JP6809563B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換器を備えた電力変換装置に関する。

電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両は、直流電力を交流電力に変換するインバータ、及び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等の電力変換器を搭載している。例えば、下記の特許文献１には、ケースとしての筐体にインバータ及びコンバータが収容された電力変換装置が開示されている。

インバータ、コンバータ等の電力変換器は、発熱量が大きいトランスやリアクトル等の発熱部品を備えている。そこで、この電力変換装置は、ケースのうち２つの電力変換器を仕切る仕切部と該仕切部に接するベースプレートとによって冷媒流路を形成するとともに、一方の電力変換器を構成する発熱部品がベースプレートに接合されるように構成されている。本構成によれば、発熱部品で発生した熱がベースプレート及び仕切部を介して冷媒に移動することによって発熱部品を冷却できる。

特開２０１５−０７３４０１号公報

ところで、上記特許文献１の電力変換装置において、２つの電力変換器の双方を冷却するためには、各電力変換器の発熱部品をいずれも仕切部若しくは該仕切部に接するベースプレート等に接合させた構成を採用することができる。そして、このような構成を採用する場合、電力変換器の冷却性能を向上させるために、各電力変換器の発熱部品で発生した熱が冷媒を隔てて互いに干渉するような現象の発生を極力抑えるのが好ましい。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、仕切部によって仕切られる２つの電力変換器の双方の冷却性能を向上させることができる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
半導体素子を内蔵する半導体モジュール（１１）と、
上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御電流が流れる制御端子（１２）が接続された制御回路基板（１７）と、
上記半導体モジュールと両面で接触し、上記半導体モジュールを冷却する冷媒が流通する第１冷媒流路を内部に備える第１冷却部（１４）と、
上記半導体モジュールとは異なる発熱部品である第１電気部品（２４）と、
上記半導体モジュールとは接触せずに上記第１電気部品と接触し、上記第１電気部品を冷却する冷媒が流通する第２冷媒流路（５０）を内部に備える第２冷却部（３９）と、
を有しており、
上記第１冷媒流路と上記第２冷媒流路が連続して形成されており、
上記制御回路基板は、上記第１冷却部および上記半導体モジュールからみて上記第２冷却部とは反対側に配置されており、かつ、上記第２冷却部からみて上記第１電気部品とは反対側に配置され、
上記第２冷却部は、上記半導体モジュールを内部に収容するケース（３０，１３０）と一体的に形成された壁部（３２，１３２）と、上記第１電気部品が固定される蓋部（２１，１２１）と、備え、上記ケースに上記蓋部を固定することで上記壁部と上記蓋部の間に上記第２冷媒流路が形成され、
上記半導体モジュールと電気的に接続される発熱部品である第２電気部品（１８）を備え、上記第２電気部品は、上記第２冷却部からみて上記第１電気部品と反対側に配置されており、上記第２電気部品と上記第２冷却部の並び方向に上記第２電気部品を投影したとき、上記第２電気部品と、上記蓋部における上記第１電気部品の固定箇所と、が互いに重ならない位置にある、電力変換装置（１，１０１）にある。
本発明の他の態様は、
半導体素子を内蔵する半導体モジュール（１１）と、
上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御電流が流れる制御端子（１２）が接続された制御回路基板（１７）と、
上記半導体モジュールと両面で接触し、上記半導体モジュールを冷却する冷媒が流通する第１冷媒流路を内部に備える第１冷却部（１４）と、
上記半導体モジュールとは異なる発熱部品である第１電気部品（２４）と、
上記半導体モジュールとは接触せずに上記第１電気部品と接触し、上記第１電気部品を冷却する冷媒が流通する第２冷媒流路（５０）を内部に備える第２冷却部（３９）と、
を有しており、
上記第１冷媒流路と上記第２冷媒流路が連続して形成されており、
上記制御回路基板は、上記第１冷却部および上記半導体モジュールからみて上記第２冷却部とは反対側に配置されており、かつ、上記第２冷却部からみて上記第１電気部品とは反対側に配置され、
上記第２冷却部は、上記半導体モジュールを内部に収容するケース（３０，１３０）と一体的に形成された壁部（３２，１３２）と、上記第１電気部品が固定される蓋部（２１，１２１）と、備え、上記ケースに上記蓋部を固定することで上記壁部と上記蓋部の間に上記第２冷媒流路が形成され、
上記ケースに上記蓋部を固定する固定部材（２３）は、上記第１電気部品と上記第２冷却部の並び方向に上記第１電気部品を投影した投影領域の外に配置されている、電力変換装置（１，１０１）にある。

上記電力変換装置において、第１電力変換器の第１発熱部品は仕切部に接しているため、この第１発熱部品で生じた熱は冷媒流路を流れる冷媒に伝達される。同様に、第２電力変換器の第２発熱部品は仕切部に接しているため、この第２発熱部品で生じた熱は冷媒流路を流れる冷媒に伝達される。このとき、第１発熱部品と第２発熱部品は、冷媒流路における冷媒流れ方向と直交する直交方向について互いに重ならない位置にあるため、各熱部品で発生した熱が冷媒を隔てて互いに干渉するような現象の発生を抑えることができる。即ち、一定容量の冷媒に対して冷媒流れ方向と直交する方向の両側から同時に熱が流入することを抑制できる。これにより、各発熱部品から冷媒への熱移動が制限されにくくなり冷却性能が向上する。

以上のごとく、上記態様によれば、２つの電力変換器のそれぞれの発熱部品を直交方向について互いに重ならないように位置をずらして仕切部に接合することによって、２つの電力変換器の双方の冷却性能を向上させることができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本実施形態の電力変換装置の概要を示す図。 図１のII−II線矢視断面図。 図２のIII−III線矢視断面図。 図３中の仕切壁に設けられた第１放熱フィン及び整流フィンの斜視図。 図２中のベースプレートを冷媒流路側から視た平面図。 図５中のベースプレートに設けられた第２放熱フィンの斜視図。 本実施形態の電力変換装置のインバータ回路図。 図２の仕切部の周辺の部分拡大図である。 別実施形態の電力変換装置の概要を示す図。 ケースの仕切壁の他の実施形態を示す図。 図１０中の仕切壁に対応したベースプレートの平面図。

以下、電力変換装置に係る実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

なお、本明細書の図面では、特に断わらない限り、電力変換器を収容するケースの長手方向（縦方向）である第１方向を矢印Ｘで示し、該ケースの横方向である第２方向を矢印Ｙで示し、第１方向及び第２方向の双方と直交する第３方向を矢印Ｚで示すものとする。

図１及び図２が参照されるように、本実施形態の電力変換装置１は、第１電力変換器１０、第２電力変換器２０及びケース３０を備えている。

第１電力変換器１０は、直流電力を交流電力に変換するインバータである。以下、「インバータ１０」といもいう。第２電力変換器２０は、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。以下、「コンバータ２０」ともいう。これらインバータ１０及びコンバータ２０はいずれも電力変換を行う機器である。電力変換装置１は、インバータ１０とコンバータ２０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への搭載に適した電力変換装置である。

ケース３０は、インバータ１０及びコンバータ２０と、その他の複数の電子部品とを収容する箱形状の部材である。ケース３０は、４つの側壁部３１と、これら４つの側壁部３１に囲まれた内部空間を仕切る仕切壁３２と、を備えている。このケース３０は、軽量且つ高度な寸法精度が要求される自動車部品であり、典型的にはアルミニウム材料を使用し、アルミダイカスト製法によって作製される。

仕切壁３２は、ケース３０の一部として構成されている。仕切壁３２は、４つの側壁部３１の全てと直交する平面（第１方向Ｘと第２方向Ｙの双方によって規定される平面）に沿って延在する平板状の部位である。これによりケース３０は、断面形状が略Ｈ形を呈する。

インバータ１０は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュール１１と、その半導体モジュール１１を冷却する冷媒を流通させる複数の冷却管（冷却部）１４とが第１方向Ｘに交互に積層された積層体を備えている。半導体モジュール１１は、冷却管１４によって両側から挟持されている。半導体モジュール１１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いる。

複数の冷却管１４のそれぞれの流入部は、外部から冷媒を供給する冷媒供給ヘッダ１５に連結され、且つ複数の冷却管１４のそれぞれの流出部は、外部に冷媒を排出する冷媒排出ヘッダ１６に連結されている。従って、冷媒供給ヘッダ１５から冷却管１４の流入部に流入した冷媒は、冷却管１４内の冷媒流路を流通するときにこの冷却管１４の第１方向Ｘの両側に位置する半導体モジュール１１を冷却したのちに、冷却管１４の流出部から冷媒排出ヘッダ１６に排出される。

なお、冷却管１４に流す冷媒として、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を用いることができる。

半導体モジュール１１は、制御端子１２及び電極端子１３を備えている。制御端子１２は、制御回路基板１７に接続されており、電極端子１３は、金属製のバスバー（図示省略）に接続されている。半導体モジュール１１のスイッチング素子を制御する制御電流が制御端子１２を通じて該半導体モジュール１１に入力される。半導体モジュール１１の被制御電力が電極端子１３を通じて該半導体モジュール１１に入出力される。

インバータ１０は、更に、後述のインバータ回路１０ａを構成する要素であるリアクトル１８及びコンデンサ１９等を備えている。リアクトル１８は、半導体モジュール１１への入力電圧を昇圧するための昇圧回路の一部を構成しており、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する変換器である。コンデンサ１９は、入力電圧又は昇圧した電圧を平滑化する平滑コンデンサとして構成されている。

リアクトル１８は、図２に示されるように、複数の半導体モジュール１１の第１方向Ｘの一方側に隣接して配置された状態で第１空間４１に収容されている。コンデンサ１９は、図１に示されるように、複数の半導体モジュール１１及びリアクトル１８に対して並んで配置された状態で第１空間４１に収容されている。

図２に示されるように、ケース３０の平板状の仕切壁３２と、コンバータ２０の取り付け面を構成する平板状のベースプレート２１とによって仕切部３９が構成されている。この仕切部３９によれば、ケース３０の内部空間が、インバータ１０を少なくとも収容する第１空間４１と、コンバータ２０を少なくとも収容する第２空間４２とに区画される。これら第１空間４１及び第２空間４２はそれぞれがカバー３８によって塞がれている。従って、仕切部３９は、いずれもケース３０に収容されたインバータ１０とコンバータ２０とを仕切るように構成されている。

仕切部３９は、仕切壁３２の凹部がベースプレート２１で塞がれることによって冷媒が流れる冷媒流路５０を形成する。即ち、仕切部３９において、仕切壁３２及びベースプレート２１は、冷媒流路５０を挟んで第３方向Ｚの両側において互いに略平行となるように配置されている。仕切壁３２を第１仕切壁とした場合、ベースプレート２１が第２仕切壁になる。仕切部３９は、これら仕切壁３２及びベースプレート２１の延在面に沿って延在している。仕切壁３２の凹部をベースプレート２１で塞ぐ構成によれば、冷媒流路５０を有する仕切部３９を比較的簡単に構築できる。

ベースプレート２１は、ケース３０と同様のアルミニウム材料からなる。ベースプレート２１は、液状ガスケット、ゴム等のシール材（図示省略）を介して仕切壁３２に当接した状態で締結ボルト２３によってケース３０に固定されている。これにより冷媒流路５０の気密性が確保されている。冷媒流路５０は、第３方向Ｚについての流路高さＺａが概ね一定となるように構成されている。

仕切壁３２は、受熱面３２ａ及び放熱面３２ｂを有する。受熱面３２ａは、インバータ１０を収容する第１空間４１に臨む面である。この受熱面３２ａには、インバータ１０を構成する発熱部品であり、その他の部品に比べて発熱量が大きいリアクトル１８（以下、「第１発熱部品１８」ともいう。）が接合されている。即ち、第１発熱部品１８は、仕切壁３２の受熱面３２ａに接している。この受熱面３２ａは、第１発熱部品１８に対する接合面として構成されている。放熱面３２ｂは、仕切壁３２の両面のうち受熱面３２ａとは反対側の面であり、仕切壁３２の凹部の底面として構成されている。この放熱面３２ｂは、冷媒流路５０を区画しており、この冷媒流路５０において冷媒流れ方向Ｄに流れる冷媒に常時に接触する。

ベースプレート２１は、受熱面２１ａ及び放熱面２１ｂを有する。受熱面２１ａには、コンバータ２０を構成する第２発熱部品２４が接合されている。即ち、第２発熱部品２４は、ベースプレート２１の受熱面２１ａに接している。この受熱面２１ａは、第２発熱部品２４に対する接合面として構成されている。第２発熱部品２４には、その他の部品に比べて発熱量が大きいトランス２５、チョークコイル２６及びフィルタコンデンサ２７が含まれている。トランス２５は、直流電力を降圧する機能を有する。トランス２５によって降圧された直流電力について、チョークコイル２６においてリップル電流が除去され、且つフィルタコンデンサ２７においてノイズ電圧が除去される。放熱面２１ｂは、ベースプレート２１の両面のうち受熱面２１ａとは反対側の面である。この放熱面２１ｂは、冷媒流路５０を区画しており、この冷媒流路５０において冷媒流れ方向Ｄに流れる冷媒に常時に接触する。

第１発熱部品１８と第２発熱部品２４は、冷媒流路５０における冷媒流れ方向Ｄと直交する第３方向Ｚ（以下、「直交方向Ｚ」ともいう。）について互いに重ならない位置において仕切部３９にそれぞれ接合されている。換言すれば、第１発熱部品１８と第２発熱部品２４は、冷媒流れ方向Ｄについて互いにずれた位置において仕切部３９にそれぞれ接合されている。或いは、第１発熱部品１８と第２発熱部品２４は、第３方向Ｚについて一方側から他方側を視たときに互いに重ならない位置において仕切部３９にそれぞれ接合されている。この場合、直交方向Ｚは、仕切部３９の接合面（仕切壁３２の受熱面３２ａ、及びベースプレート２１の受熱面２１ａ）に対する法線方向（直交方向）、或いは冷媒流路５０に沿った仮想平面Ｐに対する法線方向（直交方向）としても定義される。

図３に示されるように、冷媒供給管３６は、接続管１６ａを介して前記の冷媒排出ヘッダ１６に接続されている。本実施形態では、半導体モジュール１１の冷却で使用した冷媒をそのまま冷媒流路５０でも使用している。なお、必要に応じて、この冷媒流路５０を半導体モジュール１１の冷媒流路から切り離すこともできる。

図３及び図４に示されるように、仕切壁３２には、冷媒流路５０を形成するために、放熱面３２ｂのうち第２方向Ｙの中間位置からベースプレート２１に向けて立設し且つ第１方向Ｘに長尺状に延在する立設部３３が設けられている。これにより、冷媒流路５０は、冷媒供給管３６から流入した冷媒が立設部３３を隔てた片側半分の領域を流れた後、Ｕ字状にターンして残りの半分の領域を流れて冷媒排出管３７から外部に排出されるように構成されている。本構成では、Ｕターン箇所が１箇所である。立設部３３は、その立設先端部３３ａがベースプレート２１の放熱面２１ｂに隙間なく当接している。この立設部３３は、冷媒流路５０の流路高さＺａと同様の立設高さを有する。

冷媒流路５０は、上流から順に配置された、第１区間５１、第２区間５２、第３区間５３及び第４区間５４を含む流路として構成されている。第１区間５１は、冷媒が第１方向Ｘの一方側に直線的に流れる区間である。第２区間５２は、冷媒が第１方向Ｘの一方側から他方側へとＵターンして流れる区間である。第３区間５３及び第４区間５４はいずれも、冷媒が第１区間５１とは逆方向に直線的に流れる区間である。従って、冷媒流路５０は、その流路の向きが変わるように構成されたターン流路である。これにより、流路の向きが変わることなく直線的に形成されている冷媒流路に比べて流路を延ばすことができ、冷媒の流速を高く設定できる。

仕切壁３２は、冷媒流路５０の第２区間５２に対応した領域に複数（本実施形態では３つ）の第１放熱フィン３４を備えている。第１放熱フィン３４は、冷媒流路５０に対向する放熱面３２ｂのうち直交方向Ｚについて第１発熱部品１８を通る位置、即ち第１発熱部品１８の直下の位置から冷媒流路５０に向けて延出している。また、この第１放熱フィン３４は、その延出先端部３４ａがベースプレート２１の放熱面２１ｂに隙間なく当接している。この場合、第１放熱フィン３４は、冷媒流路５０の流路高さＺａと同様の立設高さを有する。

第１放熱フィン３４は、一様な板厚で冷媒流れ方向Ｄに沿って延びる湾曲板状であり、仕切壁３２と冷媒との間の接触面積（放熱面３２ｂのうち第１発熱部品１８の直下からの放熱面積）を増やす機能を有する。また、第２区間５２では、３つの第１放熱フィン３４の板厚に相当する分の流路が絞られるため、この第１放熱フィン３４は、冷媒の流速を高める機能を有する。これらの機能によれば、仕切壁３２からの放熱量を増やすことができる。更に、この第１放熱フィン３４は、冷媒流れ方向Ｄに沿って延びるため、冷媒が受ける流路抵抗を低く抑える機能を有する。この機能によれば、冷媒をその流れを整えつつ円滑に流すことができる。なお、この第１放熱フィン３４の数は、１つであってもよいし複数であってもよい。

仕切壁３２は、冷媒流路５０の第３区間５３に対応した領域に複数（本実施形態では２つ）の整流フィン３５を備えている。整流フィン３５は、放熱面３２ｂからベースプレート２１に向けて延出し、且つその延出先端部３５ａがベースプレート２１の放熱面２１ｂに当接している。

整流フィン３５は、冷媒流れを整えることによって冷媒流路５０に空気溜りが形成されるのを防止するとともに、第１放熱フィン３４と同様に冷媒との接触面積を増やす機能を有する。なお、この整流フィン３５の数は、１つであってもよいし複数であってもよい。或いは、冷媒流れを整える要請が低い場合には、この整流フィン３５を省略することもできる。

図５及び図６に示されるように、仕切壁３２は、冷媒流路５０の第１区間５１及び第４区間５４に対応した領域に複数（本実施形態では２つ）の第２放熱フィン２２を備えている。第２放熱フィン２２は、冷媒流路５０に対向する放熱面２１ｂのうち直交方向Ｚについて第２発熱部品２４を通る位置、即ち第２発熱部品２４の直下の位置から冷媒流路５０に向けて延出している。また、この第２放熱フィン２２は、その延出先端部２２ａが仕切壁３２の放熱面３２ｂに隙間なく当接している。この場合、第２放熱フィン２２は、第１放熱フィン３４と同様に、冷媒流路５０の流路高さＺａと同様の立設高さを有する。このため、電力変換装置１の直交方向Ｚの寸法を小さく抑えることができる。

第２放熱フィン２２は、一様な板厚で冷媒流れ方向Ｄに沿って延びる平板状であり、ベースプレート２１と冷媒との間の接触面積（放熱面２１ｂのうち第２発熱部品２４の直下からの放熱面積）を増やす機能を有する。また、第１区間５１及び第４区間５４ではいずれも、２つの第２放熱フィン２２の板厚に相当する分の流路が絞られるため、この第２放熱フィン２２は、冷媒の流速を高める機能を有する。これらの機能によれば、ベースプレート２１からの放熱量を増やすことができる。更に、この第２放熱フィン２２は、冷媒流れ方向Ｄに沿って延びるため、冷媒が受ける流路抵抗を低く抑える機能を有する。この機能によれば、冷媒をその流れを整えつつ円滑に流すことができる。なお、この第２放熱フィン２２の数は、１つであってもよいし複数であってもよい。

図７に示されるように、上記のインバータ１０は、直流電源Ｂ１から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換回路であるインバータ回路１０ａを構成している。このインバータ回路１０ａにおいて、複数の半導体モジュール１１は、制御回路基板１７によってそのスイッチング動作（オンオフ動作）が制御される。

本実施形態では、リアクトル１８及び２つの半導体モジュール１１ａによって、電力変換回路であるインバータ回路１０ａの昇圧部１０ｂが構成されている。リアクトル１８は、インダクタを利用した受動素子である。この昇圧部１０ｂは、半導体モジュール１１ａのスイッチング動作（オンオフ動作）によって直流電源Ｂ１の電圧を昇圧する機能を有する。

一方で、コンデンサ１９及び６つの半導体モジュール１１ｂによって、電力変換回路であるインバータ回路１０ａの変換部１０ｃが構成されている。この変換部１０ｃは、昇圧部１０ｂで昇圧された後の直流電力を半導体モジュール１１ｂのスイッチング動作（オンオフ動作）によって交流電力に変換する機能を有する。変換部１０ｃで得られた交流電力によって、車両走行用の三相交流モータＭが駆動される。

コンバータ２０は、直流電源Ｂ１に接続されており、直流電源Ｂ１の電圧を降圧して、直流電源Ｂ１よりも低圧の補助バッテリＢ２を充電するのに用いられる。補助バッテリＢ２は、車両に搭載される各種機器の電源として使用される。

ここで、本実施形態の作用効果について説明する。
図８に示されるように、電力変換装置１の作動状態において、冷媒流路５０を流れる冷媒によって仕切部３９（仕切壁３２及びベースプレート２１）が冷却される。このため、この仕切部３９に接する機器及び空気を冷却することができる。また、インバータ１０とコンバータ２０との間の電磁ノイズの干渉を防止できる。

以下、仕切部３９に接する機器の冷却について具体的に説明する。インバータ１０の第１発熱部品１８で生じた熱は、熱伝導性の高い仕切壁３２の受熱面３２ａにおいて受熱され放熱面３２ｂから放熱される。そして、この放熱面３２ｂから冷媒流路５０の冷媒への熱移動によって、第１発熱部品１８が連続的に冷却される。このとき、放熱面３２ｂの中でも第１発熱部品１８の直下である高温領域３２ｃでの温度が相対的に高くなる。

コンバータ２０においてもこれと同様に、第２発熱部品２４で生じた熱は、熱伝導性の高いベースプレート２１の受熱面２１ａにおいて受熱され放熱面２１ｂから放熱される。そして、この放熱面２１ｂから冷媒流路５０の冷媒への熱移動によって、第２発熱部品２４が連続的に冷却される。このとき、放熱面２１ｂの中でも第２発熱部品２４の直下である高温領域２１ｃでの温度が相対的に高くなる。従って、仕切壁３２の高温領域３２ｃ及びベースプレート２１の高温領域２１ｃにおいては、特に高温の熱が冷媒に流入しようとする。

このような状態において、仮に第１発熱部品１８と第２発熱部品２４が直交方向Ｚについて互いに重なるように配置されている場合、一定容量の冷媒に対して直交方向Ｚの両側から、即ち高温領域３２ｃ及び高温領域２１ｃの双方から同時に熱が集中して流入しようする。ところが、一定容量の冷媒に一度に流入できる熱流入量には限りがあるため、高温領域３２ｃ及び高温領域２１ｃのそれぞれの熱を同時に冷媒に円滑に流入させるのが難しい。即ち、一方の発熱部品で生じた熱と冷媒との間での熱交換が他方の発熱部品で生じた熱の影響を受け易い。

そこで、本実施形態では、第１発熱部品１８と第２発熱部品２４が直交方向Ｚについて互いに重ならないようにしている。換言すれば、第１発熱部品１８の直下の高温領域３２ｃと、第２発熱部品２４の直下の高温領域２１ｃとが、冷媒流れ方向Ｄについて互いに離間するように構成されている。この場合、第１発熱部品１８を通る直交方向Ｚの仮想線Ｌは、第２発熱部品２４から外れた位置を通る。

本構成によれば、一定容量の冷媒に対して高温領域３２ｃ及び高温領域２１ｃの双方から同時に熱が集中して流入するのを回避できる。即ち、一定容量の冷媒に対して直交方向Ｚの両側から同時に熱が流入することを抑制できる。例えば、冷媒が冷媒流路５０を図８中の冷媒流れ方向Ｄ１に流れている場合、上流側の高温領域２１ｃと下流側の高温領域３２ｃとでは互いの熱干渉を生じにくい。その結果、第１発熱部品１８を含むインバータ１０と第２発熱部品２４を含むコンバータ２０との双方の冷却性能が向上する。

以上のごとく、本実施形態によれば、２つの電力変換器１０，２０のそれぞれの発熱部品１８，２４を直交方向Ｚについて互いに重ならないように位置をずらして仕切部３９に接合することによって、２つの電力変換器１０，２０の冷却性能を向上させることができる。

また、第１放熱フィン３４及び第２放熱フィン２２によって放熱性能を高め且つ冷媒の流速を高めるとともに、冷媒流路５０をターン流路として冷媒の流速を高めることによって、２つの電力変換器１０，２０の冷却性能を更に向上させることができる。

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記の実施形態では、図２に示される電力変換装置１のように、ケース３０の仕切壁３２と、ケース３０とは別部材であるベースプレート２１とによって仕切部３９が構成される場合について例示したが、仕切部３９は１または複数の要素によって構成され得る。例えば、図９に示される電力変換装置１０１のように、ケース３０の仕切壁３２自体によって仕切部３９が構成されてもよい。この電力変換装置１０１は、ベースプレート２１が省略されている点について、電力変換装置１と相違している。仕切部３９としての仕切壁３２は、受熱面３２ａ及び放熱面３２ｂに加えて、受熱面３２ｄ及び放熱面３２ｅを有する。受熱面３２ｄには、第２発熱部品２４が接合されている。放熱面３２ｅは、冷媒流路５０を区画しており、冷媒流路５０を流れる冷媒に常時に接触する。これにより、電力変換装置１０１の部品点数を減らすことができる。
この電力変換装置１０１は、その他については電力変換装置１と同様の構成および作用効果を有する。

上記の実施形態では、冷却性能を高めるために仕切壁３２に第１放熱フィン３４を設け、且つベースプレート２１に第２放熱フィン２２を設ける場合について例示したが、これら第１放熱フィン３４及び第２放熱フィン２２のうちの少なくとも一方を省略することもできる。第１放熱フィン３４及び第２放熱フィン２２の双方が省略された別実施形態については図１０及び図１１が参照される。なお、これらの図面において、図３及び図５に示される要素と同一の要素には同一の符号を付しており、該同一の要素についての説明は省略する。

仕切部３９は、図１０に示されるケース１３０の仕切壁１３２と、図１１示されるベースプレート１２１とによって構成される。仕切壁１３２においては、立設部３３の第２方向Ｙの位置が図３の場合に比べて変更されることによって、冷媒流路５０の上流側領域５０ａの流路断面積が下流側領域５０ｂの流路断面積よりも小さくなるように構成されている。これにより、冷媒流路５０における冷媒の流速は、上流側領域５０ａの方が下流側領域５０ｂよりも高くなる。そして、仕切壁３２の受熱面３２ａのうち直交方向Ｚについて上流側領域５０ａを通る位置に第１発熱部品１８が接合されている。一方で、ベースプレート１２１の受熱面３２ａのうち直交方向Ｚについて上流側領域５０ａを通る位置に第２発熱部品２４が接合されている。換言すれば、仕切部３９は、冷媒流路５０のうち直交方向Ｚについて第１発熱部品１８及び第２発熱部品２４のそれぞれと重なる領域での冷媒の流速が相対的に高くなるように構成されている。本構成によれば、放熱フィンを用いることなく冷媒の流速を高めることができる。

上記の実施形態では、第１放熱フィン３４及び第２放熱フィン２２がいずれも冷媒流路５０の流路高さＺａと同様の立設高さを有する場合について例示したが、第１放熱フィン３４及び第２放熱フィン２２のうちの少なくとも一方の立設高さが冷媒流路５０の流路高さＺａを下回る構成を採用することもできる。

上記の実施形態では、冷媒流路５０におけるＵターン箇所が１箇所である場合について例示したが、必要に応じてＵターン箇所が２箇所以上であってもよい。また、冷媒流路５０におけるターン流路の形状はＵ字状以外、例えばＬ字状であってもよい。また、冷媒流路５０は、その流路の向きが殆ど変わることなく直線的に延びるように構成されてもよい。

上記の実施形態では、第１発熱部品１８としてインバータ１０のリアクトル１８を例示し、第２発熱部品２４としてコンバータ２０のトランス２５、チョークコイル２６及びフィルタコンデンサ２７を例示したが、第１発熱部品１８及び第２発熱部品２４のそれぞれは必要に応じて種々変更可能である。例えば、第１発熱部品１８として、コンデンサ１９や、直流電源Ｂ１から供給される電流に含まれるノイズ電流を除去するフィルタコンデンサ等を採用することもできる。

上記の実施形態では、ベースプレート２１，１２１及びケース３０，１３０がともにアルミニウム材料からなる場合について例示したが、アルミニウム材料に代えて、他の金属材料や熱伝導性の高い金属材料以外の材料を用いることもできる。

１，１０１ 電力変換装置
１０ 第１電力変換器（インバータ）
１８ リアクトル（第１発熱部品）
２０ 第２電力変換器（コンバータ）
２１，１２１ ベースプレート（第２仕切壁）
２２ 第２放熱フィン
２２ａ 延出先端部
２４ 第２発熱部品
３０，１３０ ケース
３２，１３２ 仕切壁（第１仕切壁）
３２ｂ 放熱面
３４ 第１放熱フィン
３４ａ 延出先端部
３９ 仕切部
５０ 冷媒流路
Ｄ 冷媒流れ方向
Ｚ 直交方向（第３方向）

Claims (2)

1. 半導体素子を内蔵する半導体モジュール（１１）と、
   上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御電流が流れる制御端子（１２）が接続された制御回路基板（１７）と、
   上記半導体モジュールと両面で接触し、上記半導体モジュールを冷却する冷媒が流通する第１冷媒流路を内部に備える第１冷却部（１４）と、
   上記半導体モジュールとは異なる発熱部品である第１電気部品（２４）と、
   上記半導体モジュールとは接触せずに上記第１電気部品と接触し、上記第１電気部品を冷却する冷媒が流通する第２冷媒流路（５０）を内部に備える第２冷却部（３９）と、
   を有しており、
   上記第１冷媒流路と上記第２冷媒流路が連続して形成されており、
   上記制御回路基板は、上記第１冷却部および上記半導体モジュールからみて上記第２冷却部とは反対側に配置されており、かつ、上記第２冷却部からみて上記第１電気部品とは反対側に配置され、
   上記第２冷却部は、上記半導体モジュールを内部に収容するケース（３０，１３０）と一体的に形成された壁部（３２，１３２）と、上記第１電気部品が固定される蓋部（２１，１２１）と、備え、上記ケースに上記蓋部を固定することで上記壁部と上記蓋部の間に上記第２冷媒流路が形成され、
   上記半導体モジュールと電気的に接続される発熱部品である第２電気部品（１８）を備え、上記第２電気部品は、上記第２冷却部からみて上記第１電気部品と反対側に配置されており、上記第２電気部品と上記第２冷却部の並び方向に上記第２電気部品を投影したとき、上記第２電気部品と、上記蓋部における上記第１電気部品の固定箇所と、が互いに重ならない位置にある、電力変換装置（１，１０１）。
2. 半導体素子を内蔵する半導体モジュール（１１）と、
   上記半導体素子のスイッチング動作を制御する制御電流が流れる制御端子（１２）が接続された制御回路基板（１７）と、
   上記半導体モジュールと両面で接触し、上記半導体モジュールを冷却する冷媒が流通する第１冷媒流路を内部に備える第１冷却部（１４）と、
   上記半導体モジュールとは異なる発熱部品である第１電気部品（２４）と、
   上記半導体モジュールとは接触せずに上記第１電気部品と接触し、上記第１電気部品を冷却する冷媒が流通する第２冷媒流路（５０）を内部に備える第２冷却部（３９）と、
   を有しており、
   上記第１冷媒流路と上記第２冷媒流路が連続して形成されており、
   上記制御回路基板は、上記第１冷却部および上記半導体モジュールからみて上記第２冷却部とは反対側に配置されており、かつ、上記第２冷却部からみて上記第１電気部品とは反対側に配置され、
   上記第２冷却部は、上記半導体モジュールを内部に収容するケース（３０，１３０）と一体的に形成された壁部（３２，１３２）と、上記第１電気部品が固定される蓋部（２１，１２１）と、備え、上記ケースに上記蓋部を固定することで上記壁部と上記蓋部の間に上記第２冷媒流路が形成され、
   上記ケースに上記蓋部を固定する固定部材（２３）は、上記第１電気部品と上記第２冷却部の並び方向に上記第１電気部品を投影した投影領域の外に配置されている、電力変換装置（１，１０１）。

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