JP2012217316A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力変換装置1は、互いに重なるように配置された2つの電力変換器2、3と、2つの電力変換器2、3を内側に収容する筐体4とを備えている。筐体4は、2つの電力変換器2、3の間を仕切るように形成された仕切部42を有する。仕切部42には、冷媒を流通させる冷媒流路5が設けられている。筐体4は、2つの電力変換器2、3をそれぞれ両者が重なる方向に直交する方向から囲むように形成されている。
【選択図】図1
Description
上記筐体は、上記2つの電力変換器の間を仕切るように形成された仕切部を有し、
該仕切部には、冷媒を流通させる冷媒流路が設けられていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
さらに、2つの電力変換器の間に冷媒流路を設けているため、電力変換器同士の間の電磁ノイズの干渉を防止することもできる。また、筐体の仕切部を挟んで2つの電力変換器を互いに重なるように配置しているため、装置内部全体の雰囲気温度の上昇を抑制しながら、装置の小型化を図ることもできる。
この場合には、仕切部の冷媒流路を流通する冷媒によって冷却される筐体が発熱する電力変換器を取り囲む構成となり、装置内部全体の雰囲気温度の上昇を抑制する効果を高めることができる。
この場合には、仕切部の冷媒流路を流通する冷媒によって冷却される筐体により、発熱する電力変換器の温度上昇を抑制することができる。これにより、装置内部全体の雰囲気温度の上昇を抑制する効果にもつながる。
この場合には、仕切部の冷媒流路に冷媒を流通させることにより、筐体を冷却することができると共に、一方の電力変換器についても冷却することができる。
また、電力変換器における冷媒流路に接する面に放熱用のフィン等を設けることにより、冷媒との接触面積を増やし、電力変換器に対する冷却性能を向上させることもできる。
この場合には、仕切部の冷媒流路に冷媒を流通させることにより、筐体を冷却することができると共に、一方の電力変換器についても蓋部を介して冷却することができる。また、一方の電力変換器を蓋部に取り付けているため、その電力変換器の取り替えが容易となる。
また、蓋部における冷媒流路に接する面に放熱フィン等を設けることにより、冷媒との接触面積を増やし、電力変換器に対する冷却性能を向上させることもできる。
また、上記冷媒流路は、上述のごとく、筐体の仕切部の表面を凹ませた凹部内に形成してもよいし、該仕切部の内部に空間を設けて形成してもよい。
また、上記冷媒流路は、装置全体の構成等に合わせて、その数や形状等を自由に設定することができる。
この場合には、インバータとコンバータとの組み合わせにより、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両に搭載するのに適した電力変換装置となる。
この場合には、インバータの半導体モジュールは、冷却部を流通する冷媒によって冷却することができ、コンバータは、筐体の仕切部に設けられた冷媒流路を流通する冷媒によって冷却することができる。これにより、発熱する電力変換器をそれぞれ十分に冷却することができ、装置内部全体の雰囲気温度の上昇を抑制する効果を高めることができる。
この場合には、冷却部を流通する冷媒によって半導体モジュールを効率よく冷却することができる。
この場合には、インバータを構成する半導体モジュール以外の電子部品についても、筐体の仕切部に設けられた冷媒流路を流通する冷媒によって冷却することができる。これにより、装置内部全体の雰囲気温度の上昇を抑制する効果を高めることができる。
また、上記電子部品が上記冷媒流路を流通する冷媒によって間接的に冷却されるよう構成されているとは、例えば、電子部品が冷媒流路を流通する冷媒に対して筐体の仕切部、その他の部材、空間等を介して間接的かつ熱的に接触するように配置されている構成等をいう。
また、上記電子部品とは、例えば、上記インバータを構成するリアクトル、コンデンサ等が挙げられる。
すなわち、電力変換装置は、装置内部全体の雰囲気温度の上昇を抑制する効果により、耐熱性を向上させることができる。また、電力変換器の配置により、装置の小型化を図ることもできる。そのため、電力変換装置の車載自由度を高めることができる。
本発明の実施例にかかる電力変換装置について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、図1〜図3に示すごとく、互いに重なるように配置された2つの電力変換器2、3と、2つの電力変換器2、3を内側に収容する筐体4とを備えている。
筐体4は、2つの電力変換器2、3の間を仕切るように形成された仕切部42を有し、仕切部42には、冷媒を流通させる冷媒流路5が設けられている。
以下、これを詳説する。
筐体4は、4つの側壁部41と、その4つの側壁部41に囲まれた空間を上下に仕切る仕切部42とにより構成されている。筐体4は、上下方向Xの断面においてH型の形状を呈しており、仕切部42の上側に上側収容部401、下側に下側収容部402を形成している。筐体4の上側収容部401及び下側収容部402は、それぞれ上側及び下側に開口しており、その開口部をそれぞれカバー43によって塞がれている。
すなわち、インバータ2とコンバータ3とは、筐体4の仕切部42を挟んで互いに重なるように上下方向Xに配置されている。そして、両者は、上下方向Xに直交する方向から筐体4の4つの側壁部41に囲まれている。
半導体モジュール21は、冷却管22によって両側から挟持されている。また、半導体モジュール21は、IGBT等のスイッチング素子やFWD等のダイオードを内蔵してなる。
なお、インバータ2の冷却管22に流通させる冷媒としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、HCFC123、HFC134a等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。
具体的には、冷媒流路5は、筐体4の仕切部42の下面422を凹ませた凹部44と、その凹部44を塞ぐように配置された一方の電力変換器であるコンバータ3との間に形成されている。
なお、筐体4の仕切部42に設けられた冷媒流路5に流通させる冷媒としては、インバータ2の冷却管22に流通させる冷媒と同様のものを用いることができる。また、コンバータ3の冷媒流路5側の表面301に放熱用のフィン等を設けて冷却性能を高めることもできる。
本例の電力変換装置1は、互いに重なるように配置された2つの電力変換器2、3を筐体4内に収容して構成されている。そして、筐体4は、2つの電力変換器2、3の間を仕切ると共に冷媒流路5が設けられた仕切部42を有する。そのため、筐体4の仕切部42に設けられた冷媒流路5に冷媒を流通させることにより、筐体4自体を冷却することができる。これにより、装置内部全体の雰囲気温度を低下させることができる。つまり、装置内部全体の雰囲気温度の上昇を効果的に抑制することができる。
さらに、2つの電力変換器2、3の間に冷媒流路5を設けているため、電力変換器2、3同士の間の電磁ノイズの干渉を防止することもできる。また、筐体4の仕切部42を挟んで2つの電力変換器2、3を互いに重なるように配置しているため、装置内部全体の雰囲気温度の上昇を抑制しながら、装置の小型化を図ることもできる。
また、筐体4は、上下方向Xの断面においてH型の形状を呈しており、それぞれ上側及び下側に開口している構造であるため、上側収容部401及び下側収容部402に収容している電力変換器2、3の交換作業が容易となるという効果も得られる。
本例は、図4に示すごとく、電力変換装置1の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、冷媒流路5は、筐体4の仕切部42の下面422を凹ませた凹部44と、その凹部44を塞ぐ板状の蓋部45との間に形成されている。また、蓋部45の下面452には、コンバータ3が取り付けられている。なお、蓋部45の上面451に放熱用のフィン等を設けて冷却性能を高めることもできる。
その他は、実施例1と同様の構成である。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
この場合には、構成部品の中で重量の大きいリアクトル61を装置の下部に配置することにより、装置の低重心化を図ることができ、耐振動性を向上させることができる。また、リアクトル61において発生する電磁ノイズの伝播を蓋部45と筐体4の仕切部42の下面422との間に介在させたシール材(図示略)によって抑制することができる。
本例は、図5に示すごとく、電力変換装置1の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、筐体4の仕切部42の上面421には、その上面421を凹ませた凹部46が形成されている。そして、凹部46とその凹部46を塞ぐ板状の蓋部47との間には、冷媒流路5が形成されている。すなわち、筐体4の仕切部42の上下両側において、それぞれ冷媒流路5が形成されている。なお、蓋部47の下面472に放熱用のフィン等を設けて冷却性能を高めることもできる。
その他は、実施例1と同様の構成である。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本例は、図6、図7に示すごとく、電力変換装置1の構成を変更した例である。
本例において、同図に示すごとく、インバータ2は、半導体モジュール21以外の電子部品(リアクトル61、コンデンサ62)を有する。そして、その電子部品(リアクトル61、コンデンサ62)は、筐体4の仕切部42に設けられた冷媒流路5を流通する冷媒によって間接的に冷却されるよう構成されている。
また、半導体モジュール21の制御端子211は、別筐体49の組付部492の貫通孔493内を貫通すると共に、組付部42の上側に配置された制御回路基板213に接続されている。
その他は、実施例1と同様の構成である。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
2、3 電力変換器
4 筐体
42 仕切部
5 冷媒流路
Claims (9)
- 互いに重なるように配置された2つの電力変換器と、該2つの電力変換器を内側に収容する筐体とを備えた電力変換装置であって、
上記筐体は、上記2つの電力変換器の間を仕切るように形成された仕切部を有し、
該仕切部には、冷媒を流通させる冷媒流路が設けられていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、上記筐体は、上記2つの電力変換器をそれぞれ両者が重なる方向に直交する方向から囲むように形成されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1又は2に記載の電力変換装置において、上記冷媒流路は、上記筐体の上記仕切部の一方側の表面を凹ませた凹部と該凹部を塞ぐ一方の上記電力変換器との間に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1又は2に記載の電力変換装置において、上記冷媒流路は、上記筐体の上記仕切部の一方側の表面を凹ませた凹部と該凹部を塞ぐ蓋部との間に形成されており、該蓋部における上記冷媒流路とは反対の側には、一方の上記電力変換器が取り付けられていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置において、上記2つの電力変換器は、一方が直流電力を交流電力に変換するインバータであり、他方が直流電力を電圧の異なる直流電力に変換するコンバータであることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項5に記載の電力変換装置において、上記インバータは、半導体素子を内蔵する半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する冷媒を流通させる冷却部とを有し、上記コンバータは、上記筐体の上記仕切部に設けられた上記冷媒流路を流通する冷媒によって冷却されることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項6に記載の電力変換装置において、上記インバータは、上記半導体モジュールと上記冷却部とを積層して構成されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項6又は7に記載の電力変換装置において、上記インバータは、上記半導体モジュール以外の電子部品を有し、該電子部品は、上記筐体の上記仕切部に設けられた上記冷媒流路を流通する冷媒によって直接又は間接的に冷却されるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の電力変換装置において、該電力変換装置は、車両に搭載して用いられること特徴とする電力変換装置。
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