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CN116830820A - 功率转换装置、电动机装置及车辆 - Google Patents

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CN116830820A
CN116830820A CN202280011800.6A CN202280011800A CN116830820A CN 116830820 A CN116830820 A CN 116830820A CN 202280011800 A CN202280011800 A CN 202280011800A CN 116830820 A CN116830820 A CN 116830820A
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CN
China
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cooling plate
reactor
power
power conversion
power supply
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CN202280011800.6A
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斋藤恒之
大西本泰
古津大地
笠井裕贵
古水户翔太
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Nedco Alexis Co ltd
Original Assignee
Nedco Alexis Co ltd
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Abstract

本发明的功率转换装置的一个方式是具有逆变器电路和转换器电路的功率转换装置。功率转换装置包括：具有逆变器电路的功率模块；具有转换器电路的电源基板；对提供给转换器电路的直流电流进行平滑化的电抗器；制冷剂在内部流动的流路形成体；以及收纳功率模块、电源基板、电抗器及流路形成体的壳体。流路形成体具有：第一冷却板；以及与第一冷却板交叉并与第一冷却板相连接的第二冷却板。电源基板由配置于第一冷却板的一个面侧的制冷剂进行冷却。电抗器由配置于第二冷却板的一个面侧的制冷剂进行冷却。

Description

功率转换装置、电动机装置及车辆
技术领域
本发明涉及功率转换装置、电动机装置以及车辆。
背景技术
近年来，搭载于电动汽车或混合动力汽车的电动机及发电机用的功率转换装置的开发正在进行。由于在这样的功率转换装置中包含发热部件，所以要求将它们适当地冷却。例如，在专利文献1中公开了一种在壳体的壁面设置供制冷剂流动的流路，利用制冷剂对发热部件进行冷却的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2019-195260号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在现有的功率转换装置中，由于制冷剂在壳体的壁面上流动，因此，需要沿壳体的内壁面配置发热部件。
本发明鉴于上述情况，其目的之一在于，提供一种能实现高效的冷却，并且与制冷剂在壳体的壁面上流动的情况相比能使整体小型化的功率转换装置、电动机装置及车辆。
解决技术问题的技术方案
本发明的功率转换装置的一个方式是具有逆变器电路和转换器电路的功率转换装置。功率转换装置包括：具有所述逆变器电路的功率模块；具有所述转换器电路的电源基板；对提供给所述转换器电路的直流电流进行平滑化的电抗器；制冷剂在内部流动的流路形成体；以及收纳所述功率模块、所述电源基板、所述电抗器及所述流路形成体的壳体。所述流路形成体具有：第一冷却板；以及与所述第一冷却板交叉并与所述第一冷却板相连接的第二冷却板。所述电源基板由配置于所述第一冷却板的一个面侧的所述制冷剂进行冷却。所述电抗器由配置于所述第二冷却板的一个面侧的所述制冷剂进行冷却。
本发明的电动机装置的一个方式具有上述功率转换装置。
本发明的车辆的一个方式具有上述电动机装置。
发明效果
根据本发明的一个方式，能提供一种能实现高效的冷却，并且与制冷剂在壳体的壁面上流动的情况相比能使整体小型化的功率转换装置、电动机装置及车辆。
附图说明
图1是一个实施方式的电动机装置的电路框图。
图2是表示一个实施方式的功率转换装置的纵截面的示意图。
图3是一个实施方式的电抗器的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的功率转换装置10、电动机装置1以及车辆9进行说明。另外，在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时使各结构中的比例尺、数量等与实际的结构不同。
在以下的说明中，以功率转换装置10搭载于位于水平路面上的车辆时的位置关系为基础，规定重力方向进行说明。另外，本说明书中的功率转换装置10的姿势是一个例子，并不限定实际安装功率转换装置10的姿势。
图1是电动机装置1的电路框图。本实施方式的电动机装置1搭载于混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHV)等以发动机和电动机为动力源的车辆9。另外，电动机装置1也可以搭载于不具有发动机的电动汽车(EV)。
本实施方式的车辆9具备电动机装置1、发动机(省略图示)和驱动轮(省略图示)。另外，电动机装置1具有：由未图示的发动机驱动的发电机3；由发电机3充电的作为直流电源的电池4；将电池4和发电机3中的至少一方作为电源来驱动未图示的驱动轮的电动机2。
功率转换装置10将从电池4供给的直流电压升压后变换为交流电压，将变换后的交流电压供给到电动机2来驱动电动机2，并且将使电动机2进行再生动作时的电压变换为直流电压后降压并供给到电池4。功率转换装置10将由发电机3产生的电压转换为直流电压后进行降压并供给到电池4，或者利用由发电机3产生的电压来驱动电动机2。
以下，对功率转换装置10的各结构进行具体说明。
电动机2与减速机构(省略图示)机械连接。电动机2经由减速机构驱动车辆9的驱动轮。发电机3与减速机构机械连接。发电机3对于车辆9的驱动作为再生制动器发挥功能，基于减速时的能量进行发电。本实施方式的电动机2和发电机3是3相电动机，但也可以是4相以上的多相电动机。电动机2和发电机3分别与功率转换装置10连接。电池4例如是二次电池或双电层电容器。电池4与功率转换装置10连接。电池4经由功率转换装置10向电动机2供给电力。另外，经由功率转换装置10从发电机3向电池4供给电力。
功率转换装置10具有转换器电路13、电动机用逆变器电路(逆变器电路)11、发电机用逆变器电路(逆变器电路)12。转换器电路13是所谓的DC/DC转换器。转换器电路13对从电池4供给的直流电流的电压进行转换。电动机用逆变器电路11将从转换器电路13供给的直流电流转换为交流电流并供给到电动机2。发电机用逆变器电路12将在发电机3中发出的电力从交流电流变换为直流电流并向电池4充电。
在以下的说明中，在不区别电动机用逆变器电路11和发电机用逆变器电路12的情况下，将它们简称为逆变器电路11、12。
图2是功率转换装置10的纵截面的示意图。
图2示出了第一方向D1、第二方向D2和第三方向D3。
在本实施方式中，第一方向D1为上下方向，第一方向D1的一侧为上侧，第一方向D1的另一侧为下侧。
第二方向D2是与第一方向D1正交的方向。在本实施方式中，第二方向D2是沿着水平面的一个方向。第二方向D2的一侧是图2中的右侧，第二方向D2的另一侧是图2中的左侧。
第三方向D3是沿着水平方向的方向，是与第一方向D1和第二方向D2正交的方向。即，第一方向D1、第二方向D2和第三方向D3分别是相互正交的方向。
功率转换装置10具有：逆变器控制基板(控制基板)41、转换器控制基板(控制基板)42、电源基板43、第一驱动基板45、第二驱动基板46、电动机用功率模块21、发电机用功率模块22、电抗器30、电抗器基座(第二导热板)35、电容器模块15、屏蔽板50、导热板(第一导热板)55、流路形成体60和壳体19。流路形成体60具有第一冷却板61、第二冷却板62、第三冷却板63及连结管64。
壳体19收纳逆变器控制基板41、转换器控制基板42、电源基板43、第一驱动基板45、第二驱动基板46、电动机用功率模块21、发电机用功率模块22、电抗器30、电抗器基座35、电容器模块15、屏蔽板50、导热板55以及流路形成体60。
如图1所示，电动机用功率模块21具有电动机用逆变器电路11。另一方面，发电机用功率模块22具有发电机用逆变器电路12。电动机用逆变器电路11和发电机用逆变器电路12将直流电压变换为交流电压，或将交流电压变换为直流电压。
在以下的说明中，在不区别电动机用功率模块21和发电机用功率模块22的情况下，将它们简称为功率模块21、22。
电动机用功率模块21和发电机用功率模块22分别具有六个第一开关元件(开关元件)16。在本实施方式的情况下，第一开关元件16是绝缘栅双极晶体管(IGBT：InsulatedGate Bipolar Transistor)。即，功率模块21、22具有绝缘栅双极晶体管。通过采用绝缘栅双极晶体管作为第一开关元件16，能够比较廉价地构成功率模块21、22。逆变器电路11、12是具备将第一开关元件16桥式连接的桥式电路的基于脉宽调制(PWM)的PWM逆变器。
如图2所示，电动机用功率模块21和发电机用功率模块22分别沿着水平面(与第一方向D1正交的平面)配置。发电机用功率模块22经由第三冷却板63层叠在电动机用功率模块21的上侧。即，第三冷却板63夹在电动机用功率模块21与发电机用功率模块22之间。如后所述，第三冷却板63利用在内部流动的制冷剂L对电动机用功率模块21及发电机用功率模块22进行冷却。
在电动机用功率模块21的下侧配置有第一驱动基板45。另外，在发电机用功率模块22的上侧配置有第二驱动基板46。第一驱动基板45和第二驱动基板46的基板主体45a、46a沿着水平面(与第一方向D1正交的平面)配置。
第一驱动基板45与电动机用功率模块21及逆变器控制基板41连接。同样地，第二驱动基板46与发电机用功率模块22及逆变器控制基板41连接。第一驱动基板45和第二驱动基板46分别基于由逆变器控制基板41生成的用于控制第一开关元件16的控制信号，生成第一开关元件16的驱动电力。
如图1所示，电源基板43具有转换器电路13。转换器电路13对从电池4供给的电压进行升压，或者对供给到电池4的电压进行降压。在转换器电路13与电池4之间串联连接有电抗器30。另外，在转换器电路13的下游侧并联连接电容器模块15。
电源基板43具有两个第二开关元件(开关元件)17和安装第二开关元件17的基板主体(在图1中省略)。在本实施方式的情况下，第二开关元件17是包含碳化硅(SiC)的晶体管。即，电源基板43具有包含碳化硅的晶体管。通过采用包含碳化硅的晶体管作为第二开关元件17，能够提高第二开关元件17中的电压的转换效率，并且能够抑制电源基板43的发热。转换器电路13具备连接了第二开关元件17的斩波电路。
如图2所示，电源基板43的基板主体43a沿着水平面(与第一方向D1正交的平面)配置。即，电源基板43以上下方向(第一方向D1)为板厚方向而配置。在电源基板43的下侧(第一方向D1的另一侧)隔着导热板55配置有第一冷却板61。
导热板55由导热性高的金属材料构成。作为构成导热板55的材料，例如可例示铝合金、铜合金等。作为构成导热板55的材料，更优选采用磁屏蔽材料(例如铝合金)。
导热板55沿着水平面(与第一方向D1正交的平面)配置，呈板状。即，导热板55以上下方向(第一方向D1)为板厚方向而配置。另外，导热板55沿着上下方向(第一方向D1)与电源基板43层叠配置。
导热板55与电源基板43接触。更具体而言，导热板55与安装在电源基板43上的第二开关元件17(在图2中未图示)接触。导热板55被在第一冷却板61的内部流动的制冷剂L冷却。电源基板43经由导热板55被制冷剂L冷却。导热板55也可以是在与制冷剂L接触的面上具有散热片的结构。
如图1所示，电容器模块15并联连接在转换器电路13与逆变器电路11、12之间。电容器模块15在电容器元件15a中对从转换器电路13向电动机用逆变器电路11供给的直流电流进行平滑化。
如图2所示，电容器模块15具有电容器元件15a和收容电容器元件15a的电容器壳体15b。电容器模块15相对于电动机用功率模块21、发电机用功率模块22以及第三冷却板63配置在第二方向D2的一侧(图2中右侧)。另外，电容器模块15相对于第二冷却板62配置在第二方向D2的另一侧(图2中左侧)。
电容器模块15与第二冷却板62及第三冷却板63接触。第二冷却板62及第三冷却板63通过制冷剂L在内部流动而被冷却。根据本实施方式，电容器模块15通过与分别配置于第二方向D2的一侧及另一侧的第二冷却板62及第三冷却板63接触，从第二方向D2的两侧被有效地冷却。由此，能够抑制电容器模块15成为高温，提高电容器元件15a的可靠性。
如图1所示，电抗器30串联连接在电池4与转换器电路13之间。电抗器30使从电池4向转换器电路13供给的直流电流平滑化。
如图2所示，电抗器30相对于功率模块21、22和第三冷却板63配置在第二方向D2的一侧(图2中右侧)。在电抗器30与功率模块21、22及第三冷却板63之间配置有电容器模块15、第三冷却板63及电抗器基座35。
电抗器30由电抗器基座35支承。电抗器基座35具有以第二方向D2为板厚方向的板状的部分。电抗器基座35由导热性高的金属材料构成。作为构成电抗器基座35的材料，例如可例示铝合金、铜合金等导热性优良的材料。进而，作为构成电抗器基座35的材料，更优选采用磁屏蔽的材料(例如铝合金)。
电抗器基座35与电抗器30接触。电抗器基座35被在第二冷却板62的内部流动的制冷剂L冷却。电抗器30经由电抗器基座35被制冷剂L冷却。电抗器基座35也可以在与制冷剂L的接触面上具有散热片。
图3是电抗器30的立体图。
电抗器30具有三个线圈部30a和电抗器壳体30b。线圈部30a由绕沿上下方向(第一方向D1)的中心轴线J卷绕的导线构成。电抗器壳体30b例如由树脂材料构成。电抗器壳体30b收纳三个线圈部30a。线圈部30a和电抗器壳体30b位于电抗器基座35的第二方向D2的一侧(图2中右侧)。3个线圈部30a沿着电抗器基座35的面方向排列。
也可以是电抗器基座35的一部分向厚度方向突出，支承电抗器壳体30b的周围的结构。
如图2所示，逆变器控制基板41和转换器控制基板42相对于功率模块21、22配置在上侧(第一方向D1的一侧)。
在以下的说明中，在不区分逆变器控制基板41和转换器控制基板42的情况下，将它们简称为控制基板41、42。
逆变器控制基板41经由第一驱动基板45及第二驱动基板46与电动机用功率模块21及发电机用功率模块22电连接。逆变器控制基板41控制逆变器电路11、12。逆变器控制基板41生成用于控制电动机用功率模块21的第一开关元件16和发电机用功率模块22的第一开关元件16的控制信号。
转换器控制基板42与电源基板43电连接。转换器控制基板42控制电源基板43的转换器电路13。转换器控制基板42生成用于控制电源基板43的第二开关元件17的控制信号。
控制基板41、42的基板主体45a、46a沿着水平面(与第一方向D1正交的平面)配置。即，控制基板41、42以上下方向(第一方向D1)为板厚方向而配置。逆变器控制基板41相对于转换器控制基板42配置在上侧(第一方向D1的一侧)。
控制基板41、42比较容易受到高频的电磁波噪声的影响。本发明人发现，从电抗器30产生的高频电磁波噪声在电抗器30的中心轴线J的径向方向上向外传播。根据本实施方式，在从上下方向(第一方向D1)观察时，控制基板41、42位于电抗器30的径向外侧。另外，控制基板41、42位于比电抗器30靠上侧(第一方向D1的一侧)。因此，根据本实施方式，从电抗器30向径向外侧传播的高频的电磁波噪声难以到达控制基板41、42。其结果是，控制基板41、42难以受到高频的电磁波噪声的影响，能够提高控制基板41、42的可靠性。
另外，在本实施方式中，对逆变器控制基板41和转换器控制基板42均相对于电抗器30为上述配置的情况进行了说明。但是，通过使逆变器控制基板41和转换器控制基板42中的任一方成为上述配置，能够得到使该控制基板不容易受到电磁波噪声的影响的效果。即，如果对逆变器电路11、12和转换器电路13中的至少一方进行控制的控制基板为上述配置，则对于该控制基板能够得到一定的效果。
根据本实施方式，从上下方向(第一方向D1)观察，电抗器基座35配置在电抗器30与控制基板41、42及功率模块21、22之间。另外，作为构成电抗器基座35的材料，优选采用磁屏蔽的材料(例如铝合金)。在该情况下，电抗器基座35屏蔽从电抗器30向中心轴线J的径向外侧传播并朝向控制基板41、42及功率模块21、22的电磁波噪声。另外，基于电抗器基座35的电磁波的屏蔽效果只是辅助性的效果。因此，不需要为了提高屏蔽效果而加厚电抗器基座35。
在本实施方式中，在功率模块21、22与电抗器30之间配置有沿上下方向(第一方向D1)延伸的第二冷却板62。另外，作为构成第二冷却板62的材料，优选采用磁屏蔽的材料(例如铝合金)。在该情况下，第二冷却板62屏蔽从电抗器30向中心轴线J的径向外侧传播并朝向控制基板41、42及功率模块21、22的电磁波噪声。
在本实施方式中，电容器模块15配置在功率模块21、22与第二冷却板62之间。因此，电容器模块15屏蔽从电抗器30向中心轴线J的径向外侧传播并朝向控制基板41、42及功率模块21、22的电磁波噪声。
另外，根据本实施方式，从上下方向(第一方向D1)观察，功率模块21、22位于电抗器30的径向外侧。功率模块21、22是构成功率转换装置10的部件中的比较大型的部件。根据本实施方式，通过将功率模块21、22设为上述的配置，能够有效地利用壳体19的内部的空间而实现功率转换装置10的小型化。
另外，在本实施方式中，线圈部30a的中心轴线J沿着第一方向D1。在此，中心轴线J"沿着第一方向D1"不仅包括中心轴线J与第一方向D1严格地平行的情况，还包括相对于第一方向D1在±45°的范围内向第二方向D2和第三方向D3中的至少一方倾斜的情况。根据本实施方式，即使线圈部30a的中心轴线J以相对于上下方向(第一方向D1)在±45°的范围内倾斜的姿势配置，也能够得到上述一定的效果。
在本实施方式中，控制基板41、42以及电源基板43沿着上下方向(第一方向D1)层叠配置。即，电源基板43与控制基板41、42层叠配置。根据本实施方式，容易将控制基板41、42及电源基板43接近配置，能够缩短将基板彼此连接的线束(省略图示)。由此，能够降低从线束产生的电磁波噪声。
屏蔽板50配置在逆变器控制基板41与转换器控制基板42之间。屏蔽板50是沿着水平面(与第一方向D1正交的平面)配置的板状。即，屏蔽板50以上下方向(第一方向D1)为板厚方向而配置。屏蔽板50支承控制基板41、42。即，逆变器控制基板41固定在屏蔽板50的上表面，转换器控制基板42固定在屏蔽板50的上表面。另外，屏蔽板50固定在壳体19的内侧面。
屏蔽板50在逆变器控制基板41和转换器控制基板42之间进行磁屏蔽。因此，屏蔽板50抑制在逆变器控制基板41和转换器控制基板42中的一方产生的电磁波噪声到达另一方而造成影响。屏蔽板50例如由铝合金构成。但是，为了提高磁屏蔽的效果，屏蔽板50也可以使用由铁类合金构成的屏蔽板。
另外，在本实施方式的转换器控制基板42中，设置有流过高压电流的高电压区域和流过低压电流的低电压区域这两者。另一方面，在逆变器控制基板41中仅设置有低压电流流过的低电压区域。根据本实施方式，能够抑制在转换器控制基板42的高电压区域产生的电磁波噪声对逆变器控制基板41造成影响。
在本实施方式中，屏蔽板50覆盖逆变器控制基板41的下表面的整体。即，从上下方向(第一方向D1)观察时，屏蔽板50与逆变器控制基板41的整体重叠。由此，屏蔽板50有效地抑制电磁波噪声从下侧到达逆变器控制基板41。
根据本实施方式，逆变器控制基板41配置在屏蔽板50的上侧(第一方向D1的一侧)，转换器控制基板42配置在屏蔽板50的下侧。逆变器控制基板41与转换器控制基板42相比，更容易受到来自电抗器30的高频电磁波噪声的影响。根据本实施方式，通过将逆变器控制基板41配置在屏蔽板50的上侧，能够抑制位于屏蔽板50的更下侧的电抗器30的电磁波噪声到达逆变器控制基板41，能够提高功率转换装置10的可靠性。
制冷剂L在流路形成体60的内部流动。流路形成体60是与壳体19不同的部件。流路形成体60在壳体19的内部形成制冷剂L的流路。在流路形成体60的流路中流动的制冷剂L对配置在壳体19的内部的部件进行冷却。
流路形成体60具有能够相互分割的第一流路形成部60A和第二流路形成部60B。第一流路形成部60A具有第一冷却板61和第二冷却板62。另一方面，第二流路形成部60B具有第三冷却板63及连结管64。第二流路形成部60B通过将连结管64与第一冷却板61连接而与第一流路形成部60A连结。即，第一流路形成部60A和第二流路形成部60B相互连接。
根据本实施方式的功率转换装置10，在壳体19的内部设置有多个冷却板61、62、63，这些冷却板61、62、63相互连接。因此，能够在壳体19的内部复杂地配置多个冷却板61、62、63，能够有效地冷却壳体19内部的构成部件。
第一流路形成部60A和第二流路形成部60B由导热性高的金属材料构成。作为构成第一流路形成部60A及第二流路形成部60B的材料，例如可例示铝合金、铜合金等。作为构成第一流路形成部60A和第二流路形成部60B的材料，更优选采用磁屏蔽材料(例如铝合金)。
制冷剂L在第三冷却板63中以连结管64、第一冷却板61及第二冷却板62的顺序在流路形成体60的内部流动。以下，沿着制冷剂L的流动对流路形成体60的各部分进行说明。
第三冷却板63沿着水平面(与第一方向D1正交的平面)配置，呈板状。即，第三冷却板63以上下方向(第一方向D1)为板厚方向而配置。
第三冷却板63配置在电动机用功率模块21与发电机用功率模块22之间。第三冷却板63利用在内部流动的制冷剂L对电动机用功率模块21和发电机用功率模块22进行冷却。
在第三冷却板63上设有第一连接孔63c、第三凹部63a、第一连通孔63d和第4凹部63b。制冷剂L在第一连接孔63c中流入流路形成体60的内部。
第一连接孔63c在第二方向D2上开口。在第一连接孔63c的开口连接有制冷剂L的流入口69。另外，第一连接孔63c在第三凹部63a的内侧面开口。
第三凹部63a设置在第三冷却板63的下表面。第三凹部63a向下侧开口。即，第三凹部63a向电动机用功率模块21侧开口。第三凹部63a被电动机用功率模块21覆盖。散热片21p朝向电动机用功率模块21的上表面。散热片21p配置在第三凹部63a的内部。在第三凹部63a内，制冷剂L在散热片21p之间流动。
第一连通孔63d在上下方向(第一方向D1)上贯通第三冷却板63。第一连通孔63d在第三凹部63a的底面和第四凹部63b的底面开口。第一连通孔63d使第三凹部63a和第四凹部63b相互连通。
第四凹部63b设置在第三冷却板63的上表面。第四凹部63b向上侧开口。即，第4凹部63b向发电机用功率模块22侧开口。第四凹部63b被发电机用功率模块22覆盖。散热片22p朝向发电机用功率模块22的下表面。散热片22p配置在第四凹部63b的内部。在第四凹部63b内，制冷剂L在散热片22p之间流动。
在本实施方式中，制冷剂L依次通过第一连接孔63c、第三凹部63a、第一连通孔63d及第四凹部63b。制冷剂L在通过第三凹部63a时冷却马达用功率模块21，在通过第四凹部63b时冷却发电机用功率模块22。
根据本实施方式，通过在功率模块21、22设置散热片21p、22p，能够较大地确保功率模块21、22与制冷剂L的接触面积，能够通过制冷剂L有效地冷却功率模块21、22。
另外，第三冷却板63的朝向第二方向D2的一侧(图2中的右侧)的面与电容器模块15接触。由此，第三冷却板63对电容器模块15进行冷却。
连结管64沿着上下方向(第一方向D1)延伸。连结管64连接第三冷却板63和第一冷却板61。制冷剂L通过连结管64从第三冷却板63的内部移动到第一冷却板61的内部。
第一冷却板61沿着水平面(与第一方向D1正交的平面)配置，呈板状。即，第一冷却板61以上下方向(第一方向D1)为板厚方向而配置。
第一冷却板61沿着电源基板43的下表面配置。在第一冷却板61与电源基板43之间设置有导热板55。第一冷却板61通过在内部流动的制冷剂L来冷却电源基板43。即，电源基板43配置在第一冷却板61的一个面侧，被制冷剂L冷却。
在第一冷却板61上设有第二连接孔61b、第一凹部61a和第二连通孔61c。制冷剂L依次通过第二连接孔61b、第一凹部61a及第二连通孔61c。
第二连接孔61b在上下方向(第一方向D1)上贯通。第二连接孔61b向下侧开口。在第二连接孔61b的开口连接有连结管64。另外，第二连接孔61b在第一凹部61a的底面61f开口。
第一凹部61a设置在第一冷却板61的下表面。第一凹部61a向上侧开口。即，第一凹部61a向电源基板43侧开口。制冷剂L在第一凹部61a中流动。另外，第一凹部61a被导热板55覆盖。第一凹部61a内的制冷剂L经由导热板55冷却电源基板43。
第一凹部61a具有朝向开口侧的底面61f。底面61f具有倾斜面61s。倾斜面61s使开口深度朝向制冷剂L的下游侧变深。由此，能够降低在第一凹部61a内流动的制冷剂L的压力损失。其结果是，能够降低压送制冷剂L的泵的消耗电力。另外，在本实施方式中，倾斜面61s设置于底面61f的一部分。但是，底面61f的整体也可以是开口深度朝向制冷剂L的下游侧变深的倾斜面。
第二连通孔61c沿第二方向D2延伸。第二连通孔61c在第一凹部61a的底面61f开口。另外，第二连通孔61c在第二凹部62a的底面62f开口。第二连通孔61c使第一凹部61a和第二凹部62a相互连通。
第二冷却板62是沿着上下方向(第一方向D1)配置的板状。另外，第二冷却板62以第二方向D2为板厚方向而配置。
第二冷却板62沿着电抗器30配置。在第二冷却板62与电抗器30之间设置有电抗器基座35。第二冷却板62通过在其内部流动的冷却剂L冷却电抗器30。即，电抗器30配置在第二冷却板62的一个面侧，被制冷剂L冷却。
在第二冷却板62上设有第二凹部62a和排出孔62b。制冷剂L依次通过第二凹部62a和排出孔62b。
第二凹部62a设置在第二冷却板62的朝向第二方向D2的一侧(图2中的右侧)的面上。第二凹部62a在第二方向D2的一侧开口。即，第二凹部62a向电抗器30侧开口。第二凹部62a具有朝向开口侧的底面62f。从第一冷却板61延伸的第二连通孔61c在底面62f开口。制冷剂L经由第二连通孔61c流入第二凹部62a。制冷剂L在第二凹部62a中流动。另外，第二凹部62a被电抗器基座35覆盖。第二凹部62a内的制冷剂L经由电抗器基座35冷却电源基板43。
第二冷却板62的朝向第二方向D2的另一侧(图2中的左侧)的面与电容器模块15接触。由此，第二冷却板62对电容器模块15进行冷却。
排出孔62b从第二凹部62a的内壁面沿上下方向(第一方向D1)延伸。即，排出孔62b在第二凹部62a的内壁面开口。另外，排出孔62b在第二冷却板62的下端部开口。排出孔62b配置在流路形成体60的最下游侧，排出流路形成体60的内部的制冷剂L。另外，也可以在排出孔62b的下游侧配置其他的流路形成部。
本实施方式的第一流路形成部60A具有相互交叉的第一冷却板61和第二冷却板62。即，第二冷却板62与第一冷却板61交叉而与第一冷却板61连接。在此，第一冷却板61和第二冷却板62"交叉"是指，第一冷却板61和第二冷却板62沿着彼此不平行的面配置且彼此连接。
根据本实施例，彼此交叉的第一冷却板61和第二冷却板62配置在壳体19内。由此，与通过在壳体本身设置流路并沿着壳体配置发热体来进行冷却的情况相比，壳体19内的各构成部件的配置的自由度提高。其结果是，能够在壳体19内有效地配置各部件而实现整体的小型化。特别是，在本实施方式中，由于相互交叉地配置第一冷却板61和第二冷却板62，因此能够在功率转换装置10的各构成部件之间的间隙中高效地配置流路形成体60。
在此，将第一冷却板61和第二冷却板62所形成的2个交叉角中的较大的一方设为优角α，将较小的另一方设为劣角β。优角α是超过180°的角度。各个β是小于180°的角度。另外，根据本实施方式，第一冷却板61和第二冷却板62相互正交。因此，优角α为270°,劣角β为90°。
根据本实施例，电抗器30和配电板43布置在由第一冷却板61和第二冷却板62形成的优角α侧。另外，功率模块21、22及电容器模块15配置在第一冷却板61与第二冷却板62所形成的劣角β侧。根据本实施方式，通过将发热体中的厚度尺寸比较小的电抗器30和电源基板43配置在第一流路形成部60A的优角α侧，能够使功率转换装置10小型化。另外，根据本实施方式，通过将发热体中比较大型的功率模块21、22及电容器模块15配置在第一流路形成部60A的劣角β侧，能够有效地利用由第一冷却板61和第二冷却板62包围的区域，使功率转换装置10小型化。根据本实施方式，能够有效地冷却电抗器30、电源基板43、功率模块21、22以及电容器模块15。根据本实施方式，能够通过流路形成体60划分配置有电抗器30及电源基板43的区域和配置有功率模块21、22及电容器模块15的区域。由此，能够有效地利用壳体19的内部。
根据本实施方式，第一冷却板61配置在电源基板43与功率模块21、22之间。由此，第一冷却板61划分电源基板43的配置空间和功率模块21、22的配置空间，抑制它们之间的热交换。由此，能够抑制电源基板43及功率模块21、22中的一方被另一方加热，能够提高电源基板43及功率模块21、22的可靠性。
根据本实施方式，第二冷却板62配置在电抗器30与电容器模块15之间。由此，第二冷却板62在两面有效地冷却电抗器30和电容器模块15。进而，第二冷却板62划分电抗器30的配置空间和电容器模块15的配置空间，抑制它们之间的热交换。由此，能够抑制电抗器30和电容器模块15中的一方被另一方加热，能够提高电抗器30和电容器模块15的可靠性。
根据本实施方式，电动机用功率模块21、第三冷却板63、发电机用功率模块22、第一冷却板61以及电源基板43形成层叠结构。因此，容易高密度地配置这些部件，能够有效利用壳体19的内部空间，能够使功率转换装置10整体小型化。另外，能够使用第一冷却板61及第三冷却板63高效地冷却作为发热体的功率模块21、22及电源基板43。此外，在作为发热体的功率模块21、22及电源基板43之间，分别配置有第一冷却板61及第三冷却板63。因此，即使将发热体彼此接近配置，也能够抑制发热体彼此相互加热，能够提高作为发热体的功率模块21、22及电源基板43的可靠性。
在本实施方式的流路形成体60中，制冷剂L从上游侧朝向下游侧依次冷却功率模块21、22、电源基板43以及电抗器30。一般而言，功率转换装置10的发热体的温度容易按照功率模块21、22、电源基板43以及电抗器30的顺序升高。根据本实施方式，通过制冷剂L以该顺序进行冷却，能够向更需要冷却的发热体供给温度更低的制冷剂，能够提高功率转换装置10的可靠性。
一般而言，电动机用功率模块21与发电机用功率模块22相比，使用频率高，容易成为高温。根据本实施方式，制冷剂L依次冷却电动机用功率模块21和发电机用功率模块22。因此，能够抑制容易成为高温的电动机用功率模块21成为高温，能够提高功率转换装置10的可靠性。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式中的各结构及它们的组合等是一例，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换及其他变更。另外，本发明不受实施方式的限定。
例如，在上述的实施方式中，对作为功率模块分别具备与电动机2连接的电动机用功率模块21以及与发电机3连接的发电机用功率模块22的功率转换装置10进行了说明。但是，功率转换装置10也可以仅具有电动机用功率模块21和发电机用功率模块22中的任意一方。
另外，在上述实施方式中，对在第一凹部61a的底面设置倾斜面61s的情况进行了说明。但是，也可以在第二凹部62a的底面设置倾斜面。即，倾斜面只要具有第一凹部61a和第二凹部62a中的至少一方的底面即可。
另外，在上述的实施方式中，对在功率模块、电抗器基座、导热板上设置散热片的情况进行了说明，但只要能够增加散热面积，则不限定散热片的形状。例如，也可以是多个针状翅片或板状翅片。
标号说明
1…电动机装置、2…电动机、3…发电机、9…车辆、10…功率转换装置、11…电动机用逆变器电路(逆变器电路)、12…发电机用逆变器电路(逆变器电路)、13…转换器电路、15…电容器模块、19…壳体、21…功率模块、21…电动机用功率模块、22…发电机用功率模块、30…电抗器、30a…线圈部、35…电抗器基座(第二导热板)、41…逆变器控制基板(控制基板)、42…转换器控制基板(控制基板)、43…电源基板、50…屏蔽板、55…导热板(第一导热板)、60…流路形成体、60A…第一流路形成部、60B…第二流路形成部、61…第一冷却板、61a…第一凹部、61f、62f…底面、61s…倾斜面、62…第二冷却板、62a…第二凹部、63…第三冷却板、D1…第一方向、D2…第二方向、J…中心轴线、L…制冷剂、α…优角、β…劣角。

Claims (12)

1.一种功率转换装置，该功率转换装置具有逆变器电路和转换器电路，其特征在于，包括：
功率模块，该功率模块具有所述逆变器电路；
电源基板，该电源基板具有所述转换器电路；
电抗器，该电抗器对提供给所述转换器电路的直流电流进行平滑化；
流路形成体，制冷剂在该流路形成体的内部流动；以及
壳体，该壳体对所述功率模块、所述电源基板、所述电抗器及所述流路形成体进行收纳，
所述流路形成体具有：
第一冷却板；以及
第二冷却板，该第二冷却板与所述第一冷却板交叉并与所述第一冷却板相连接，
所述电源基板由配置于所述第一冷却板的一个面侧的所述制冷剂进行冷却，
所述电抗器由配置于所述第二冷却板的一个面侧的所述制冷剂进行冷却。
2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述电抗器和所述电源基板配置于由所述第一冷却板和所述第二冷却板所构成的两个交叉角中的优角侧。
3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，
所述功率模块配置于由所述第一冷却板和所述第二冷却板所构成的两个交叉角中的劣角侧。
4.如权利要求1至3的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
作为所述功率模块，分别包括与电动机相连接的电动机用功率模块、以及与发电机相连接的发电机用功率模块，
所述流路形成体具有第三冷却板，该第三冷却板配置在所述电动机用功率模块与所述发电机用功率模块之间，利用所述制冷剂对所述电动机用功率模块和所述发电机用功率模块进行冷却，
所述电动机用功率模块、所述第三冷却板、所述发电机用功率模块、所述第一冷却板及所述电源基板形成为层叠构造。
5.如权利要求4所述的功率转换装置，其特征在于，
包括电容器模块，该电容器模块对提供给所述逆变器电路的直流电流进行平滑化，
所述电容器模块与所述第二冷却板和所述第三冷却板相接触。
6.如权利要求4或5所述的功率转换装置，其特征在于，
所述流路形成体具有：
第一流路形成部，该第一流路形成部具有所述第一冷却板和所述第二冷却板；以及
第二流路形成部，该第二流路形成部具有所述第三冷却板，
所述第一流路形成部与所述第二流路形成部互相连结。
7.如权利要求1至6的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
所述第一冷却板上设有第一凹部，所述制冷剂在该第一凹部中流动，该第一凹部朝所述电源基板侧开口，
所述第一冷却板与所述电源基板之间设有第一导热板，该第一导热板对所述第一凹部进行覆盖，与所述电源基板相接触，
所述第二冷却板上设有第二凹部，所述制冷剂在该第二凹部中流动，该第二凹部朝所述电抗器侧开口，
所述第二冷却板与所述电抗器之间设有第二导热板，该第二导热板对所述第二凹部进行覆盖，与所述电抗器相接触。
8.如权利要求7所述的功率转换装置，其特征在于，
所述第一凹部和所述第二凹部中的至少一个具有朝向开口侧的底面，
所述底面具有倾斜面，该倾斜面使开口深度朝向所述制冷剂的下游侧变浅。
9.如权利要求1至8的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
包括电容器模块，该电容器模块对提供给所述逆变器电路的直流电流进行平滑化，
所述第一冷却板配置于所述电源基板与所述功率模块之间，所述第二冷却板配置于所述电抗器与所述电容器模块之间。
10.如权利要求1至9的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
所述第一冷却板与所述第二冷却板互相正交。
11.一种电动机装置，其特征在于，
具有如权利要求1至10的任一项所述的功率转换装置。
12.一种车辆，其特征在于，
具有如权利要求11所述的电动机装置。
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