 41 .
  • the first drive board 45 and the second drive board 46 generate driving power for the first switching element 16 based on the control signal for controlling the first switching element 16 generated by the inverter control board 41 .
  • the power board 43 has a converter circuit 13.
  • the converter circuit 13 steps up the voltage supplied from the battery 4 or steps down the voltage supplied to the battery 4 .
  • a reactor 30 is connected in series between the converter circuit 13 and the battery 4 .
  • a capacitor module 15 is connected in parallel to the downstream side of the converter circuit 13 .
  • the power board 43 has two second switching elements (switching elements) 17 and a board body (not shown in FIG. 1) on which the second switching elements 17 are mounted.
  • the second switching element 17 is a transistor containing silicon carbide (SiC) in this embodiment. That is, the power substrate 43 has transistors containing silicon carbide.
  • the converter circuit 13 has a chopper circuit to which the second switching element 17 is connected.
  • the board body 43a of the power board 43 is arranged along a horizontal plane (a plane orthogonal to the first direction D1). That is, the power board 43 is arranged with the vertical direction (the first direction D1) as the board thickness direction.
  • a first cooling plate 61 is arranged below the power board 43 (the other side in the first direction D1) with a heat transfer plate 55 interposed therebetween.
  • the heat transfer plate 55 is made of a highly heat conductive metal material.
  • the material forming the heat transfer plate 55 include an aluminum alloy and a copper alloy. It is more preferable to employ a material that shields magnetism (for example, an aluminum alloy) as the material forming the heat transfer plate 55 .
  • the heat transfer plate 55 is arranged along a horizontal plane (a plane orthogonal to the first direction D1) and has a plate shape. That is, the heat transfer plate 55 is arranged with the vertical direction (the first direction D1) as the plate thickness direction. Also, the heat transfer plate 55 is arranged to be stacked on the power substrate 43 along the vertical direction (first direction D1).
  • the heat transfer plate 55 contacts the power board 43 . More specifically, the heat transfer plate 55 contacts the second switching element 17 (not shown in FIG. 2) mounted on the power board 43 .
  • the heat transfer plate 55 is cooled by the coolant L flowing inside the first cooling plate 61 .
  • the power board 43 is cooled by the coolant L through the heat transfer plate 55 .
  • the heat transfer plate 55 may be configured to have radiation fins on the surface in contact with the coolant L. As shown in FIG.
  • the capacitor module 15 is connected in parallel between the converter circuit 13 and the inverter circuits 11 and 12.
  • the capacitor module 15 smoothes the DC current supplied from the converter circuit 13 to the motor inverter circuit 11 in the capacitor element 15a.
  • the capacitor module 15 has a capacitor element 15a and a capacitor case 15b that accommodates the capacitor element 15a.
  • the capacitor module 15 is arranged on one side (the right side in FIG. 2) in the second direction D2 with respect to the motor power module 21, the generator power module 22, and the third cooling plate 63. As shown in FIG. Also, the capacitor module 15 is arranged on the other side in the second direction D2 (left side in FIG. 2) with respect to the second cooling plate 62 .
  • the capacitor module 15 contacts the second cooling plate 62 and the third cooling plate 63 .
  • the second cooling plate 62 and the third cooling plate 63 are cooled by the coolant L flowing therein.
  • the capacitor module 15 contacts both sides in the second direction D2 by contacting the second cooling plate 62 and the third cooling plate 63 arranged on one side and the other side in the second direction D2, respectively. efficiently cooled from As a result, the temperature of the capacitor module 15 is suppressed, and the reliability of the capacitor element 15a is enhanced.
  • reactor 30 is connected in series between battery 4 and converter circuit 13 .
  • Reactor 30 smoothes the DC current supplied from battery 4 to converter circuit 13 .
  • the reactor 30 is arranged on one side (right side in FIG. 2) in the second direction D2 with respect to the power modules 21, 22 and the third cooling plate 63. Between reactor 30 and power modules 21 and 22 and third cooling plate 63, capacitor module 15, third cooling plate 63, and reactor pedestal 35 are arranged.
  • the reactor 30 is supported by a reactor pedestal 35 .
  • the reactor pedestal 35 has a plate-like portion whose plate thickness direction is the second direction D2.
  • the reactor pedestal 35 is made of a highly heat-conductive metal material. Examples of the material forming the reactor pedestal 35 include materials with excellent heat conductivity, such as aluminum alloys and copper alloys. Furthermore, it is more preferable to employ a material that shields magnetism (for example, an aluminum alloy) as the material that constitutes the reactor pedestal 35 .
  • the reactor pedestal 35 contacts the reactor 30 .
  • the reactor pedestal 35 is cooled by the coolant L flowing inside the second cooling plate 62 .
  • Reactor 30 is cooled by coolant L via reactor pedestal 35 .
  • the reactor pedestal 35 may have heat radiation fins on the contact surface with the refrigerant L.
  • FIG. 3 is a perspective view of the reactor 30.
  • the reactor 30 has three coil portions 30a and a reactor case 30b.
  • the coil portion 30a is composed of a conductive wire wound around a central axis J extending in the vertical direction (first direction D1).
  • the reactor case 30b is made of, for example, a resin material.
  • the reactor case 30b accommodates the three coil portions 30a.
  • Coil portion 30a and reactor case 30b are positioned on one side (right side in FIG. 2) of reactor base 35 in second direction D2.
  • the three coil portions 30 a are arranged along the surface direction of the reactor base 35 .
  • a part of the reactor pedestal 35 may protrude in the thickness direction to support the periphery of the reactor case 30b.
  • inverter control board 41 and converter control board 42 are arranged above power modules 21 and 22 (one side in first direction D1).
  • control boards 41 and 42 are simply referred to as control boards 41 and 42 .
  • the inverter control board 41 is electrically connected to the motor power module 21 and the generator power module 22 via the first drive board 45 and the second drive board 46 .
  • the inverter control board 41 controls the inverter circuits 11 and 12 .
  • the inverter control board 41 generates a control signal for controlling the first switching element 16 of the motor power module 21 and the first switching element 16 of the generator power module 22 .
  • the converter control board 42 is electrically connected to the power board 43 .
  • the converter control board 42 controls the converter circuit 13 of the power board 43 .
  • Converter control board 42 generates a control signal for controlling second switching element 17 of power board 43 .
  • the board bodies 45a, 46a of the control boards 41, 42 are arranged along a horizontal plane (a plane perpendicular to the first direction D1). That is, the control boards 41 and 42 are arranged with the vertical direction (the first direction D1) as the plate thickness direction. Inverter control board 41 is arranged above converter control board 42 (one side in first direction D1).
  • the control boards 41 and 42 are relatively susceptible to high-frequency electromagnetic wave noise.
  • the inventors have found that high-frequency electromagnetic noise generated from the reactor 30 propagates radially outward of the central axis J of the reactor 30 .
  • the control boards 41 and 42 are positioned radially outside the reactor 30 when viewed in the vertical direction (first direction D1). Further, the control boards 41 and 42 are positioned above the reactor 30 (on one side in the first direction D1). Therefore, according to the present embodiment, it becomes difficult for high-frequency electromagnetic wave noise propagating radially outward from the reactor 30 to reach the control substrates 41 and 42 .
  • the control boards 41 and 42 are less likely to be affected by high-frequency electromagnetic wave noise, and the reliability of the control boards 41 and 42 can be enhanced.
  • the reactor pedestal 35 is arranged between the reactor 30 and the control boards 41 and 42 and the power modules 21 and 22 when viewed in the vertical direction (first direction D1). Moreover, it is preferable to employ a magnetic shielding material (for example, an aluminum alloy) as a material constituting the reactor pedestal 35 . In this case, the reactor pedestal 35 shields electromagnetic noise that propagates from the reactor 30 to the outside in the radial direction of the central axis J and travels toward the control boards 41 and 42 and the power modules 21 and 22 . It should be noted that the effect of shielding electromagnetic waves by the reactor pedestal 35 is merely an auxiliary one. Therefore, it is not necessary to increase the thickness of the reactor pedestal 35 in order to enhance the shielding effect.
  • a magnetic shielding material for example, an aluminum alloy
  • a second cooling plate 62 is arranged between the power modules 21 and 22 and the reactor 30 to extend along the vertical direction (first direction D1). Moreover, it is preferable to adopt a magnetic shielding material (for example, an aluminum alloy) as the material constituting the second cooling plate 62 . In this case, the second cooling plate 62 shields electromagnetic noise that propagates from the reactor 30 to the outside in the radial direction of the center axis J and travels toward the control boards 41 and 42 and the power modules 21 and 22 .
  • a magnetic shielding material for example, an aluminum alloy
  • the capacitor module 15 is arranged between the power modules 21 , 22 and the second cooling plate 62 . Therefore, the capacitor module 15 shields electromagnetic noise that propagates from the reactor 30 to the outside in the radial direction of the center axis J and travels toward the control boards 41 and 42 and the power modules 21 and 22 .
  • the power modules 21 and 22 are positioned radially outside the reactor 30 when viewed in the vertical direction (first direction D1).
  • the power modules 21 and 22 are relatively large components among the members that configure the power converter 10 .
  • the central axis J of the coil portion 30a extends along the first direction D1.
  • the phrase “along the first direction D1” means that the central axis J is not only strictly parallel to the first direction D1, but also within a range of ⁇ 45° with respect to the first direction D1. , including the case of being inclined in at least one of the second direction D2 and the third direction D3. According to the present embodiment, even if the central axis J of the coil portion 30a is arranged in a posture inclined within a range of ⁇ 45° with respect to the vertical direction (the first direction D1), the above-described certain effects can be obtained. Obtainable.
  • control boards 41 and 42 and the power board 43 are stacked in the vertical direction (first direction D1). That is, the power board 43 is arranged in a layered manner with the control boards 41 and 42 .
  • the control boards 41 and 42 and the power board 43 can be easily arranged close to each other, and a harness (not shown) connecting the boards can be shortened. As a result, electromagnetic noise generated from the harness can be reduced.
  • the shielding plate 50 is arranged between the inverter control board 41 and the converter control board 42 .
  • the shield plate 50 is arranged along a horizontal plane (a plane orthogonal to the first direction D1) and has a plate shape. That is, the shield plate 50 is arranged with the vertical direction (the first direction D1) as the plate thickness direction.
  • the shield plate 50 supports the control boards 41 and 42 . That is, inverter control board 41 is fixed to the upper surface of shielding plate 50 , and converter control board 42 is fixed to the upper surface of shielding plate 50 . Also, the shielding plate 50 is fixed to the inner surface of the housing 19 .
  • the shield plate 50 shields magnetism between the inverter control board 41 and the converter control board 42 . Therefore, shield plate 50 prevents electromagnetic wave noise generated in one of inverter control board 41 and converter control board 42 from reaching and affecting the other.
  • the shield plate 50 is made of, for example, an aluminum alloy. However, the shielding plate 50 may be made of an iron-based alloy for the purpose of enhancing the magnetic shielding effect.
  • the converter control board 42 of the present embodiment is provided with both a high voltage region through which high voltage current flows and a low voltage region through which low voltage current flows.
  • the inverter control board 41 is provided with only a low voltage region through which a low voltage current flows. According to the present embodiment, electromagnetic wave noise generated in the high voltage region of converter control board 42 can be suppressed from affecting inverter control board 41 .
  • the shielding plate 50 covers the entire lower surface of the inverter control board 41 . That is, the shield plate 50 overlaps the entire inverter control board 41 when viewed in the vertical direction (first direction D1). Thereby, the shielding plate 50 effectively suppresses electromagnetic noise from reaching the inverter control board 41 from below.
  • the inverter control board 41 is arranged above the shielding plate 50 (one side in the first direction D1), and the converter control board 42 is arranged below the shielding plate 50 .
  • Inverter control board 41 is more susceptible to high-frequency electromagnetic wave noise from reactor 30 than converter control board 42 .
  • by arranging the inverter control board 41 above the shielding plate 50 it is possible to suppress the electromagnetic wave noise of the reactor 30 positioned below the shielding plate 50 from reaching the inverter control board 41 . , the reliability of the power converter 10 can be enhanced.
  • the coolant L flows through the passage forming body 60 .
  • the flow path forming body 60 is a separate member from the housing 19 .
  • the channel forming body 60 forms a channel for the coolant L inside the housing 19 .
  • the coolant L flowing through the channel of the channel forming body 60 cools the components arranged inside the housing 19 .
  • the flow path forming body 60 has a first flow path forming portion 60A and a second flow path forming portion 60B which are separable from each other.
  • the first flow path forming portion 60A has a first cooling plate 61 and a second cooling plate 62 .
  • the second flow path forming portion 60B has a third cooling plate 63 and a connecting pipe 64 .
  • the second flow path forming portion 60B is connected to the first flow path forming portion 60A by connecting the connecting pipe 64 to the first cooling plate 61 . That is, the first flow path forming portion 60A and the second flow path forming portion 60B are connected to each other.
  • a plurality of cooling plates 61, 62, 63 are provided inside the housing 19, and these cooling plates 61, 62, 63 are connected to each other. Therefore, a plurality of cooling plates 61, 62, 63 can be arranged in a complicated manner inside the housing 19, and the constituent members inside the housing 19 can be efficiently cooled.
  • the first flow path forming portion 60A and the second flow path forming portion 60B are made of a metal material with high heat conductivity.
  • materials forming the first flow path forming portion 60A and the second flow path forming portion 60B include an aluminum alloy and a copper alloy. It is more preferable to employ a material that shields magnetism (for example, an aluminum alloy) as the material forming the first flow path forming portion 60A and the second flow path forming portion 60B.
  • the coolant L flows inside the passage forming body 60 in the order of the third cooling plate 63 , the connecting pipe 64 , the first cooling plate 61 and the second cooling plate 62 .
  • Each part of the flow path forming body 60 will be described below along the flow of the coolant L.
  • the third cooling plate 63 is arranged along a horizontal plane (a plane orthogonal to the first direction D1) and has a plate shape. That is, the third cooling plate 63 is arranged with the vertical direction (the first direction D1) as the plate thickness direction.
  • the third cooling plate 63 is arranged between the motor power module 21 and the generator power module 22 .
  • the third cooling plate 63 cools the motor power module 21 and the generator power module 22 with the coolant L flowing therein.
  • the third cooling plate 63 is provided with a first connection hole 63c, a third recess 63a, a first communication hole 63d, and a fourth recess 63b.
  • the coolant L flows into the flow path forming body 60 through the first connection hole 63c.
  • the first connection hole 63c opens in the second direction D2.
  • An inflow port 69 for the coolant L is connected to the opening of the first connection hole 63c.
  • the first connection hole 63c opens to the inner side surface of the third recess 63a.
  • the third recess 63a is provided on the lower surface of the third cooling plate 63.
  • the third recess 63a opens downward. That is, the third concave portion 63a opens toward the motor power module 21 side.
  • the third recess 63a is covered with the motor power module 21 .
  • a heat radiation fin 21p is directed to the upper surface of the motor power module 21 .
  • the radiation fins 21p are arranged inside the third recesses 63a. Inside the third concave portion 63a, the coolant L flows between the radiation fins 21p.
  • the first communication hole 63d penetrates the third cooling plate 63 in the vertical direction (first direction D1).
  • the first communication hole 63d opens to the bottom surface of the third recess 63a and the bottom surface of the fourth recess 63b.
  • 63 d of 1st communication holes mutually connect the 3rd recessed part 63a and the 4th recessed part 63b.
  • the fourth recess 63b is provided on the upper surface of the third cooling plate 63.
  • the fourth recess 63b opens upward. That is, the fourth concave portion 63b opens toward the generator power module 22 side.
  • the fourth recess 63b is covered with the generator power module 22 .
  • a radiation fin 22p is directed to the lower surface of the generator power module 22 .
  • the radiation fins 22p are arranged inside the fourth concave portions 63b. Inside the fourth concave portion 63b, the coolant L flows between the radiation fins 22p.
  • the coolant L passes through the first connection hole 63c, the third recess 63a, the first communication hole 63d, and the fourth recess 63b in this order.
  • the coolant L cools the motor power module 21 when passing through the third recess 63a, and cools the generator power module 22 when passing through the fourth recess 63b.
  • the power modules 21 and 22 are provided with the heat radiation fins 21p and 22p, a wide contact area between the power modules 21 and 22 and the coolant L can be ensured.
  • the cooling medium L can be used for efficient cooling.
  • the surface of the third cooling plate 63 facing one side in the second direction D2 contacts the capacitor module 15 . Thereby, the third cooling plate 63 cools the capacitor module 15 .
  • the connecting pipe 64 extends along the vertical direction (first direction D1).
  • the connecting pipe 64 connects the third cooling plate 63 and the first cooling plate 61 .
  • the coolant L moves from inside the third cooling plate 63 to inside the first cooling plate 61 via the connecting pipe 64 .
  • the first cooling plate 61 is arranged along a horizontal plane (a plane orthogonal to the first direction D1) and has a plate shape. That is, the first cooling plate 61 is arranged with the vertical direction (the first direction D1) as the plate thickness direction.
  • the first cooling plate 61 is arranged along the lower surface of the power board 43 .
  • a heat transfer plate 55 is provided between the first cooling plate 61 and the power board 43 .
  • the first cooling plate 61 cools the power board 43 with the coolant L flowing inside. That is, the power board 43 is arranged on one side of the first cooling plate 61 and cooled by the coolant L. As shown in FIG.
  • the first cooling plate 61 is provided with a second connection hole 61b, a first recess 61a, and a second communication hole 61c.
  • the coolant L passes through the second connection hole 61b, the first recess 61a, and the second communication hole 61c in this order.
  • the second connection hole 61b penetrates in the vertical direction (first direction D1).
  • the second connection hole 61b opens downward.
  • a connecting pipe 64 is connected to the opening of the second connecting hole 61b.
  • the second connection hole 61b opens to the bottom surface 61f of the first recess 61a.
  • the first concave portion 61a is provided on the lower surface of the first cooling plate 61.
  • the first recess 61a opens upward. That is, the first concave portion 61a opens toward the power substrate 43 side.
  • the coolant L flows through the first concave portion 61a.
  • the first recess 61 a is covered with the heat transfer plate 55 .
  • the coolant L in the first recess 61 a cools the power board 43 via the heat transfer plate 55 .
  • the first concave portion 61a has a bottom surface 61f facing the opening side.
  • the bottom surface 61f has an inclined surface 61s.
  • 61 s of inclined surfaces deepen the opening depth toward the downstream of the refrigerant
  • 61 s of inclined surfaces are provided in a part of 61 f of bottom surfaces.
  • the bottom surface 61f as a whole may be an inclined surface in which the depth of the opening increases toward the downstream side of the coolant L.
  • the second communication hole 61c extends along the second direction D2.
  • the second communication hole 61c opens to the bottom surface 61f of the first recess 61a.
  • the second communication hole 61c opens to the bottom surface 62f of the second recess 62a.
  • the second communication hole 61c allows the first recess 61a and the second recess 62a to communicate with each other.
  • the second cooling plate 62 is arranged along the vertical direction (first direction D1) and has a plate shape. Also, the second cooling plate 62 is arranged with the second direction D2 as the plate thickness direction.
  • the second cooling plate 62 is arranged along the reactor 30 .
  • a reactor pedestal 35 is provided between the second cooling plate 62 and the reactor 30 .
  • the second cooling plate 62 cools the reactor 30 with the coolant L flowing inside. That is, the reactor 30 is arranged on one side of the second cooling plate 62 and cooled by the coolant L. As shown in FIG.
  • the second cooling plate 62 is provided with a second concave portion 62a and a discharge hole 62b.
  • the coolant L passes through the second recesses 62a and the discharge holes 62b in this order.
  • the second concave portion 62a is provided on the surface of the second cooling plate 62 facing one side (right side in FIG. 2) in the second direction D2.
  • the second recess 62a opens on one side in the second direction D2. That is, the second recessed portion 62a opens toward the reactor 30 side.
  • the second recess 62a has a bottom surface 62f facing the opening side.
  • a second communication hole 61c extending from the first cooling plate 61 opens in the bottom surface 62f.
  • the coolant L flows into the second recess 62a through the second communication hole 61c.
  • the coolant L flows through the second concave portion 62a.
  • the second recess 62 a is covered with the reactor base 35 .
  • the coolant L in the second recess 62 a cools the power board 43 via the reactor base 35 .
  • the surface of the second cooling plate 62 facing the other side in the second direction D2 contacts the capacitor module 15. Thereby, the second cooling plate 62 cools the capacitor module 15 .
  • the discharge hole 62b extends vertically (first direction D1) from the inner wall surface of the second recess 62a. That is, the discharge hole 62b opens to the inner wall surface of the second recess 62a. Also, the discharge hole 62 b opens at the lower end of the second cooling plate 62 .
  • the discharge hole 62 b is disposed on the most downstream side of the flow path forming body 60 and discharges the coolant L inside the flow path forming body 60 . In addition, you may arrange
  • the first flow path forming portion 60A of this embodiment has a first cooling plate 61 and a second cooling plate 62 that intersect each other. That is, the second cooling plate 62 crosses the first cooling plate 61 and is connected to the first cooling plate 61 .
  • the first cooling plate 61 and the second cooling plate 62 “intersect” means that the first cooling plate 61 and the second cooling plate 62 are arranged along planes that are not parallel to each other and connected to each other. means to be
  • the first cooling plate 61 and the second cooling plate 62 are arranged in the housing 19 so as to cross each other.
  • the degree of freedom in arranging each component within the housing 19 is increased compared to the case where the housing itself is provided with a flow path and the heating element is arranged along the housing for cooling.
  • the flow path forming body 60 can be efficiently arranged in the gap between each component of the power conversion device 10. can be placed in
  • the larger one of the two crossing angles formed by the first cooling plate 61 and the second cooling plate 62 is assumed to be the dominant angle ⁇ , and the smaller one is assumed to be the minor angle ⁇ .
  • the dominant angle ⁇ is an angle greater than 180°.
  • Each beta is an angle of less than 180°.
  • the first cooling plate 61 and the second cooling plate 62 are orthogonal to each other. The dominant angle ⁇ is therefore 270° and the minor angle ⁇ is 90°.
  • the reactor 30 and the power board 43 are arranged on the side of the reflex angle ⁇ between the first cooling plate 61 and the second cooling plate 62 .
  • the power modules 21 and 22 and the capacitor module 15 are arranged on the minor angle ⁇ side formed by the first cooling plate 61 and the second cooling plate 62 .
  • the reactor 30 and the power board 43 which are relatively small in thickness among the heating elements, are arranged on the dominant angle ⁇ side of the first flow path forming portion 60A, so that the power conversion device 10 is Can be made smaller.
  • the relatively large power modules 21 and 22 and the capacitor module 15 among the heat generating elements are arranged on the minor angle ⁇ side of the first flow path forming portion 60A, so that the first cooling plate The area surrounded by 61 and the second cooling plate 62 can be efficiently used to reduce the size of the power conversion device 10 .
  • the reactor 30, the power board 43, the power modules 21 and 22, and the capacitor module 15 can be efficiently cooled.
  • the area where the reactor 30 and the power board 43 are arranged and the area where the power modules 21 and 22 and the capacitor module 15 are arranged can be partitioned by the flow path forming body 60 . Thereby, the inside of the housing 19 can be efficiently utilized.
  • the first cooling plate 61 is arranged between the power board 43 and the power modules 21 and 22 .
  • the first cooling plate 61 separates the space for arranging the power substrate 43 and the space for arranging the power modules 21 and 22 to suppress heat exchange therebetween.
  • one of the power board 43 and the power modules 21 and 22 can be prevented from being heated by the other, and the reliability of the power board 43 and the power modules 21 and 22 can be improved.
  • the second cooling plate 62 is arranged between the reactor 30 and the capacitor module 15 .
  • the second cooling plate 62 efficiently cools the reactor 30 and the capacitor module 15 on both sides.
  • the second cooling plate 62 separates the space for arranging the reactor 30 and the space for arranging the capacitor modules 15 to suppress heat exchange therebetween. Thereby, one of reactor 30 and capacitor module 15 can be prevented from being heated by the other, and the reliability of reactor 30 and capacitor module 15 can be improved.
  • the motor power module 21, the third cooling plate 63, the generator power module 22, the first cooling plate 61, and the power substrate 43 form a laminated structure. Therefore, these components can be easily arranged at high density, the internal space of the housing 19 can be effectively used, and the power conversion device 10 can be miniaturized as a whole. Moreover, the power modules 21 and 22 and the power board 43 which are heat generating bodies can be efficiently cooled by using the first cooling plate 61 and the third cooling plate 63 . In addition, a first cooling plate 61 and a third cooling plate 63 are arranged between the power modules 21 and 22 and the power board 43, which are heating elements, respectively. Therefore, even if the heating elements are arranged close to each other, the heating elements can be prevented from heating each other, and the reliability of the power modules 21 and 22 and the power board 43, which are the heating elements, can be improved.
  • the coolant L cools the power modules 21 and 22, the power board 43, and the reactor 30 in this order from the upstream side to the downstream side.
  • the temperature of the heating elements of the power conversion device 10 tends to increase in the order of the power modules 21 and 22, the power board 43, and the reactor 30.
  • FIG. According to the present embodiment, by cooling the coolant L in this order, it is possible to supply a coolant with a lower temperature to the heating element that needs to be cooled more, and the reliability of the power conversion device 10 can be improved. can.
  • the motor power module 21 is used more frequently than the generator power module 22 and tends to reach high temperatures.
  • the coolant L cools the motor power module 21 and the generator power module 22 in this order. Therefore, it is possible to prevent the motor power module 21, which tends to be heated to a high temperature, from becoming hot, and improve the reliability of the power conversion device 10.
  • the power conversion device 10 is provided with the motor power module 21 connected to the motor 2 and the generator power module 22 connected to the generator 3 as the power modules.
  • the power converter 10 may have only one of the motor power module 21 and the generator power module 22 .
  • the inclined surface 61s is provided on the bottom surface of the first concave portion 61a.
  • the inclined surface may be provided on the bottom surface of the second recess 62a. That is, the inclined surface may have the bottom surface of at least one of the first recess 61a and the second recess 62a.
  • the shape of the fins is not limited as long as the heat radiation area can be increased.
  • a plurality of pin fins or plate-like fins may be used.
  • First cooling plate 61a First concave portion 61f, 62f Bottom surface 61s Inclined surface 62 Second cooling plate , 62a...Second concave portion, 63...Third cooling plate, D1...First direction, D2...Second direction, J...Center axis line, L...Refrigerant, ⁇ ...Major angle, ⁇ ...Minor angle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

本発明の電力変換装置の一つの態様は、インバータ回路およびコンバータ回路を有する電力変換装置である。電力変換装置は、インバータ回路を有するパワーモジュールと、コンバータ回路に供給される直流電流を平滑化するリアクトルと、インバータ回路およびコンバータ回路の少なくとも一方を制御する制御基板と、を備える。制御基板は、パワーモジュールに対し第１方向の一方側に、第１方向を板厚方向として配置される。リアクトルは、第１方向に沿う中心軸線周りに巻き回されるコイル部を有し、パワーモジュールに対し第１方向と直交する第２方向の一方側に配置される。パワーモジュールおよび制御基板は、第１方向から見て、リアクトルの径方向外側に位置する。制御基板は、リアクトルより第１方向の一方側に位置する。

Description

電力変換装置、モータ装置、および車両
　本発明は、電力変換装置、モータ装置、および車両に関する。
　近年、電気自動車又はハイブリッド自動車に搭載されるモータおよび発電機用の電力変換装置の開発が進んでいる。このような電力変換装置には、コンバータ回路とインバータ回路とが設けられる。このため、コンバータ回路のリアクトル等から発生する電磁波ノイズが、他の部位に影響を与えることを抑制する必要がある。特許文献１には、リアクトル全体を覆うリアクトルケースが設けられ、リアクトルケースがリアクトルから発生する電磁波ノイズを遮蔽する構成が開示されている。
特開２０２０－０８９１８５号公報
　従来、リアクトルから発生する電磁波ノイズに対する遮蔽効果を得るためには、リアクトル全体を覆うケースを設ける必要があった。
　本発明は、上記事情に鑑みて、ケースによってリアクトル全体を覆わずともリアクトルから発生する電磁波ノイズが他部材に影響を与え難い電力変換装置、モータ装置、および車両を提供することを目的の一つとする。
　本発明の電力変換装置の一つの態様は、インバータ回路およびコンバータ回路を有する電力変換装置である。電力変換装置は、前記インバータ回路を有するパワーモジュールと、前記コンバータ回路に供給される直流電流を平滑化するリアクトルと、前記インバータ回路および前記コンバータ回路の少なくとも一方を制御する制御基板と、を備える。前記制御基板は、前記パワーモジュールに対し第１方向の一方側に、第１方向を板厚方向として配置される。前記リアクトルは、前記第１方向に沿う中心軸線周りに巻き回されるコイル部を有し、前記パワーモジュールに対し前記第１方向と直交する第２方向の一方側に配置される。前記パワーモジュールおよび前記制御基板は、前記第１方向から見て、前記リアクトルの径方向外側に位置する。前記制御基板は、前記リアクトルより前記第１方向の一方側に位置する。
　本発明のモータ装置の一つの態様は、上述の電力変換装置を有する。
　本発明の車両の一つの態様は、上述のモータ装置を有する。
　本発明の一つの態様によれば、リアクトルから発生する電磁波ノイズが他部材に影響を与え難い電力変換装置、モータ装置、および車両が提供される。
図１は、一実施形態のモータ装置の回路ブロック図である。 図２は、一実施形態の電力変換装置の縦断面を示す模式図である。 図３は、一実施形態のリアクトルの斜視図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る電力変換装置１０、モータ装置１および車両９について説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
　以下の説明では、電力変換装置１０が水平な路面上に位置する車両に搭載された場合の位置関係を基に、重力方向を規定して説明する。なお、本明細書における電力変換装置１０の姿勢は一例であって、実際に電力変換装置１０が取り付けられる姿勢を限定するものではない。
　図１は、モータ装置１の回路ブロック図である。本実施形態のモータ装置１は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等、エンジンとモータとを動力源とする車両９に搭載される。なお、モータ装置１は、エンジンを有さない電気自動車（ＥＶ）に搭載されていてもよい。
　本実施形態の車両９は、モータ装置１とエンジン（図示略）と駆動輪（図示略）とを備える。また、モータ装置１は、図示しないエンジンにより駆動される発電機３と、発電機３により充電される直流電源としてのバッテリ４と、バッテリ４と発電機３との少なくとも一方を電源として図示しない駆動輪を駆動するモータ２と、を有する。
　電力変換装置１０は、バッテリ４から供給される直流電圧を昇圧した後に交流電圧に変換し、変換した交流電圧をモータ２に供給してモータ２を駆動すると共に、モータ２を回生作動させた際の電圧を直流電圧に変換した後に降圧してバッテリ４に供給する。電力変換装置１０は、発電機３より発生する電圧を直流電圧に変換した後に降圧してバッテリ４に供給し、又は発電機３より発生する電圧でモータ２を駆動する。
　以下、電力変換装置１０の各構成について具体的に説明する。
　モータ２は、減速機構（図示略）に機械的に接続される。モータ２は、減速機構を介して車両９の駆動輪を駆動する。発電機３は、減速機構に機械的に接続される。発電機３は、車両９の駆動に対して回生ブレーキとして機能し、減速時のエネルギを基に発電する。本実施形態のモータ２および発電機３は、３相モータであるが、４相以上の多相モータであってもよい。モータ２および発電機３は、それぞれ電力変換装置１０に接続される。バッテリ４は、例えば、二次電池または電気二重層キャパシタである。バッテリ４は、電力変換装置１０に接続される。バッテリ４は、電力変換装置１０を介してモータ２に電力を供給する。また、バッテリ４には、電力変換装置１０を介して発電機３から電力が供給される。
　電力変換装置１０は、コンバータ回路１３と、モータ用インバータ回路（インバータ回路）１１と、発電機用インバータ回路（インバータ回路）１２と、を有する。コンバータ回路１３は、いわゆるＤＣ／ＤＣコンバータである。コンバータ回路１３は、バッテリ４から供給される直流電流の電圧を変換する。モータ用インバータ回路１１は、コンバータ回路１３から供給される直流電流を交流電流に変換してモータ２に供給する。発電機用インバータ回路１２は、発電機３において発電された電力を、交流電流から直流電流に変換してバッテリ４に充電する。
　以下の説明において、モータ用インバータ回路１１と発電機用インバータ回路１２とを区別しない場合、これらを単に、インバータ回路１１、１２と呼ぶ。
　図２は、電力変換装置１０の縦断面の模式図である。
　図２には、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２と第３方向Ｄ３を図示する。
　本実施形態において、第１方向Ｄ１は上下方向であり、第１方向Ｄ１の一方側が上側であり、第１方向Ｄ１の他方側が下側である。
　第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と直交する方向である。本実施形態において、第２方向Ｄ２は、水平面に沿う一方向である。第２方向Ｄ２の一方側が図２において右側であり、第２方向Ｄ２の他方側が図２において左側である。
　第３方向Ｄ３は、水平方向に沿う方向であり、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と直交する方向である。すなわち、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２と第３方向Ｄ３とは、それぞれ互いに直交する方向である。
　電力変換装置１０は、インバータ制御基板（制御基板）４１と、コンバータ制御基板（制御基板）４２と、パワー基板４３と、第１駆動基板４５と、第２駆動基板４６と、モータ用パワーモジュール２１と、発電機用パワーモジュール２２と、リアクトル３０と、リアクトル台座（第２伝熱板）３５と、コンデンサモジュール１５と、遮蔽板５０と、伝熱板（第１伝熱板）５５と、流路形成体６０と、ハウジング１９と、を有する。流路形成体６０は、第１冷却板６１、第２冷却板６２、第３冷却板６３、および連結管６４と、を有する。
　ハウジング１９は、インバータ制御基板４１、コンバータ制御基板４２、パワー基板４３、第１駆動基板４５、第２駆動基板４６、モータ用パワーモジュール２１、発電機用パワーモジュール２２、リアクトル３０、リアクトル台座３５、コンデンサモジュール１５、遮蔽板５０、伝熱板５５、および流路形成体６０を収容する。
　図１に示すように、モータ用パワーモジュール２１は、モータ用インバータ回路１１を有する。一方で発電機用パワーモジュール２２は、発電機用インバータ回路１２を有する。モータ用インバータ回路１１および発電機用インバータ回路１２は、直流電圧を交流電圧に、又は交流電圧を直流電圧に変換する。
　以下の説明において、モータ用パワーモジュール２１と発電機用パワーモジュール２２とを区別しない場合、これらを単に、パワーモジュール２１、２２と呼ぶ。
　モータ用パワーモジュール２１および発電機用パワーモジュール２２は、それぞれ、６つの第１スイッチング素子（スイッチング素子）１６を有する。第１スイッチング素子１６は、本実施形態の場合、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor）である。すなわち、パワーモジュール２１、２２は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有する。第１スイッチング素子１６として絶縁ゲートバイポーラトランジスタを採用することで、パワーモジュール２１、２２を比較的安価に構成できる。インバータ回路１１、１２は、第１スイッチング素子１６をブリッジ接続したブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータである。
　図２に示すように、モータ用パワーモジュール２１および発電機用パワーモジュール２２は、それぞれ、水平面（第１方向Ｄ１と直交する平面）に沿って配置される。発電機用パワーモジュール２２は、モータ用パワーモジュール２１の上側に、第３冷却板６３を介して積層される。すなわち、第３冷却板６３は、モータ用パワーモジュール２１と発電機用パワーモジュール２２との間に挟まれる。後述するように、第３冷却板６３は、内部を流れる冷媒Ｌによって、モータ用パワーモジュール２１および発電機用パワーモジュール２２を冷却する。
　モータ用パワーモジュール２１の下側には、第１駆動基板４５が配置される。また、発電機用パワーモジュール２２の上側には、第２駆動基板４６が配置される。第１駆動基板４５および第２駆動基板４６の基板本体４５ａ、４６ａは、水平面（第１方向Ｄ１と直交する平面）に沿って配置される。
　第１駆動基板４５は、モータ用パワーモジュール２１およびインバータ制御基板４１に接続される。同様に、第２駆動基板４６は、発電機用パワーモジュール２２およびインバータ制御基板４１に接続される。第１駆動基板４５および第２駆動基板４６は、それぞれインバータ制御基板４１で生成された第１スイッチング素子１６を制御するための制御信号に基づいて、第１スイッチング素子１６の駆動電力を生成する。
　図１に示すように、パワー基板４３は、コンバータ回路１３を有する。コンバータ回路１３は、バッテリ４から供給される電圧を昇圧、又はバッテリ４に供給する電圧を降圧する。コンバータ回路１３とバッテリ４との間には、リアクトル３０が直列に接続される。また、コンバータ回路１３の下流側には、コンデンサモジュール１５が並列に接続される。
　パワー基板４３は、２つの第２スイッチング素子（スイッチング素子）１７と、第２スイッチング素子１７が実装される基板本体（図１において省略）を有する。第２スイッチング素子１７は、本実施形態の場合、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）を含むトランジスタである。すなわち、パワー基板４３は、シリコンカーバイドを含むトランジスタを有する。第２スイッチング素子１７としてシリコンカーバイドを含むトランジスタを採用することで、第２スイッチング素子１７における電圧の変換効率を高めることができるとともに、パワー基板４３の発熱を抑制できる。コンバータ回路１３は、第２スイッチング素子１７を接続したチョッパ回路を具備する。
　図２に示すように、パワー基板４３の基板本体４３ａは、水平面（第１方向Ｄ１と直交する平面）に沿って配置される。すなわち、パワー基板４３は、上下方向（第１方向Ｄ１）を板厚方向として配置される。パワー基板４３の下側（第１方向Ｄ１の他方側）には、伝熱板５５を介して第１冷却板６１が配置される。
　伝熱板５５は、伝熱性の高い金属材料から構成される。伝熱板５５を構成する材料として、例えばアルミニウム合金、銅合金などが例示される。伝熱板５５を構成する材料としては、磁気をシールドする材料（例えば、アルミニウム合金）を採用することがより好ましい。
　伝熱板５５は、水平面（第１方向Ｄ１と直交する平面）に沿って配置され板状である。すなわち、伝熱板５５は、上下方向（第１方向Ｄ１）を板厚方向として配置される。また、伝熱板５５は、上下方向（第１方向Ｄ１）に沿ってパワー基板４３と積層して配置される。
　伝熱板５５は、パワー基板４３に接触する。より具体的には、伝熱板５５は、パワー基板４３に実装される第２スイッチング素子１７（図２において不図示）に接触する。伝熱板５５は、第１冷却板６１の内部を流れる冷媒Ｌによって冷却される。パワー基板４３は、伝熱板５５を介して冷媒Ｌによって冷却される。伝熱板５５は、冷媒Lと接触する面に放熱フィンを有する構成としても良い。
　図１に示すように、コンデンサモジュール１５は、コンバータ回路１３とインバータ回路１１、１２との間に並列接続される。コンデンサモジュール１５は、コンデンサ素子１５ａにおいて、コンバータ回路１３からモータ用インバータ回路１１に供給される直流電流を平滑化する。
　図２に示すように、コンデンサモジュール１５は、コンデンサ素子１５ａと、コンデンサ素子１５ａを収容するコンデンサケース１５ｂと、を有する。コンデンサモジュール１５は、モータ用パワーモジュール２１、発電機用パワーモジュール２２、および第３冷却板６３に対し、第２方向Ｄ２の一方側（図２中右側）に配置される。また、コンデンサモジュール１５は、第２冷却板６２に対し、第２方向Ｄ２の他方側（図２中左側）に配置される。
　コンデンサモジュール１５は、第２冷却板６２および第３冷却板６３に接触する。第２冷却板６２および第３冷却板６３は、内部を冷媒Ｌが流れることで冷却されている。本実施形態によれば、コンデンサモジュール１５は、第２方向Ｄ２の一方側および他方側にそれぞれ配置される第２冷却板６２および第３冷却板６３に接触することで、第２方向Ｄ２の両側から効率的に冷却される。これにより、コンデンサモジュール１５が高温となることを抑制し、コンデンサ素子１５ａの信頼性が高められる。
　図１に示すように、リアクトル３０は、バッテリ４とコンバータ回路１３との間に直列接続される。リアクトル３０は、バッテリ４からコンバータ回路１３に供給される直流電流を平滑化する。
　図２に示すように、リアクトル３０は、パワーモジュール２１、２２および第３冷却板６３に対し、第２方向Ｄ２の一方側（図２中右側）に配置される。リアクトル３０と、パワーモジュール２１、２２および第３冷却板６３と、の間には、コンデンサモジュール１５、第３冷却板６３、およびリアクトル台座３５が配置される。
　リアクトル３０は、リアクトル台座３５に支持される。リアクトル台座３５は、第２方向Ｄ２を板厚方向とする板状の部分を有する。リアクトル台座３５は、伝熱性の高い金属材料から構成される。リアクトル台座３５を構成する材料として、例えばアルミニウム合金、銅合金などの伝熱性に優れた材料が例示される。さらに、リアクトル台座３５を構成する材料としては、磁気をシールドする材料（例えば、アルミニウム合金）を採用することがより好ましい。
　リアクトル台座３５は、リアクトル３０に接触する。リアクトル台座３５は、第２冷却板６２の内部を流れる冷媒Ｌによって冷却される。リアクトル３０は、リアクトル台座３５を介して冷媒Ｌによって冷却される。リアクトル台座３５は冷媒Lとの接触面に放熱フィンを有していても良い。
　図３は、リアクトル３０の斜視図である。
　リアクトル３０は、３つのコイル部３０ａと、リアクトルケース３０ｂと、を有する。コイル部３０ａは、上下方向（第１方向Ｄ１）に沿う中心軸線Ｊ周りに巻き回される導線から構成される。リアクトルケース３０ｂは、例えば、樹脂材料から構成される。リアクトルケース３０ｂは、３つのコイル部３０ａを収容する。コイル部３０ａおよびリアクトルケース３０ｂは、リアクトル台座３５の第２方向Ｄ２の一方側（図２中右側）に位置する。３つのコイル部３０ａは、リアクトル台座３５の面方向に沿って並ぶ。
　リアクトル台座３５の一部が厚み方向に突出しており、リアクトルケース３０ｂの周囲を支持する構成としても良い。
　図２に示すように、インバータ制御基板４１およびコンバータ制御基板４２は、パワーモジュール２１、２２に対し上側（第１方向Ｄ１の一方側）に配置される。
　以下の説明において、インバータ制御基板４１とコンバータ制御基板４２とを区別しない場合、これらを単に、制御基板４１、４２と呼ぶ。
　インバータ制御基板４１は、第１駆動基板４５および第２駆動基板４６を介してモータ用パワーモジュール２１および発電機用パワーモジュール２２に電気的に接続される。インバータ制御基板４１は、インバータ回路１１、１２を制御する。インバータ制御基板４１は、モータ用パワーモジュール２１の第１スイッチング素子１６、および発電機用パワーモジュール２２の第１スイッチング素子１６を制御するための制御信号を生成する。
　コンバータ制御基板４２は、パワー基板４３に電気的に接続される。コンバータ制御基板４２は、パワー基板４３のコンバータ回路１３を制御する。コンバータ制御基板４２は、パワー基板４３の第２スイッチング素子１７を制御するための制御信号を生成する。
　制御基板４１、４２の基板本体４５ａ、４６ａは、水平面（第１方向Ｄ１と直交する平面）に沿って配置される。すなわち、制御基板４１、４２は、上下方向（第１方向Ｄ１）を板厚方向として配置される。インバータ制御基板４１は、コンバータ制御基板４２に対し上側（第１方向Ｄ１の一方側）に配置される。
　制御基板４１、４２は、高周波の電磁波ノイズに対し比較的影響を受け易い。本発明者らは、リアクトル３０から発生する高周波の電磁波ノイズは、リアクトル３０の中心軸線Ｊの径方向外側に伝搬することを見出した。本実施形態によれば、制御基板４１、４２は、上下方向（第１方向Ｄ１）から見て、リアクトル３０の径方向外側に位置する。また、制御基板４１、４２は、リアクトル３０より上側（第１方向Ｄ１の一方側）に位置する。このため、本実施形態によれば、リアクトル３０から径方向外側に向かって伝搬する高周波の電磁波ノイズが、制御基板４１、４２に達し難くなる。結果的に、制御基板４１、４２が高周波の電磁波ノイズの影響を受け難くなり、制御基板４１、４２の信頼性を高めることができる。
　なお、本実施形態では、インバータ制御基板４１およびコンバータ制御基板４２の何れもが、リアクトル３０に対し上述の配置とされる場合について説明した。しかしながら、インバータ制御基板４１およびコンバータ制御基板４２の何れか一方が、上述の配置とされることで、当該制御基板について電磁波ノイズの影響を受け難くする効果を得ることができる。すなわち、インバータ回路１１、１２およびコンバータ回路１３の少なくとも一方を制御する制御基板が上述の配置とされていれば、当該制御基板について一定の効果を得ることができる。
　本実施形態によれば、上下方向（第１方向Ｄ１）から見て、リアクトル台座３５は、リアクトル３０と、制御基板４１、４２およびパワーモジュール２１、２２と、の間に配置される。また、リアクトル台座３５を構成する材料として磁気をシールドする材料（例えば、アルミニウム合金）を採用することが好ましい。この場合、リアクトル台座３５は、リアクトル３０から中心軸線Ｊの径方向外側に伝搬し、制御基板４１、４２およびパワーモジュール２１、２２に向かう電磁波ノイズを遮蔽する。なお、リアクトル台座３５による電磁波のシールド効果は、あくまで補助的なものである。このため、シールド効果を高めるためにリアクトル台座３５を厚くすることを要しない。
　本実施形態において、パワーモジュール２１、２２とリアクトル３０との間には、上下方向（第１方向Ｄ１）に沿って延びる第２冷却板６２が配置される。また、第２冷却板６２を構成する材料として磁気をシールドする材料（例えば、アルミニウム合金）を採用することが好ましい。この場合、第２冷却板６２は、リアクトル３０から中心軸線Ｊの径方向外側に伝搬し、制御基板４１、４２およびパワーモジュール２１、２２に向かう電磁波ノイズを遮蔽する。
　本実施形態において、コンデンサモジュール１５は、パワーモジュール２１、２２と第２冷却板６２との間に配置される。このため、コンデンサモジュール１５は、リアクトル３０から中心軸線Ｊの径方向外側に伝搬し、制御基板４１、４２およびパワーモジュール２１、２２に向かう電磁波ノイズを遮蔽する。
　さらに、本実施形態によれば、パワーモジュール２１、２２は、上下方向（第１方向Ｄ１）から見て、リアクトル３０の径方向外側に位置する。パワーモジュール２１、２２は、電力変換装置１０を構成する部材のうち、比較的大型の部品である。本実施形態によれば、パワーモジュール２１、２２を、上述の配置とすることで、ハウジング１９の内部のスペースを効率的に利用して電力変換装置１０の小型化を図ることができる。
　なお、本実施形態において、コイル部３０ａの中心軸線Ｊは、第１方向Ｄ１に沿う。ここで、中心軸線Ｊが、「第１方向Ｄ１に沿う」とは、中心軸線Ｊが第１方向Ｄ１と厳密に平行な場合のみならず、第１方向Ｄ１に対して±４５°の範囲で、第２方向Ｄ２および第３方向Ｄ３の少なくとも一方に傾斜する場合を含む。本実施形態によれば、コイル部３０ａの中心軸線Ｊが、上下方向（第１方向Ｄ１）に対して、±４５°の範囲で傾いた姿勢で配置されていても、上述の一定の効果を得ることができる。
　本実施形態において、制御基板４１、４２およびパワー基板４３は、上下方向（第１方向Ｄ１）に沿って積層配置される。すなわち、パワー基板４３は、制御基板４１、４２と積層して配置される。本実施形態によれば、制御基板４１、４２およびパワー基板４３を近づけて配置し易くなり、基板同士を繋ぐハーネス（図示略）を短縮できる。これにより、ハーネスから発生する電磁波ノイズを低減することができる。
　遮蔽板５０は、インバータ制御基板４１とコンバータ制御基板４２との間に配置される。遮蔽板５０は、水平面（第１方向Ｄ１と直交する平面）に沿って配置され板状である。すなわち、遮蔽板５０は、上下方向（第１方向Ｄ１）を板厚方向として配置される。遮蔽板５０は、制御基板４１、４２を支持する。すなわち、インバータ制御基板４１は、遮蔽板５０の上面に固定され、コンバータ制御基板４２は、遮蔽板５０の上面に固定される。また、遮蔽板５０は、ハウジング１９の内側面に固定される。
　遮蔽板５０は、インバータ制御基板４１とコンバータ制御基板４２の間で磁気をシールドする。したがって、遮蔽板５０は、インバータ制御基板４１およびコンバータ制御基板４２のうち一方で生じた電磁波ノイズが、他方に達して影響を与えることを抑制する。遮蔽板５０は、例えば、アルミニウム合金から構成される。しかしながら、遮蔽板５０は、磁気シールドの効果を高める目的で鉄系合金から構成されるものを用いてもよい。
　なお、本実施形態のコンバータ制御基板４２には、高圧電流が流れる高電圧領域と、低圧電流が流れる低電圧領域と、の両方が設けられる。一方で、インバータ制御基板４１には、低圧電流が流れる低電圧領域のみが設けられる。本実施形態によれば、コンバータ制御基板４２の高電圧領域で生じた電磁波ノイズが、インバータ制御基板４１に影響を与えることを抑制できる。
　本実施形態において遮蔽板５０は、インバータ制御基板４１の下面の全体を覆う。すなわち、上下方向（第１方向Ｄ１）から見て、遮蔽板５０は、インバータ制御基板４１の全体に重なる。これにより、遮蔽板５０は、電磁波ノイズが、下側からインバータ制御基板４１に達することを効果的に抑制する。
　本実施形態によれば、インバータ制御基板４１は、遮蔽板５０より上側（第１方向Ｄ１の一方側）に配置され、コンバータ制御基板４２は、遮蔽板５０より下側に配置される。インバータ制御基板４１は、コンバータ制御基板４２と比較して、リアクトル３０からの高周波の電磁波ノイズの影響をより一層受けやすい。本実施形態によれば、インバータ制御基板４１を遮蔽板５０の上側に配置することで、遮蔽板５０のさらに下側に位置するリアクトル３０の電磁波ノイズが、インバータ制御基板４１に達することを抑制でき、電力変換装置１０の信頼性を高めることができる。
　流路形成体６０は、内部を冷媒Ｌが流れる。流路形成体６０は、ハウジング１９とは別部材である。流路形成体６０は、ハウジング１９の内部において冷媒Ｌの流路を形成する。流路形成体６０の流路を流れる冷媒Ｌは、ハウジング１９の内部に配置される部品を冷却する。
　流路形成体６０は、互いに分割可能な第１流路形成部６０Ａと第２流路形成部６０Ｂを有する。第１流路形成部６０Ａは、第１冷却板６１および第２冷却板６２を有する。一方で、第２流路形成部６０Ｂは、第３冷却板６３および連結管６４を有する。第２流路形成部６０Ｂは、連結管６４を第１冷却板６１に接続することで、第１流路形成部６０Ａに連結される。すなわち、第１流路形成部６０Ａと第２流路形成部６０Ｂとは、互いに連結される。
　本実施形態の電力変換装置１０によれば、ハウジング１９の内部に複数の冷却板６１、６２、６３が設けられ、これら冷却板６１、６２、６３が互いに接続される。このため、ハウジング１９の内部に複数の冷却板６１、６２、６３を複雑に配置することができ、ハウジング１９内部の構成部材を効率的に冷却できる。
　第１流路形成部６０Ａおよび第２流路形成部６０Ｂは、伝熱性の高い金属材料から構成される。第１流路形成部６０Ａおよび第２流路形成部６０Ｂを構成する材料として、例えばアルミニウム合金、銅合金などが例示される。第１流路形成部６０Ａおよび第２流路形成部６０Ｂを構成する材料としては、磁気をシールドする材料（例えば、アルミニウム合金）を採用することがより好ましい。
　冷媒Ｌは、第３冷却板６３は、連結管６４、第１冷却板６１、および第２冷却板６２の順で、流路形成体６０の内部を流れる。以下、冷媒Ｌの流れに沿って流路形成体６０の各部を説明する。
　第３冷却板６３は、水平面（第１方向Ｄ１と直交する平面）に沿って配置され板状である。すなわち、第３冷却板６３は、上下方向（第１方向Ｄ１）を板厚方向として配置される。
　第３冷却板６３は、モータ用パワーモジュール２１と発電機用パワーモジュール２２との間に配置される。第３冷却板６３は、内部を流れる冷媒Ｌによってモータ用パワーモジュール２１および発電機用パワーモジュール２２を冷却する。
　第３冷却板６３には、第１接続孔６３ｃと第３凹部６３ａと第１連通孔６３ｄと第４凹部６３ｂとが設けられる。冷媒Ｌは、第１接続孔６３ｃにおいて、流路形成体６０の内部に流入する。
　第１接続孔６３ｃは、第２方向Ｄ２に開口する。第１接続孔６３ｃの開口には、冷媒Ｌの流入口６９が接続される。また、第１接続孔６３ｃは、第３凹部６３ａの内側面に開口する。
　第３凹部６３ａは、第３冷却板６３の下面に設けられる。第３凹部６３ａは、下側に開口する。すなわち、第３凹部６３ａは、モータ用パワーモジュール２１側に開口する。第３凹部６３ａは、モータ用パワーモジュール２１に覆われる。モータ用パワーモジュール２１の上面には、放熱フィン２１ｐが向けられる。放熱フィン２１ｐは、第３凹部６３ａの内部に配置される。第３凹部６３ａ内において、冷媒Ｌは、放熱フィン２１ｐの間を流れる。
　第１連通孔６３ｄは、第３冷却板６３を上下方向（第１方向Ｄ１）に貫通する。第１連通孔６３ｄは、第３凹部６３ａの底面および第４凹部６３ｂの底面に開口する。第１連通孔６３ｄは、第３凹部６３ａと第４凹部６３ｂとを互いに連通させる。
　第４凹部６３ｂは、第３冷却板６３の上面に設けられる。第４凹部６３ｂは、上側に開口する。すなわち、第４凹部６３ｂは、発電機用パワーモジュール２２側に開口する。第４凹部６３ｂは、発電機用パワーモジュール２２に覆われる。発電機用パワーモジュール２２の下面には、放熱フィン２２ｐが向けられる。放熱フィン２２ｐは、第４凹部６３ｂの内部に配置される。第４凹部６３ｂ内において、冷媒Ｌは、放熱フィン２２ｐの間を流れる。
　本実施形態において、冷媒Ｌは、第１接続孔６３ｃ、第３凹部６３ａ、第１連通孔６３ｄ、および第４凹部６３ｂを、この順で通過する。冷媒Ｌは、第３凹部６３ａを通過する際にモータ用パワーモジュール２１を冷却し、第４凹部６３ｂを通過する際に発電機用パワーモジュール２２を冷却する。
　本実施形態によれば、パワーモジュール２１、２２に放熱フィン２１ｐ、２２ｐが設けられることで、パワーモジュール２１、２２と冷媒Ｌとの接触面積を広く確保することができ、パワーモジュール２１、２２を冷媒Ｌによって効率的に冷却できる。
　なお、第３冷却板６３の第２方向Ｄ２の一方側（図２中の右側）を向く面は、コンデンサモジュール１５に接触する。これにより、第３冷却板６３は、コンデンサモジュール１５を冷却する。
　連結管６４は、上下方向（第１方向Ｄ１）に沿って延びる。連結管６４は、第３冷却板６３と第１冷却板６１とを繋ぐ。冷媒Ｌは、連結管６４を介して、第３冷却板６３の内部から第１冷却板６１の内部に移動する。
　第１冷却板６１は、水平面（第１方向Ｄ１と直交する平面）に沿って配置され板状である。すなわち、第１冷却板６１は、上下方向（第１方向Ｄ１）を板厚方向として配置される。
　第１冷却板６１は、パワー基板４３の下面に沿って配置される。第１冷却板６１とパワー基板４３との間には、伝熱板５５が設けられる。第１冷却板６１は、内部を流れる冷媒Ｌによってパワー基板４３を冷却する。すなわち、パワー基板４３は、第１冷却板６１の一方の面側に配置され冷媒Ｌによって冷却される。
　第１冷却板６１には、第２接続孔６１ｂと第１凹部６１ａと第２連通孔６１ｃとが設けられる。冷媒Ｌは、第２接続孔６１ｂ、第１凹部６１ａ、および第２連通孔６１ｃをこの順で通過する。
　第２接続孔６１ｂは、上下方向（第１方向Ｄ１）に貫通する。第２接続孔６１ｂは、下側に開口する。第２接続孔６１ｂの開口には、連結管６４が接続される。また、第２接続孔６１ｂは、第１凹部６１ａの底面６１ｆに開口する。
　第１凹部６１ａは、第１冷却板６１の下面に設けられる。第１凹部６１ａは、上側に開口する。すなわち、第１凹部６１ａは、パワー基板４３側に開口する。第１凹部６１ａには、冷媒Ｌが流れる。また、第１凹部６１ａは、伝熱板５５に覆われる。第１凹部６１ａ内の冷媒Ｌは、伝熱板５５を介して、パワー基板４３を冷却する。
　第１凹部６１ａは、開口側を向く底面６１ｆを有する。底面６１ｆは、傾斜面６１ｓを有する。傾斜面６１ｓは、冷媒Ｌの下流側に向かって開口深さを深くする。これにより、第１凹部６１ａ内を流れる冷媒Ｌの圧力損失を低減できる。結果的に、冷媒Ｌを圧送するポンプの消費電力を低減できる。なお、本実施形態では、傾斜面６１ｓは、底面６１ｆの一部に設けられる。しかしながら、底面６１ｆの全体が冷媒Ｌの下流側に向かって開口深さを深くする傾斜面であってもよい。
　第２連通孔６１ｃは、第２方向Ｄ２に沿って延びる。第２連通孔６１ｃは、第１凹部６１ａの底面６１ｆに開口する。また、第２連通孔６１ｃは、第２凹部６２ａの底面６２ｆに開口する。第２連通孔６１ｃは、第１凹部６１ａと第２凹部６２ａとを互いに連通させる。
　第２冷却板６２は、上下方向（第１方向Ｄ１）に沿って配置され板状である。また、第２冷却板６２は、第２方向Ｄ２を板厚方向として配置される。
　第２冷却板６２は、リアクトル３０に沿って配置される。第２冷却板６２とリアクトル３０との間には、リアクトル台座３５が設けられる。第２冷却板６２は、内部を流れる冷媒Ｌによってリアクトル３０を冷却する。すなわち、リアクトル３０は、第２冷却板６２の一方の面側に配置され冷媒Ｌによって冷却される。
　第２冷却板６２には、第２凹部６２ａと排出孔６２ｂとが設けられる。冷媒Ｌは、第２凹部６２ａおよび排出孔６２ｂを、この順で通過する。
　第２凹部６２ａは、第２冷却板６２の第２方向Ｄ２の一方側（図２中の右側）を向く面に設けられる。第２凹部６２ａは、第２方向Ｄ２の一方側に開口する。すなわち、第２凹部６２ａは、リアクトル３０側に開口する。第２凹部６２ａは、開口側を向く底面６２ｆを有する。底面６２ｆには、第１冷却板６１から延びる第２連通孔６１ｃが開口する。第２凹部６２ａには、第２連通孔６１ｃを介して冷媒Ｌが流入する。第２凹部６２ａには、冷媒Ｌが流れる。また、第２凹部６２ａは、リアクトル台座３５に覆われる。第２凹部６２ａ内の冷媒Ｌは、リアクトル台座３５を介して、パワー基板４３を冷却する。
　第２冷却板６２の第２方向Ｄ２の他方側（図２中の左側）を向く面は、コンデンサモジュール１５に接触する。これにより、第２冷却板６２は、コンデンサモジュール１５を冷却する。
　排出孔６２ｂは、第２凹部６２ａの内壁面から上下方向（第１方向Ｄ１）に延びる。すなわち、排出孔６２ｂは、第２凹部６２ａの内壁面に開口する。また、排出孔６２ｂは、第２冷却板６２の下端部に開口する。排出孔６２ｂは、流路形成体６０の最下流側に配置され、流路形成体６０の内部の冷媒Ｌを排出する。なお、排出孔６２ｂの下流側に、別の流路形成部を配置してもよい。
　本実施形態の第１流路形成部６０Ａは、互いに交差する第１冷却板６１および第２冷却板６２を有する。すなわち、第２冷却板６２は、第１冷却板６１に交差して第１冷却板６１に接続される。ここで、第１冷却板６１と第２冷却板６２とが「交差する」とは、第１冷却板６１と第２冷却板６２が、互いに平行ではない面に沿って配置され、かつ互いに接続されることを意味する。
　本実施形態によれば、互いに交差する第１冷却板６１および第２冷却板６２がハウジング１９内に配置される。これにより、ハウジングそのものに流路を設けて、発熱体をハウジングに沿って配置することで冷却する場合と比較して、ハウジング１９内での各構成部材の配置の自由度が高まる。結果的に、ハウジング１９内で各部材を効率的に配置して全体としての小型化を実現できる。特に、本実施形態では、第１冷却板６１と第２冷却板６２とを互いに交差して配置するため、電力変換装置１０の各構成部材の間の隙間に、流路形成体６０を効率的に配置できる。
　ここで、第１冷却板６１と第２冷却板６２とがなす２つの交差角のうち大きい一方を優角αとし、小さい他方を劣角βとする。優角αは、１８０°を超える角度である。各ベータは、１８０°に満たない角度である。なお、本実施形態によれば、第１冷却板６１と第２冷却板６２とは、互いに直交する。したがって、優角αは２７０°であり、劣角βは９０°である。
　本実施形態によれば、リアクトル３０およびパワー基板４３は、第１冷却板６１と第２冷却板６２とがなす優角α側に配置される。また、パワーモジュール２１、２２およびコンデンサモジュール１５は、第１冷却板６１と第２冷却板６２とがなす劣角β側に配置される。本実施形態によれば、発熱体のうち比較的厚さ寸法の小さいリアクトル３０とパワー基板４３とを、第１流路形成部６０Ａの優角α側に配置することで、電力変換装置１０を小型化できる。また、本実施形態によれば、発熱体のうち比較的大型のパワーモジュール２１、２２およびコンデンサモジュール１５を、第１流路形成部６０Ａの劣角β側に配置することで、第１冷却板６１と第２冷却板６２とで囲まれた領域を効率的に利用し電力変換装置１０を小型化できる。本実施形態によれば、リアクトル３０、パワー基板４３、パワーモジュール２１、２２、およびコンデンサモジュール１５を効率的に冷却できる。本実施形態によれば、リアクトル３０およびパワー基板４３が配置される領域とパワーモジュール２１、２２およびコンデンサモジュール１５が配置される領域とを、流路形成体６０によって区画できる。これにより、ハウジング１９の内部を効率的に利用できる。
　本実施形態によれば、第１冷却板６１は、パワー基板４３とパワーモジュール２１、２２との間に配置される。これにより、第１冷却板６１は、パワー基板４３配置スペースとパワーモジュール２１、２２の配置スペースとを区画して、これらの間の熱交換を抑制する。これにより、パワー基板４３およびパワーモジュール２１、２２のうち、一方が他方によって加熱されることを抑制でき、パワー基板４３およびパワーモジュール２１、２２の信頼性を高めることができる。
　本実施形態によれば、第２冷却板６２は、リアクトル３０とコンデンサモジュール１５との間に配置される。これにより、第２冷却板６２は、両面でリアクトル３０とコンデンサモジュール１５とを効率的に冷却する。さらに、第２冷却板６２は、リアクトル３０配置スペースとコンデンサモジュール１５の配置スペースとを区画して、これらの間の熱交換を抑制する。これにより、リアクトル３０およびコンデンサモジュール１５のうち、一方が他方によって加熱されることを抑制でき、リアクトル３０およびコンデンサモジュール１５の信頼性を高めることができる。
　本実施形態によれば、モータ用パワーモジュール２１、第３冷却板６３、発電機用パワーモジュール２２、第１冷却板６１、およびパワー基板４３が、積層構造をなす。このため、これらの部品を高密度の配置し易く、ハウジング１９の内部空間を有効利用でき、電力変換装置１０を全体として小型化できる。また、発熱体であるパワーモジュール２１、２２およびパワー基板４３を、第１冷却板６１および第３冷却板６３を用いて効率的に冷却できる。加えて、発熱体であるパワーモジュール２１、２２およびパワー基板４３の間に、それぞれ第１冷却板６１および第３冷却板６３が配置される。このため、発熱体同士を近接して配置しても、発熱体同士が加熱しあうことを抑制でき、発熱体であるパワーモジュール２１、２２およびパワー基板４３の信頼性を高めることができる。
　本実施形態の流路形成体６０において、冷媒Ｌは、パワーモジュール２１、２２、パワー基板４３、およびリアクトル３０を、上流側から下流側に向かってこの順に冷却する。一般的に、電力変換装置１０の発熱体は、パワーモジュール２１、２２、パワー基板４３、およびリアクトル３０の順で温度が高まり易い。本実施形態によれば、冷媒Ｌがこの順で冷却することで、より冷却が必要な発熱体に、より温度が低い冷媒を供給することができ、電力変換装置１０の信頼性を高めることができる。
　一般的に、モータ用パワーモジュール２１は、発電機用パワーモジュール２２と比較して使用頻度が高く高温となり易い。本実施形態によれば、冷媒Ｌは、モータ用パワーモジュール２１と発電機用パワーモジュール２２とをこの順で冷却する。このため、高温となり易いモータ用パワーモジュール２１が高温となることを抑制し、電力変換装置１０の信頼性を高めることができる。
　以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
　例えば、上述の実施形態では、パワーモジュールとして、モータ２に接続されるモータ用パワーモジュール２１、および発電機３に接続される発電機用パワーモジュール２２をそれぞれ備える電力変換装置１０について説明した。しかしながら、電力変換装置１０は、モータ用パワーモジュール２１および発電機用パワーモジュール２２のうち何れか一方のみを有するものであってもよい。
　また、上述の実施形態では、第１凹部６１ａの底面に傾斜面６１ｓが設けられる場合について説明した。しかしながら、傾斜面は、第２凹部６２ａの底面に設けられていてもよい。すなわち、傾斜面は、第１凹部６１ａおよび第２凹部６２ａの少なくとも一方の底面を有していればよい。
　さらに、上述の実施形態では、パワーモジュールやリアクトル台座や伝熱板に放熱フィンが設けられる場合について説明したが、放熱面積を増やすことができれば、フィンの形状は限定しない。たとえば、複数のピンフィンや板状フィンでも構わない。
１…モータ装置、２…モータ、３…発電機、９…車両、１０…電力変換装置、１１…モータ用インバータ回路（インバータ回路）、１２…発電機用インバータ回路（インバータ回路）、１３…コンバータ回路、１５…コンデンサモジュール、１９…ハウジング、２１…パワーモジュール、２１…モータ用パワーモジュール、２２…発電機用パワーモジュール、３０…リアクトル、３０ａ…コイル部、３５…リアクトル台座（第２伝熱板）、４１…インバータ制御基板（制御基板）、４２…コンバータ制御基板（制御基板）、４３…パワー基板、５０…遮蔽板、５５…伝熱板（第１伝熱板）、６０…流路形成体、６０Ａ…第１流路形成部、６０Ｂ…第２流路形成部、６１…第１冷却板、６１ａ…第１凹部、６１ｆ，６２ｆ…底面、６１ｓ…傾斜面、６２…第２冷却板、６２ａ…第２凹部、６３…第３冷却板、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｊ…中心軸線、Ｌ…冷媒、α…優角、β…劣角

Claims (12)

  1. 　インバータ回路およびコンバータ回路を有する電力変換装置であって、
    　前記インバータ回路を有するパワーモジュールと、
    　前記コンバータ回路に供給される直流電流を平滑化するリアクトルと、
    　前記インバータ回路および前記コンバータ回路の少なくとも一方を制御する制御基板と、を備え、
    　前記制御基板は、前記パワーモジュールに対し第１方向の一方側に、第１方向を板厚方向として配置され、
    　前記リアクトルは、前記第１方向に沿う中心軸線周りに巻き回されるコイル部を有し、前記パワーモジュールに対し前記第１方向と直交する第２方向の一方側に配置され、
    　前記パワーモジュールおよび前記制御基板は、前記第１方向から見て、前記リアクトルの径方向外側に位置し、
    　前記制御基板は、前記リアクトルより前記第１方向の一方側に位置する、電力変換装置。
  2. 　前記制御基板として、前記インバータ回路を制御するインバータ制御基板、および前記コンバータ回路を制御するコンバータ制御基板をそれぞれ備え、
    　前記インバータ制御基板と前記コンバータ制御基板との間に前記第１方向を板厚方向として配置される遮蔽板を備え、
    　前記遮蔽板は、前記インバータ制御基板と前記コンバータ制御基板の間で磁気をシールドする、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記インバータ制御基板は、前記遮蔽板より前記第１方向の一方側に配置される、請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記コンバータ回路を有するパワー基板を備え、
    　前記パワー基板は、前記第１方向を板厚方向とし前記第１方向に沿って前記制御基板と積層して配置される、請求項１～３の何れか一項に記載の電力変換装置。
  5. 　前記パワーモジュールと前記リアクトルとの間に配置され前記第１方向に沿って延びる冷却板を備え、
    　前記冷却板は、内部を冷媒が流れ前記リアクトルを冷却する、請求項１～４の何れか一項に記載の電力変換装置。
  6. 　前記インバータ回路に供給される直流電流を平滑化するコンデンサモジュールを備え、
    　前記コンデンサモジュールは、前記パワーモジュールと前記冷却板との間に配置される、請求項５に記載の電力変換装置。
  7. 　前記コンバータ回路を有するパワー基板と、
    　内部を冷媒が流れる流路形成体と、を備え、
    　前記冷媒は、前記パワーモジュール、前記パワー基板、および前記リアクトルを、上流側から下流側に向かってこの順に冷却する、請求項１～６の何れか一項に記載の電力変換装置。
  8. 　前記パワーモジュールとして、モータに接続されるモータ用パワーモジュール、および発電機に接続される発電機用パワーモジュールをそれぞれ備える、請求項１～７の何れか一項に記載の電力変換装置。
  9. 　前記コンバータ回路を有するパワー基板と、を備え、
    　前記パワー基板は、シリコンカーバイドを含むトランジスタを有し、
    　前記パワーモジュールは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有する、請求項１～８の何れか一項に記載の電力変換装置。
  10. 　前記第２方向を板厚方向とする板状のリアクトル台座を備え、
    　前記リアクトルは、前記リアクトル台座の前記第２方向の一方側に位置し前記リアクトル台座の面方向に沿って並ぶ３つの前記コイル部を有する、請求項１～９の何れか一項に記載の電力変換装置。
  11. 　請求項１～１０の何れか一項に記載の電力変換装置を有するモータ装置。
  12. 　請求項１１に記載のモータ装置を有する車両。
PCT/JP2022/000956 2021-01-29 2022-01-13 電力変換装置、モータ装置、および車両 WO2022163367A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280011801.0A CN116762268A (zh) 2021-01-29 2022-01-13 功率转换装置、电动机装置及车辆
DE112022000836.9T DE112022000836T5 (de) 2021-01-29 2022-01-13 Leistungswandlervorrichtung, motorvorrichtung und fahrzeug

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021013485A JP2024072892A (ja) 2021-01-29 2021-01-29 電力変換装置、モータ装置、および車両
JP2021-013485 2021-01-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022163367A1 true WO2022163367A1 (ja) 2022-08-04

Family

ID=82653371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/000956 WO2022163367A1 (ja) 2021-01-29 2022-01-13 電力変換装置、モータ装置、および車両

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2024072892A (ja)
CN (1) CN116762268A (ja)
DE (1) DE112022000836T5 (ja)
WO (1) WO2022163367A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011243890A (ja) * 2010-05-21 2011-12-01 Denso Corp 電力変換装置
WO2012056735A1 (ja) * 2010-10-27 2012-05-03 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング用モータ駆動制御装置
JP2014216591A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 新電元工業株式会社 トランス、このトランスを備えた電源装置、および、このトランスを備えたステージ装置
JP2020022287A (ja) * 2018-08-01 2020-02-06 株式会社デンソー 電力変換装置
US10707771B1 (en) * 2019-02-07 2020-07-07 Ford Global Technologies, Llc Integrated mechanical and thermal design for power storage of a traction inverter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011243890A (ja) * 2010-05-21 2011-12-01 Denso Corp 電力変換装置
WO2012056735A1 (ja) * 2010-10-27 2012-05-03 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング用モータ駆動制御装置
JP2014216591A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 新電元工業株式会社 トランス、このトランスを備えた電源装置、および、このトランスを備えたステージ装置
JP2020022287A (ja) * 2018-08-01 2020-02-06 株式会社デンソー 電力変換装置
US10707771B1 (en) * 2019-02-07 2020-07-07 Ford Global Technologies, Llc Integrated mechanical and thermal design for power storage of a traction inverter

Also Published As

Publication number Publication date
CN116762268A (zh) 2023-09-15
DE112022000836T5 (de) 2023-11-23
JP2024072892A (ja) 2024-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5504219B2 (ja) 電力変換装置
JP5855899B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ及び電力変換装置
JP4644275B2 (ja) 電力変換装置および電動車両
JP4436843B2 (ja) 電力変換装置
JP4657329B2 (ja) 電力変換装置および電動車両
JP4988665B2 (ja) 半導体装置および半導体装置を用いた電力変換装置
CN107645232B (zh) 包括具有层叠结构的半导体模块的功率转换设备
JP5241344B2 (ja) パワーモジュール及び電力変換装置
JP5439309B2 (ja) 電力変換装置
JP5851372B2 (ja) 電力変換装置
JP5268688B2 (ja) 電力変換装置
JP5407275B2 (ja) 電力変換装置
WO2013145919A1 (ja) 電力変換装置
JP2017112768A (ja) 電力変換装置
JP5622658B2 (ja) 電力変換装置
JP2010035346A (ja) 電力変換装置およびパワーモジュール
JP2011177004A (ja) 半導体パワーモジュール及びそれが搭載される電力変換装置並びに半導体パワーモジュール搭載用水路形成体の製造方法
JP5474128B2 (ja) 電力変換装置
JP5250442B2 (ja) 電力変換装置
JP5178455B2 (ja) 電力変換装置
JP5103318B2 (ja) 車両用電力変換装置、パワーモジュール用金属ベースおよびパワーモジュール
JP6055868B2 (ja) 電力変換装置
JP2010011671A (ja) 電力変換装置
WO2022163367A1 (ja) 電力変換装置、モータ装置、および車両
WO2022163368A1 (ja) 電力変換装置、モータ装置、および車両

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22745592

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280011801.0

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112022000836

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22745592

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP