以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
図1~図8を参照して、本発明の一実施形態による電力変換装置100の構成について説明する。電力変換装置100は、たとえば、車両に搭載される。
まず、図1を参照して、電力変換装置100の回路構成を説明する。電力変換装置100は、インバータ部10を備えている。インバータ部10は、直流電源200から入力される直流電力を交流電力に変換して負荷210に供給する。負荷210は、たとえば、モータである。電力変換装置100と直流電源200との間には、スイッチ201が設けられている。
インバータ部10は、スイッチング素子モジュール11を含む。スイッチング素子モジュール11は、直流電力を交流電力に変換する。また、スイッチング素子モジュール11は、上アームを構成する半導体スイッチング素子Q1、Q2およびQ3と、下アームを構成する半導体スイッチング素子Q4、Q5およびQ6とを含む。
インバータ部10は、第1インバータ部10aと第2インバータ部10bとを含む。スイッチング素子モジュール11は、第1インバータ部10aに含まれる第1スイッチング素子モジュール11aと、第2インバータ部10bに含まれる第2スイッチング素子モジュール11bと、を含む。また、負荷210は、第1負荷210aと第2負荷210bとを含む。第1インバータ部10aは、直流電源200から入力される直流電力を交流電力に変換して第1負荷210aに供給する。第2インバータ部10bは、直流電源200から入力される直流電力を交流電力に変換して第2負荷210bに供給する。
電力変換装置100は、昇圧コンバータ部20を備えている。昇圧コンバータ部20は、インバータ部10の入力側に配置されている。昇圧コンバータ部20は、直流電源200から入力される直流電力を昇圧してインバータ部10に供給する。昇圧コンバータ部20は、昇圧用スイッチング素子モジュール21と、リアクトル22と含む。昇圧用スイッチング素子モジュール21は、昇圧用スイッチング素子Q11およびQ12を含む。昇圧用スイッチング素子Q11およびQ12は、各々、上アームおよび下アームを構成する。また、昇圧コンバータ部20は、コンデンサC1を含む。リアクトル22は、直流電源200の正側と、昇圧用スイッチング素子Q11と昇圧用スイッチング素子Q12との接続点と、の間に設けられている。コンデンサC1は、昇圧用スイッチング素子Q12に並列に設けられている。なお、リアクトル22は、特許請求の範囲の「昇圧リアクトル」の一例である。
電力変換装置100は、コンデンサC2と抵抗Rとを備える。コンデンサC2と抵抗Rとは、昇圧コンバータ部20とインバータ部10との間に設けられている。コンデンサC2と抵抗Rとは、互いに並列に設けられている。
電力変換装置100は、DCDCコンバータ部30を備えている。なお、DCDCコンバータ部30は、直流電力の電圧を異なる電圧に変換する。具体的には、DCDCコンバータ部30は、直流電源200からコネクタ1を介して入力される直流電力の電圧を降圧する。また、DCDCコンバータ部30は、降圧した電圧を出力端子2に供給する。なお、DCDCコンバータ部30は、特許請求の範囲の「直流直流コンバータ部」の一例である。
次に、電力変換装置100の構造について説明する。
本実施形態では、図2および図4に示すように、DCDCコンバータ部30は、直流直流コンバータ素子31と、直流直流コンバータ素子31が実装される直流直流コンバータ基板32とを備えている。直流直流コンバータ基板32は、平板形状を有する。直流直流コンバータ基板32に実装される直流直流コンバータ素子31は、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、共振リアクトル31cおよび平滑リアクトル31dを含む。コンバータ用スイッチング素子31aは、直流直流コンバータ基板32の裏面側(Z2側)に設けられている。トランス31b、共振リアクトル31cおよび平滑リアクトル31dは、直流直流コンバータ基板32を貫通するように設けられている。
図5に示すように、スイッチング素子モジュール11は、内部に半導体スイッチング素子Q1~Q6(図1参照)が収納されている。半導体スイッチング素子Q1~Q6は、樹脂などの筐体に覆われている。図4に示すように、スイッチング素子モジュール11の後述する基台部50側(Z1側)には、蓋部12が配置されている。蓋部12は、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。蓋部12は、平板状の本体部12aと、基台部50に向かって突出する複数の柱部12bとを含む。柱部12bは、冷却流路51内に突出するように形成されている。柱部12bは、たとえば、角柱形状を有する。スイッチング素子モジュール11は、スイッチング素子モジュール11の表面に垂直な方向から見て、長方形形状を有する。なお、柱部12bは、特許請求の範囲の「突出部」の一例である。
図2~図5に示すように、電力変換装置100は、基台部50を備えている。基台部50は、平板状である。基台部50は、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30が配置される。また、基台部50は、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。基台部50は、基台部50の表面50a(表側の面(Z1側の面))および裏面50b(裏側の面(Z2側の面))に垂直な方向から見て、長方形形状を有する。
ここで、本実施形態では、図8に示すように、基台部50は、冷却用液体が流れ、表側に配置された表側流路51aと、表側流路51aに接続されて裏側に配置された裏側流路51bとを有する冷却流路51を含んでいる。
また、冷却流路51は、基台部50内において表側流路51aおよび裏側流路51bを接続する接続流路51cを有している。
インバータ部10のスイッチング素子モジュール11は、平板状の基台部50の表面50aまたは裏面50bに沿うように、基台部50に取り付けられている。また、直流直流コンバータ素子31が実装される直流直流コンバータ基板32は、平板状の基台部50の表面50aまたは裏面50bに沿うように、基台部50に取り付けられている。
具体的には、スイッチング素子モジュール11は、平板状の基台部50の裏面50bに沿うように、基台部50に取り付けられている。また、直流直流コンバータ素子31が実装される直流直流コンバータ基板32は、平板状の基台部50の表面50aに沿うように、基台部50に取り付けられている。
第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bは、平板状の基台部50の裏面50bに沿うように基台部50に取り付けられている。具体的には、第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bは、第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bの長辺方向(X方向)に沿って、互いに隣り合うように配置されている。
昇圧コンバータ部20は、平板状の基台部50の表面50aまたは裏面50bに沿うように、基台部50に取り付けられている。具体的には、昇圧コンバータ部20は、基台部50の表面50aに取り付けられている。また、昇圧コンバータ部20は、平板状の基台部50の長手方向(X方向)に沿って、DCDCコンバータ部30に隣り合うように配置されている。
昇圧コンバータ部20は、昇圧用スイッチング素子モジュール21と、リアクトル22とを含む。そして、昇圧用スイッチング素子モジュール21およびリアクトル22は、平板状の基台部50の表面50aまたは裏面50bに沿うように、基台部50に取り付けられている。具体的には、直流直流コンバータ基板32、リアクトル22、および、昇圧用スイッチング素子モジュール21は、平板状の基台部50の表面50aに沿うように、かつ、互いに隣り合うように、基台部50に取り付けられている。なお、直流直流コンバータ基板32、リアクトル22、および、昇圧用スイッチング素子モジュール21は、この順で、基台部50の表面50aに取り付けられている。
図5に示すように、昇圧用スイッチング素子モジュール21の基台部50側(Z2側)には、蓋部21aが配置されている。蓋部21aは、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。蓋部21aは、平板状の本体部21bと、基台部50に向かって突出する複数の柱部21cとを含む。柱部21cは、冷却流路51内に突出するように形成されている。柱部21cは、たとえば、円柱形状を有する。昇圧用スイッチング素子モジュール21は、昇圧用スイッチング素子モジュール21の表面に垂直な方向から見て、正方形形状を有する。なお、柱部21cは、特許請求の範囲の「突出部」の一例である。
リアクトル22の基台部50側(Z2側)には、蓋部22aが配置されている。蓋部22aは、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。蓋部22aは、本体部22bと、基台部50に向かって突出する複数のフィン22cとを含む。フィン22cは、冷却流路51内に突出するように形成されている。フィン22cは、冷却流路51に沿って延びるように形成されている。なお、フィン22cは、特許請求の範囲の「突出部」の一例である。
図4および図5に示すように、基台部50は、冷却流路51が形成される金属からなる冷却部本体部52と、冷却部本体部52とともに冷却流路51を形成する金属からなる蓋部12、21a、22a、53とを含む。また、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30は、基台部50の表側および裏側に配置される蓋部12、53に取り付けられている。具体的には、直流直流コンバータ基板32は、蓋部53に取り付けられている。具体的には、冷却流路51は、基台部50の表面50aと裏面50bとの両方に設けられている(図6および図7参照)。蓋部53は、基台部50の表面50aに設けられている冷却流路51を覆う。蓋部53は、長方形形状でかつ平板形状を有している。直流直流コンバータ基板32は、蓋部53の表面53bに沿うように配置されている。直流直流コンバータ基板32は、蓋部53に設けられる柱部53cに、たとえば、ネジにより取り付けられている。蓋部53は、冷却部本体部52に、たとえば、ネジにより取り付けられている。これにより、ネジを外すだけで、容易に、直流直流コンバータ基板32および直流直流コンバータ素子31を取り換えることができる。
蓋部53は、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。蓋部53には、冷却流路51内に突出するフィン53dが設けられている。フィン53dは、冷却流路51に沿って延びるように形成されている。なお、フィン53dは、特許請求の範囲の「突出部」の一例である。
また、蓋部12は、基台部50の裏面50bに設けられている冷却流路51を覆う。蓋部12は、2つ設けられている。蓋部12は、長方形形状でかつ平板形状を有している。第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bは、各々、蓋部12に取り付けられている。
また、蓋部21aは、基台部50の表面50aに設けられている冷却流路51を覆う。蓋部21aは、長方形形状でかつ平板形状を有している。昇圧用スイッチング素子モジュール21は、蓋部21aに取り付けられている。
図4に示すように、直流直流コンバータ素子31は、コンバータ用スイッチング素子31aを含む。そして、コンバータ用スイッチング素子31aは、直流直流コンバータ基板32の蓋部53側の面(Z2側の面)において、熱伝導部材33を介して蓋部53に接触するように取り付けられている。すなわち、蓋部53、熱伝導部材33およびコンバータ用スイッチング素子31aが、この順で積層される。コンバータ用スイッチング素子31aから発生する熱は、熱伝導部材33を介して蓋部53に放熱される。熱伝導部材33は、たとえば、セラミックのシートからなる。
また、蓋部53には、孔部53aが設けられている。リアクトル22は、蓋部53の孔部53aを覆うように配置されている。すなわち、リアクトル22は、冷却流路51を覆うように配置される。リアクトル22から発生した熱は、冷却流路51を流れる冷却用液体に放熱される。リアクトル22は、たとえば、ネジにより蓋部53に取り付けられている。
冷却部本体部52には、孔部52aが設けられている。昇圧用スイッチング素子モジュール21は、冷却部本体部52の孔部52aを覆うように配置されている。すなわち、昇圧用スイッチング素子モジュール21は、冷却流路51を覆うように配置される。昇圧用スイッチング素子モジュール21から発生した熱は、冷却流路51を流れる冷却用液体に放熱される。昇圧用スイッチング素子モジュール21は、たとえば、ネジにより冷却部本体部52に取り付けられている。
図5に示すように、冷却部本体部52には、一対の孔部52bが設けられている。第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bは、各々、孔部52bを覆うように配置される。すなわち、第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bは、冷却流路51を覆うように配置される。スイッチング素子モジュール11から発生した熱は、冷却流路51を流れる冷却用液体に放熱される。
本実施形態では、図3に示すように、冷却流路51は、表側流路51aおよび裏側流路51bが交互に接続されて、冷却用液体が基台部50の表側の面および裏側の面を交互に通過するように形成されている。具体的には、冷却流路51は、表側(表面50a側)に配置され、表側流路51aとしての冷却流路511、515および519と、裏側(裏面50b側)に配置され、裏側流路51bとしての冷却流路513および517と、接続流路51cとしての冷却流路512、514、516および518と、を含んでいる。冷却流路51は、基台部50の長手方向(X方向)における一方端側から冷却用流体が流入され、他方端側に冷却用流体が流出されるように形成されている。
冷却流路51は、冷却流路511、512、513、514、515、516、517、518および519が、この順で上流から下流に向けて接続されている。つまり、図3、図6および図7に示すように、冷却流路51は、表側流路51aの冷却流路511から冷却用液体が流入し、接続流路51cの冷却流路512、裏側流路51bの冷却流路513、接続流路51cの冷却流路514、表側流路51aの冷却流路515、接続流路51cの冷却流路516、裏側流路51bの冷却流路517、接続流路51cの冷却流路518、および、表側流路51aの冷却流路519を通り、冷却用液体が流出する。
また、冷却流路51から流出した冷却用液体は、放熱部60により放熱されて冷却される。また、放熱部60により冷却された冷却用液体は、ポンプ61により送液されて再び冷却流路51に流入する。放熱部60は、熱交換器を含み、外部の空気により冷却される。放熱部60は、たとえば、ラジエータである。なお、ポンプ61を冷却流路51の出口と放熱部60の間に配置して、放熱部60により放熱される前の冷却用液体をポンプ61により送液してもよい。また、冷却用液体は、たとえば、水、不凍液などの液体である。
また、本実施形態では、図3に示すように、インバータ部10は、基台部50の裏側に配置され、裏側流路51bを流れる冷却用液体により冷却される。具体的には、第1スイッチング素子モジュール11aと、第2スイッチング素子モジュール11bとは、基台部50の裏側に配置され、裏側流路51bを流れる冷却用液体により冷却される。
また、本実施形態では、DCDCコンバータ部30は、基台部50の表側に配置され、表側流路51aを流れる冷却用液体により冷却される。具体的には、コンバータ用スイッチング素子31aと、トランス31bと、共振リアクトル31cと、平滑リアクトル31dと、昇圧用スイッチング素子モジュール21と、リアクトル22とは、基台部50の表側に配置され、表側流路51aを流れる冷却用液体により冷却される。
また、本実施形態では、図8に示すように、接続流路51cは、角部が面取りされている。具体的には、接続流路51cの表側流路51aに接続する部分および裏側流路51bに接続する部分には、面取り部510が設けられている。
また、本実施形態では、冷却流路51は、第1スイッチング素子モジュール11a、第2スイッチング素子モジュール11b、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、共振リアクトル31c、平滑リアクトル31d、昇圧用スイッチング素子モジュール21、および、リアクトル22のうち、熱耐性に基づく優先順位が高い部品から先に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されている。具体的には、冷却流路51は、熱耐性が比較的小さい昇圧用スイッチング素子モジュール21およびリアクトル22を、上流側で冷却するように流路が形成されている。
また、冷却流路51は、昇圧用スイッチング素子モジュール21、第2スイッチング素子モジュール11b、リアクトル22、共振リアクトル31c、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、第1スイッチング素子モジュール11a、および、平滑リアクトル31dの順に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されている。
図3、図6および図7に示すように、昇圧用スイッチング素子モジュール21は、冷却流路511を流れる冷却用液体により冷却される。また、第2スイッチング素子モジュール11bは、冷却流路513を流れる冷却用液体により冷却される。また、共振リアクトル31c、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31bは、冷却流路515を流れる冷却用液体により冷却される。また、第1スイッチング素子モジュール11aは、冷却流路517を流れる冷却用液体により冷却される。また、平滑リアクトル31dは、冷却流路519を流れる冷却用液体により冷却される。
[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、上記のように、平板状の基台部50の表側および裏側にインバータ部10およびDCDCコンバータ部30を配置し、基台部50に、表側に配置された表側流路51aと、表側流路51aに接続されて裏側に配置された裏側流路51bとを有する冷却流路51を設ける。これにより、表側流路51aおよび裏側流路51bに順次冷却用液体を流すことができるので、基台部50の表側および裏側に配置されたインバータ部10およびDCDCコンバータ部30を順次冷却することができる。これにより、同じ位置を流れる冷却用液体間に温度差が生じるのを抑制することができるので、温度差に起因する冷却用液体の意図しない対流が発生するのを抑制することができる。その結果、冷却流路51を流れる冷却用液体により、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30を効率よく冷却することができる。また、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30を別個の基台部に配置して、各々の基台部に設けられた冷却流路により冷却するように構成する場合と比べて、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30を備える電力変換装置100の構成をコンパクト化することができる。
また、本実施形態では、上記のように、冷却流路51は、基台部50内において表側流路51aおよび裏側流路51bを接続する接続流路51cを有する。これにより、基台部50内において表側流路51aおよび裏側流路51bに冷却用液体が順次流れるように冷却流路51を形成することができるので、基台部50の外部において表側流路51aおよび裏側流路51bを接続する場合と異なり、基台部50の構成を簡素化することができる。
また、本実施形態では、上記のように、冷却流路51は、表側流路51aおよび裏側流路51bが交互に接続されて、冷却用液体が基台部50の表側の面および裏側の面を交互に通過するように形成されている。これにより、表側流路51aおよび裏側流路51bに冷却用液体を交互に順次流すことができるので、基台部50の表側および裏側に配置されたインバータ部10およびDCDCコンバータ部30を交互に順次冷却することができる。
また、本実施形態では、上記のように、インバータ部10は、基台部50の裏側に配置され、裏側流路51bを流れる冷却用液体により冷却され、DCDCコンバータ部30は、基台部50の表側に配置され、表側流路51aを流れる冷却用液体により冷却される。これにより、インバータ部10に含まれる部品および素子を基台部50の裏側の面に配置し、DCDCコンバータ部30に含まれる部品および素子を基台部50の表側の面に配置することができるので、基台部50の表側および裏側を接続する配線が多くなるのを抑制することができる。これにより、電力変換装置100の配線構造が煩雑になるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、基台部50は、冷却流路51が形成される金属からなる冷却部本体部52と、冷却部本体部52とともに冷却流路51を形成する金属からなる蓋部12、21a、22a、53とを含む。また、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30は、基台部50の表側および裏側に配置される蓋部12、53に取り付けられている。これにより、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30が取り付けられた蓋部12、53を冷却流路51を流れる冷却用液体に直接接触させることができるので、蓋部12、53を介してインバータ部10およびDCDCコンバータ部30から熱を効率よく取り除くことができる。
また、本実施形態では、上記のように、蓋部12、21a、22a、53には、冷却流路51内に突出する突出部(柱部12b、21c、フィン22c、53d)が設けられている。これにより、突出部(柱部12b、21c、フィン22c、53d)により蓋部12、21a、22a、53が冷却用液体に接触する面積を大きくすることができるので、インバータ部10およびDCDCコンバータ部30からの熱を蓋部12、21a、22a、53を介して冷却用液体により効率よく伝達することができる。
また、本実施形態では、上記のように、蓋部12、21a、22a、53の突出部(柱部12b、21c、フィン22c、53d)は、フィン形状、円柱形状、または、角柱形状に形成されている。これにより、フィン形状、円柱形状、または、角柱形状の突出部(柱部12b、21c、フィン22c、53d)から冷却用液体に効果的に放熱することができるとともに、フィン形状、円柱形状、または、角柱形状の突出部(柱部12b、21c、フィン22c、53d)により、冷却流路51内の冷却用液体を整流または冷却流路51の幅方向に拡散させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、蓋部22a、53のフィン22c、53dは、冷却流路51に沿って延びるように形成されている。これにより、フィン22c、53dにより冷却用液体を冷却流路51に沿って導く整流作用を得ることができるとともに、冷却流路51と交差する方向にフィン形状を設ける場合と比べて圧力損失が大きくなるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、接続流路51cは、角部が面取りされている。これにより、接続流路51cの角部が面取りされていない場合に比べて、接続流路51cの角部において圧力損失が大きくなるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、インバータ部10の入力側に配置され、直流電源から入力される直流電力を昇圧してインバータ部10に供給する昇圧コンバータ部20を備える。また、インバータ部10は、直流電力を交流電力に変換する第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bを含む。また、DCDCコンバータ部30は、コンバータ用スイッチング素子31aと、トランス31bと、共振リアクトル31cと、平滑リアクトル31dと、を含む。また、昇圧コンバータ部20は、昇圧用スイッチング素子モジュール21と、リアクトル22と、を含む。そして、冷却流路51は、第1スイッチング素子モジュール11a、第2スイッチング素子モジュール11b、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、共振リアクトル31c、平滑リアクトル31d、昇圧用スイッチング素子モジュール21、および、リアクトル22のうち、熱耐性に基づく優先順位が高い部品から先に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されている。これにより、熱耐性が小さく確実に冷却させたい部品から先に冷却することができるので、熱耐性が小さい部品の温度が高くなるのを確実に抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、第1スイッチング素子モジュール11aと、第2スイッチング素子モジュール11bとは、基台部50の裏側に配置され、裏側流路51bを流れる冷却用液体により冷却され、コンバータ用スイッチング素子31aと、トランス31bと、共振リアクトル31cと、平滑リアクトル31dと、昇圧用スイッチング素子モジュール21と、リアクトル22とは、基台部50の表側に配置され、表側流路51aを流れる冷却用液体により冷却される。これにより、インバータ部10の第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bを、基台部50の裏側の面に配置し、DCDCコンバータ部30のコンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、共振リアクトル31c、平滑リアクトル31d、昇圧コンバータ部20の昇圧用スイッチング素子モジュール21およびリアクトル22を、基台部50の表側の面に配置して、それぞれの部品の効果的に冷却することができる。
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
上記実施形態では、スイッチング素子モジュール11が基台部50の裏面50bに取り付けられ、直流直流コンバータ基板32が基台部50の表面50aに取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、スイッチング素子モジュール11が基台部50の表面50aに取り付けられ、直流直流コンバータ基板32が基台部50の裏面50bに取り付けられていてもよい。また、スイッチング素子モジュール11と直流直流コンバータ基板32との両方が基台部50の表面50aに取り付けられていてもよい。また、スイッチング素子モジュール11と直流直流コンバータ基板32との両方が基台部50の裏面50bに取り付けられていてもよい。
上記実施形態では、第1スイッチング素子モジュール11aと第2スイッチング素子モジュール11bとが、共に、基台部50の裏面50bに取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1スイッチング素子モジュール11aと第2スイッチング素子モジュール11bとが、基台部50の異なる面に取り付けられていてもよい。
上記実施形態では、昇圧コンバータ部20が基台部50の表面50aに取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、昇圧コンバータ部20が基台部50の裏面50bに取り付けられていてもよい。
上記実施形態では、昇圧用スイッチング素子モジュール21とリアクトル22とが、共に、基台部50の表面50aに取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、昇圧用スイッチング素子モジュール21とリアクトル22とが、共に、基台部50の裏面50bに取り付けられていてもよい。また、昇圧用スイッチング素子モジュール21とリアクトル22とが、基台部50の異なる面に取り付けられていてもよい。
上記実施形態では、基台部50が、冷却部本体部52と蓋部53とに分離される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、基台部50が、冷却部本体部52と蓋部53とが分離されずに一体的に構成されていてもよい。
上記実施形態では、直流直流コンバータ基板32に実装される直流直流コンバータ素子31は、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、共振リアクトル31cおよび平滑リアクトル31dを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、直流直流コンバータ基板32に実装される直流直流コンバータ素子31が、これらの素子以外の素子を含んでいてもよい。
上記実施形態では、冷却流路51は、昇圧用スイッチング素子モジュール21、第2スイッチング素子モジュール11b、リアクトル22、共振リアクトル31c、コンバータ用スイッチング素子31a、トランス31b、第1スイッチング素子モジュール11a、および、平滑リアクトル31dの順に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷却流路51は、複数の部品を上記以外の順に冷却するように、冷却用液体が流れるように形成されていてもよい。
上記実施形態では、詳細に言い換えると、蓋部12、21a、53の突出部は、複数形成され、複数の突出部は、基台部50(冷却体)に形成される流路51の深さ方向に対して80~100%の突出高さになるように形成される電力変換装置である。好ましくは、複数の前記突出部は、前記冷却流路の深さ方向に対して80~93%の突出高さになるように形成される。具体的には、突出部と流路の間隙が、0.0mm~1.5mmで形成されている。流路深さとは、蓋部流路側面から流路底面へ垂直方向に測定した長さである。このような構成とすることで、放熱性の向上が期待できる。
上記実施形態では、詳細に言い換えると、蓋部12、21a、53の突出部は、流路壁面との間隙が0.5mm~2.0mmとなるように形成される電力変換装置である。このような構成とすることで、放熱性の向上が期待できる。
上記実施形態では、言い換えると、基台部50(冷却体)は、一筆書き状の流路が形成されてもよい。そして、流路の少なくとも一部は、冷却体の表側を冷却する表側流路および裏側を冷却する裏側流路を形成してもよい。このような構成とすることで、表裏で並列して分流する流路と比較して、均一に分流させるための設計、例えば分流板等を設ける必要がなくなる。このため、電力変換装置の低コスト化が期待できる。
また、望ましくは基台部50に形成される流路において、直流直流コンバータ部を冷却する冷却用液体の圧力損失が、基台部50に形成される流路全体の圧力損失の15%となるように構成されている。このような構成とすることで、直流直流コンバータ部に優先する部品の放熱性向上が期待できる。
上記実施形態を更に言い換えると、直流電源から入力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータ部と、直流電力の電圧を異なる電圧に変換する直流直流コンバータ部と、インバータ部の入力側に配置され、直流電源から入力される直流電力を昇圧してインバータ部に供給する昇圧コンバータ部と、を更に備え、冷却体は、インバータ部が配置されるインバータ冷却面と、直流直流コンバータ部が冷却されるコンバータ冷却面と、昇圧コンバータ部が配置される昇圧コンバータ冷却面と、を含む電力変換装置である。このような構成とすることで、電力変換装置の小型化が期待できる。
上記実施形態を更に言い換えると、冷却体は、インバータ冷却面および前記昇圧コンバータ冷却面並びに前記コンバータ冷却面を冷却する冷却用液体の圧力損失が、冷却体全体の圧力損失のそれぞれ85%および15%となるように構成されている電力変換装置である。このような構成とすることで、直流直流コンバータ部に優先してインバータ部および昇圧コンバータ部の放熱性向上が期待できる。
上記実施形態を更に言い換えると、接続流路は、表側流路および裏側流路の少なくとも一方に流れ込む冷却用液体の流れを調整する仕切り板を含む電力変換装置である。具体的には、接続流路にリブを設けて流れ込む表側流路又は裏側流路に冷却用液体をくまなく供給できるように構成される。図6に示すように、流路514には、左から3~4:1の開口比率となるようにリブが設けられている。流路518には、左から2.4~2.7:1.5~1.8:1の開口比率となるようにリブが設けられている。
上記実施形態を言い換えると、冷却流路は、接続流路に傾斜させた溝部を含む電力変換装置である。具体的には図7の流路514に対して傾斜する溝部(図示せず)を流路513の底部に設ける。溝部は、望ましくは流路壁面に近くに設けられる。
上記実施形態を言い換えると、蓋部は、昇圧リアクトルが配置される昇圧リアクトル用蓋部と、直流直流コンバータ部が配置される直流直流コンバータ部用蓋部と、を含み、昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部は、一体的に構成されている電力変換装置である。図5に示すように、リアクトル22とDCDCコンバータ部が配置されるように蓋部53は構成されている。
上記実施形態を言い換えると、蓋部は、昇圧リアクトルが配置される昇圧リアクトル用蓋部と、直流直流コンバータ部が配置される直流直流コンバータ部用蓋部と、を含み、昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部は、表側流路および裏側流路の少なくとも一方に設けられ、表側流路と表側流路、または、裏側流路から裏側流路を接続するトンネル状流路形成部材に固定される電力変換装置である。より具体的には、昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部が分離して構成されている場合、それぞれの蓋部周囲は冷却体本体部に固定され、シールされる必要がある。図4に示すように、蓋部53が、昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部とに分離されている場合、冷却流路515が昇圧リアクトル用蓋部と直流直流コンバータ部用蓋部に跨るため、シールすることができない。そのため、冷却流路515にトンネル状流路形成部材が設けられる。
上記実施形態では、直流直流コンバータ部を備えている電力変換装置を説明したが、直流直流コンバータ部が基台部50に搭載しない状態においても同様の効果を得ることが可能である。