特許 6971821 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6971821

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 Z

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-236330(P2017-236330)

(22)【出願日】2017年12月8日

(65)【公開番号】特開2019-106755(P2019-106755A)

(43)【公開日】2019年6月27日

【審査請求日】2020年11月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山浦 広大

(72)【発明者】

【氏名】立花 秀晃

(72)【発明者】

【氏名】梅田 大貴

(72)【発明者】

【氏名】山崎 宏美

【審査官】 麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１００９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１０００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１５２６１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属製のケース（Ｃ）内に、半導体モジュール（２）と、上記半導体モジュールを冷却するための冷却器（４）と、上記半導体モジュールに接続されるリアクトル（Ｌ１〜Ｌ３）と、ＤＣ−ＤＣコンバータ（３）と、上記リアクトル及び上記ＤＣ−ＤＣコンバータを冷却するための冷媒流路（５１）を有する冷却部（５）とを備える電力変換装置（１）であって、
上記ＤＣ−ＤＣコンバータは、主回路が構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ本体（３１）に半導体素子を含む発熱部（３２、３３）を有しており、
上記冷却部は、上記ケースの底壁部（Ｃ１）内に設けられた空間部（５Ａ）を、上記ケースの一側壁（Ｃ２）側に開口する冷媒の流入口（５２）及び流出口（５３）を有する上記冷媒流路とし、
上記底壁部の内壁面（Ｃ３）に接して、上記一側壁側から上記リアクトル及び上記ＤＣ−ＤＣコンバータ本体がこの順に配置されており、かつ、
上記ＤＣ−ＤＣコンバータ本体は、上記発熱部が上記一側壁側に配置されると共に、上記発熱部を有する上記一側壁側の端部が、上記冷媒流路の直上に位置し、上記一側壁と反対側の端部は、上記冷媒流路の直上に位置しない、電力変換装置。

【請求項2】

上記ＤＣ−ＤＣコンバータ本体において、上記一側壁側の端部は、上記冷媒流路を上記内壁面に投影した領域（Ｒ）の内側に位置し、上記一側壁と反対側の端部は、上記領域の外側に位置する、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

上記半導体素子は、半導体スイッチング素子又はダイオードである、請求項１又は２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

上記発熱部は、上記主回路を構成するトランス（Ｔ）の一次側に接続される一次側半導体素子部（３２）及び上記トランスの二次側に接続される二次側半導体素子部(３３)を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項5】

上記冷媒流路は、上記空間部内を区画する仕切壁（５４）により上記流入口から上記流出口へ至るＵ字状流路として構成されており、上記一側壁と反対側の折り返し部において、上記冷媒流路は曲面状の流路壁を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項6】

上記冷却器は、冷媒流路を形成する複数の冷却管（４１）が、上記半導体モジュールと一体の積層構造体（２Ａ）を構成し、上記積層構造体と上記底壁部の間に、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ本体が配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体モジュール及び半導体モジュールに接続されるリアクトルと、ＤＣ‐ＤＣコンバータと、それらを冷却する機能を備える電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車、ハイブリッド自動車等の電動車両等において、動力源となる電動機や車両補機等を駆動するために、電力変換装置が用いられる。一般に、電力変換装置は、コンバータやインバータ等の電力変換回路、又はそれらの構成部品をユニットとして、制御回路基板等と共にケース内に収容してなる。また、ケース内には、各ユニットを冷却するための冷却部を設けて、発熱量の大きい電力変換回路の各部の温度上昇を抑制している。

【0003】

例えば、特許文献１には、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を構成する半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却する冷却器と、直流電源に接続したＤＣ−ＤＣコンバータを備える電力変換装置が開示されている。半導体モジュールは、冷却器と一体の積層構造体を構成しており、ＤＣ−ＤＣコンバータの本体部は、ケースの内側に設けられた隔壁部上に配置されて、その内部を流れる冷媒によって冷却される。

【0004】

この電力変換装置では、例えば、ケース底部に隔壁部を配置して、ＤＣ−ＤＣコンバータを搭載し、その直上に半導体モジュールと一体の冷却器を配置している。また、隔壁部は、ケース底壁部のほぼ全体に設けられ、半導体モジュール及びＤＣ−ＤＣコンバータが配置される一側壁側と反対側に、半導体モジュールに接続したリアクトル等の電子部品を搭載して、隔壁部内を流れる冷媒により冷却することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−１００９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記電力変換装置の構成では、隔壁部内に形成される冷媒流路を、ＤＣ−ＤＣコンバータが配置されるケースの一側壁側から、反対側の側面の近傍まで形成し、ＤＣ−ＤＣコンバータとリアクトルの全体が冷却されるようにしているので、流路長が長くなりやすい。また、ケースの一側壁側に冷媒流路の流出入口を開口させており、冷媒流路に折り返し部が形成されるので、冷媒流路がさらに長くなる。そのため、冷媒流路の圧力損失が増加して冷却効率の低下をまねいている。

【0007】

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、冷媒流路の圧力損失を低減して、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びリアクトルを効果的に冷却することができる、電力変換装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、金属製のケース（Ｃ）内に、半導体モジュール（２）と、上記半導体モジュールを冷却するための冷却器（４）と、上記半導体モジュールに接続されるリアクトル（Ｌ１〜Ｌ３）と、ＤＣ−ＤＣコンバータ（３）と、上記リアクトル及び上記ＤＣ−ＤＣコンバータを冷却するための冷媒流路（５１）を有する冷却部（５）とを備える電力変換装置（１）であって、
上記ＤＣ−ＤＣコンバータは、主回路が構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ本体（３１）に半導体素子を含む発熱部（３２、３３）を有しており、
上記冷却部は、上記ケースの底壁部（Ｃ１）内に設けられた空間部（５Ａ）を、上記ケースの一側壁（Ｃ２）側に開口する冷媒の流入口（５２）及び流出口（５３）を有する上記冷媒流路とし、
上記底壁部の内壁面（Ｃ３）に接して、上記一側壁側から上記リアクトル及び上記ＤＣ−ＤＣコンバータ本体がこの順に配置されており、かつ、
上記ＤＣ−ＤＣコンバータ本体は、上記発熱部が上記一側壁側に配置されると共に、上記発熱部を有する上記一側壁側の端部が、上記冷媒流路の直上に位置し、上記一側壁と反対側の端部は、上記冷媒流路の直上に位置しない、電力変換装置にある。

【発明の効果】

【0009】

上記態様の電力変換装置は、ケース底壁部の内壁面に、冷媒の流出入側となる一側壁側からリアクトル及びＤＣ−ＤＣコンバータ本体を配置しており、しかもＤＣ−ＤＣコンバータ本体においては、発熱部を一側壁側とし、その反対側を冷媒流路の直上に位置しないようにしたので、冷媒流路となる空間部の長さをその分短縮できる。このとき、冷媒流路は、一側壁側と反対側で折り返す形状となるので、冷媒流路の流路長はより短くなり、圧力損失を低減する大きな効果が得られる。したがって、発熱量の大きいリアクトル及びＤＣ−ＤＣコンバータ本体の発熱部の冷却を効率よく行い、電力変換効率を向上させることができる。

【0010】

以上のごとく、上記態様によれば、冷媒流路の圧力損失を低減して、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びリアクトルを効果的に冷却することが可能な電力変換装置を提供することができる。
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。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態１における、電力変換装置の概略構成を示す全体断面図。

【図2】実施形態１における、電力変換装置の冷却部近傍の概略構成を示す図で、図１のII−II線断面図。

【図3】実施形態１における、電力変換装置の冷媒流路の構成例を示す底壁部の断面図で、図１のIII−III線断面図。

【図4】実施形態１における、電力変換装置の主要部構成例を示す等価回路図。

【図5】実施形態１における、電力変換装置のＤＣ−ＤＣコンバータ主回路の構成例を示す等価回路図。

【図6】実施形態１における、電力変換装置の冷媒流路による作用効果を説明するための流路模式図。

【図7】実施形態１における、電力変換装置の冷媒流路とＤＣ−ＤＣコンバータの配置による作用効果を、従来の電力変換装置と比較して説明するための模式的な図。

【図8】比較形態１における、電力変換装置の概略構成を示す全体断面図及び断面図。

【図9】比較形態２における、電力変換装置の概略構成を示す全体断面図及び断面図。

【図10】実施形態２における、電力変換装置の概略構成を示す全体断面図及び断面図。

【図11】実施形態２における、電力変換装置の主要部の等価回路図。

【図12】実施形態３における、電力変換装置の概略構成を示す全体断面図。

【図13】実施形態３における、電力変換装置のリアクトルと冷却器の配置を示す概略構成図で、図１２のＸIII−ＸIII線断面図。

【図14】実施形態３における、電力変換装置の冷却部近傍の概略構成を示す断面図。

【図15】実施形態４における、電力変換装置の概略構成を示す全体断面図及び断面図。

【図16】実施形態５における、電力変換装置の概略構成を示す全体断面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施形態１）
上記電力変換装置に係る実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１、図２に示すように、本形態の電力変換装置１は、金属製のケースＣの上半部内に、半導体モジュール２と、半導体モジュール２を冷却するための冷却器４を備えている。また、ケースＣの下半部内に、半導体モジュール２に接続されるリアクトルＬ１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３と、リアクトルＬ１及びＤＣ−ＤＣコンバータ３を冷却するための冷却部５を備えている。冷却部５には、冷却水等の冷却媒体が流通する冷媒流路５１が設けられる。

【0013】

半導体モジュール２と冷却器４とは、一体の積層構造体２Ａを構成しており、積層構造体２Ａの上方には、電力変換装置１の作動を制御するための制御回路基板６が設けられる。このような電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に搭載されて、動力源となるモータや車両補機等を駆動するための電力を供給することができる。

【0014】

詳細を後述するように、半導体モジュール２とリアクトルＬ１は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路とその昇圧部を構成している。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ主回路が構成されるＤＣ−ＤＣコンバータ本体３１を有して、直流電力を異なる電圧の直流電力に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ本体３１は、主回路を構成する半導体素子を含む発熱部３２、３３を有している。冷却部５は、これら発熱部３２、３３とリアクトルＬ１を主に冷却する。冷却器４及び冷却部５の構成部材には、例えば、熱伝導性の良好な金属材料が用いられる。

【0015】

冷却部５は、ケースＣの底壁部Ｃ１内に設けられた空間部５Ａにて、冷媒流路５１を構成している。空間部５Ａは、一側壁(例えば、図中の左側壁)Ｃ２側に開口し、他端側は、閉鎖端部となっている。空間部５Ａ内は、仕切壁５４によって区画されて、図２中に矢印で示すように、Ｕ字状の流路を形成し、その両端に冷媒の流入口５２及び流出口５３が設けられる。これにより、一側壁側に開口する冷媒の流入口５２及び流出口５３を有する冷媒流路５１が形成される。

【0016】

このとき、底壁部Ｃ１の内壁面Ｃ３に接して、一側壁Ｃ２側からリアクトルＬ１及びＤＣ−ＤＣコンバータ本体３１が、この順に配置される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ本体３１において、半導体素子を含む発熱部３２、３３が、一側壁Ｃ２側に位置するように、すなわち、リアクトルＬ１に隣接する側となるように配置される。さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ本体３１は、発熱部３２、３３を有する一側壁Ｃ２側の一部のみが、冷媒流路５１の直上に位置し、一側壁Ｃ２と反対側の一部は、冷媒流路５１の直上に位置していない。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ本体３１の発熱部３２、３３の直上には、積層構造体２Ａが位置している。

【0017】

具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ本体３１は、発熱部３２、３３を有する、一側壁Ｃ２側の半部が、冷媒流路５１を内壁面Ｃ３に投影した領域Ｒの内側に位置する一方、発熱部３２、３３と反対側の半部は、領域Ｒの外側に位置することになる。このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ本体３１を、発熱部３２、３３がリアクトルＬ１に隣接する側となるようにして、一側壁Ｃ２と反対側に配置することで、コンパクトな冷却部５で効率よく冷却可能となる。

【0018】

より具体的には、図３に示すように、ケースＣの底壁部Ｃ１内には、冷媒流路５１の流路壁を形成する流路形成部材５５と仕切壁５４とが収容されている。底壁部Ｃ１は、例えば、長方形の外形を有し、その長手方向、幅方向を、それぞれＸ方向、Ｙ方向としている。流路形成部材５５は、内部を空間部５Ａとすると共に、冷媒流路５１の外形を形成し、例えば、一側壁Ｃ２側から、Ｘ方向に概略平行に延びる一対の対向壁が、円弧をなす曲面状の端部壁により接続された、Ｕ字状の外形となっている。仕切壁５４は、流路形成部材５５の一対の対向壁間を二分するように平行配設されており、曲面状の端部壁の内側には配置されない。好適には、仕切壁５４についても、端部壁に対向する端部壁面が、角を有さない滑らかな曲面状に形成されていることが望ましい。

【0019】

ケースＣの一側壁Ｃ２には、Ｙ方向に並ぶ一対の管状部材が取付けられて、冷媒流路５１の両端に接続され、Ｘ方向に延びる冷却媒体の流入口５２及び流出口５３を形成している。流入口５２には、図示しない外部の冷却媒体循環流路から、冷却媒体が導入され、冷媒流路５１を通過した後に、流出口５３から導出される。このように、冷媒流路５１は、流入口５２側から反対側へ向かい、曲面状の端部壁に沿って折り返して、流出口５３へ戻る一連なりのＵ字流路となっている。底壁部Ｃ１の内壁面Ｃ３（例えば、図１参照）には、Ｘ方向にこの順で、リアクトルＬ１及びＤＣ−ＤＣコンバータ本体部３が載置され、冷却媒体は、冷媒流路５１を通過する間に、これらリアクトルＬ１及びＤＣ−ＤＣコンバータ本体部３と熱交換を行う。

【0020】

図示するように、冷媒流路５１は、Ｕ字流路の全長にわたって、概略一定の幅で形成されることが望ましい。また、好適には、冷媒流路５１の流路面の複数箇所に、互いに平行なフィン５６が形成される。これらフィン５６は、例えば、流入口５２側及び流出口５３側の端部を除いて、流路幅方向に等間隔で配置され、それぞれ流路形状に沿うＵ字状に形成される。これにより、冷媒流路５１の流路表面積が向上すると共に、複数のフィン５６に沿って冷却媒体が流れやすくなり、折り返し部においてもスムーズな流れが形成されるので、熱交換効率が向上する。

【0021】

図４に主要部の回路構成例を示すように、電力変換装置１は、外部に設置されるバッテリＢと、バッテリＢに接続されるリアクトルＬ１と、リアクトルＬ１と共に昇圧部を形成する半導体モジュール２を有し、バッテリ電圧を昇圧して、図示しない公知のインバータ回路へ供給する。バッテリＢとリアクトルＬ１の間には、フィルタコンデンサ１１とＤＣ−ＤＣコンバータ３が接続され、半導体モジュール２とインバータ回路の間には、平滑コンデンサ１２が接続される。半導体モジュール２は、半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の直列接続体を含んで構成され、半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２には、それぞれフリーホイールダイオードＤ１、Ｄ２が、逆並列に接続される。

【0022】

半導体モジュール２は、例えば、半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２を樹脂モールド成形し電気接続用の端子が露出させたパワーカードにて構成されている。半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２としては、例えば、ＩＧＢＴ（すなわち、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が用いられる。ＩＧＢＴの他に、ＭＯＳＦＥＴ（すなわち、電界効果トランジスタ）、バイポーラトランジスタ等の電力用半導体スイッチング素子を用いることもできる。

【0023】

インバータ回路は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ３と同様の複数の半導体モジュール２にて構成され、昇圧された直流電力を交流電力に変換して、三相交流モータ等を駆動する。図１に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とインバータ回路を構成する複数の半導体モジュール２は、冷却器４となる複数の偏平な冷却管４１と交互に積層されて積層構造体２Ａを形成する。複数の半導体モジュール２は、それぞれ、樹脂モールドされた本体部から露出する端子部にて、制御回路基板６と接続される。複数の冷却管４１は、冷媒導入管４２及び冷媒導出管４３により互いに接続されて、内部に冷媒流路を形成しており、隣接する半導体モジュール２を両側から冷却する。なお、図１中には、冷媒導入管４２及び導出管４３の一方を示している。これら冷媒導入管４２と冷媒導出管４３は、ケースＣの一側壁Ｃ２に開口しており、例えば、冷却部５への流入口５２及び流出口５３と接続されて、冷却媒体循環流路の一部を構成することができる。

【0024】

図５に回路構成例を示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、主回路を構成するトランスＴおよび複数の半導体素子と、バッテリＢに接続される入力回路部３４と、負荷に接続される出力回路部３５とを有している。複数の半導体素子は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３における発熱部３２、３３となる。すなわち、トランスＴの一次側に接続される複数の半導体スイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６を含む一次側半導体素子部３Ａが、発熱部３２であり、トランスＴの二次側に接続される複数のダイオードＤ３〜Ｄ４を含む二次側半導体素子部３Ｂが、発熱部３３となっている。入力回路部３４は、コイル３４１、３４２とコンデンサ３４３で構成され、出力回路部３５は、コイル３５１とコンデンサ３５２、３５３で構成されて、ノイズ成分を除去する。

【0025】

ＤＣ−ＤＣコンバータ３の一次側半導体素子部３Ａは、半導体スイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６がフルブリッジ回路を構成している。これら半導体スイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６のオンオフを交互に切り換えることにより、入力回路部３４からの入力電圧が交流電圧に変換されて、トランスＴの一次側に入力される。トランスＴの二次側から出力される変圧された交流電圧は、ダイオードＤ３〜Ｄ４が整流回路を構成する二次側半導体素子部３Ｂにおいて、直流電圧に変換され、出力回路部３５を経て、負荷へ供給される。半導体スイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６としては、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ等の電力用半導体スイッチング素子を用いることができる。

【0026】

次に、本形態による作用効果を説明する。上記したＤＣ−ＤＣコンバータ３の動作による発熱は、主に、一次側半導体素子部３Ａ、二次側半導体素子部３Ｂにおける半導体スイッチング素子Ｓ３〜Ｓ６、ダイオードＤ３〜Ｄ４への通電により発生する。そこで、これら発熱部３２、３３をより効率よく冷却するために、冷却部５の冷媒流路５１の流路長を短くし、圧力損失を低減することが有効となる。図６に示すように、一般に、直径ｄ、管長Ｌの円管に流体が流れる場合の圧力損失ΔＰは、下記式で表される。
式：ΔＰ＝λ×（Ｌ／ｄ）×（ρ×ｖ^２／２）, λ＝６４／Ｒｅ
式中、λ：摩擦係数、ρ：流体密度、ｖ：平均流速、Ｒｅ：レイノルズ数
上記式より、圧力損失ΔＰは、管長Ｌに比例するので、管長Ｌを短くすることで、圧力損失ΔＰを低減することができる。

【0027】

圧力損失ΔＰと流路長Ｌの比例関係は、円管以外の形状の流路にも適用されるので、図７の上図に示す従来構成の電力変換装置７に対し、下図に示す本形態の電力変換装置１の圧力損失ΔＰが大きく低減する。すなわち、従来構成の電力変換装置７は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とリアクトルＬ１がこの順で冷媒流路７１の流入口７２、流出口７３側から配置され、冷媒流路７１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とリアクトルＬ１の全体を冷却する長さＬが必要となる。これに対して、本形態の電力変換装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱部３２、３３側を有する主回路側半部のみが、冷媒流路５１の端部の直上に位置する。すなわち、入力回路部３４、出力回路部３５が配置される反対側半部は、冷媒流路５１の外側に位置するので、その長さ分、冷媒流路５１の流路長Ｌが短くなる。例えば、流路長Ｌの１／５の長さが短縮された場合には、上記式より、圧力損失ΔＰは４／５となるので、冷却効率が向上する。

【0028】

さらに、上記図３に示したように、冷媒流路５１を略一定幅のＵ字状とし、折り返し部を滑らかな曲面で構成して流路抵抗を小さくし、また、冷媒流路５１にフィン５６を設けることにより、スムーズな流れを形成することができる。これらにより、上記式における平均流速ｖを大きくして、さらなる圧力損失の低減が可能になる。したがって、冷却効率がより向上し、電力変換効率を高めることができる。

【0029】

一方、図８に比較形態１として示すように、従来構成の電力変換装置７において、単純にＤＣ−ＤＣコンバータ３とリアクトルＬ１の配置順を入れ替えても、発熱部３２、３３の配置が考慮されない場合、図示するようにＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱部３２、３３が外側に位置すると、冷媒流路７を短縮することができない。また、図９に比較形態２として示すように、冷媒流路７を短縮しても、図示するようにＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱部３２、３３が外側に位置する場合には、冷媒流路７による冷却効果が得られない。

【0030】

（実施形態２）
電力変換装置に係る実施形態２について、図１０、図１１を参照して説明する。本形態の電力変換装置１の基本構成は、上記実施形態１と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。上記実施形態では、冷却部５により、リアクトルＬ１とＤＣ−ＤＣコンバータ３とを冷却する構成としたが、図１０に示すように、複数のリアクトルＬ１、Ｌ２を有する構成に適用することもできる。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

【0031】

この場合、図１１に示すように、インバータ回路に接続される昇圧部は、第１リアクトルＬ１に接続される第１半導体モジュール２１と、第２リアクトルＬ２に接続される第２半導体モジュール２２とを有する。第１半導体モジュール２１と、第２半導体モジュール２２は、実施形態１における半導体モジュール２と同様の構成であり、同様にしてインバータ回路を構成する半導体モジュール２と共に冷却管４１と積層されて、積層構造体２Ａを構成する。インバータ回路についても、例えば、複数の三相交流モータを駆動する複数のインバータを設けることができる。

【0032】

上記構成においても、冷却部５の冷媒流路５１の上方に、複数のリアクトルＬ１、Ｌ２とＤＣ−ＤＣコンバータ３とを、一側壁Ｃ２側からこの順で配置する。そして、流路長Ｌを、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱部３２、３３側の半部が冷却可能な長さに調整し、領域Ｒの外側に、発熱部３２、３３と反対側の半部を配置することで、圧力損失を最小限とすることができる。したがって、冷却効率を向上させる同様の効果が得られる。

【0033】

（実施形態３）
電力変換装置に係る実施形態３について、図１２〜図１４を参照して説明する。本形態の電力変換装置１の基本構成は、上記実施形態１と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。上記実施形態１では、昇圧部を構成するリアクトルＬ１が高さの低い偏平な形状を有しており、ＤＣ−ＤＣコンバータ３と共に、積層構造体２Ａの下方に配置したが、リアクトルＬ１の形状や大きさは任意であり、図１２、図１３に示すように、より高さが高い縦長形状のリアクトルＬ１を有することがある。この場合には、ケースＣの高さを変更せずに、積層構造体２Ａの冷媒導入管４２と冷媒冷導出管４３の間に、リアクトルＬ１が配置されるように、積層構造体２Ａの形状を変更することができる。

【0034】

具体的には、積層構造体２Ａの冷媒導入管４２及び冷媒導出管４３は、リアクトルＬ１の幅よりも広い間隔で、リアクトルＬ１の長さよりも長くなるように、ケースＣ内方に延出される。このとき、冷媒導入管４２と冷媒導出管４３の間にリアクトルＬ１を位置させて、スペースを有効に活用することができる。また、図１３、図１４に示すように、冷媒流路５１の長さ方向において、リアクトルＬ１の長さを調整し、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ３より短くすることで、冷媒流路５１の流路長Ｌをより短くすることができる。したがって、流路長Ｌの短縮により圧力損失をさらに低減することができ、また、冷媒導入管４２と冷媒導出管４３が必要以上に長くなることがない。よって、よりコンパクトな構成で、冷却効率を向上させることができる。

【0035】

（実施形態４）
図１５に実施形態４として示すように、上記実施形態１の構成において、ＤＣ−ＤＣコンバータ３をより高さが高い縦長形状とすることもできる。ＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱部３２、３３が、リアクトルＬ１側の冷媒流路５１の直上に配置される構成は同様である。この場合には、ケースＣの積層構造体２Ａの側方のスペースを有効利用することができ、他の部品構成や配置を変更することなく、冷却効率を向上させる同様の効果が得られる。

【0036】

（実施形態５）
図１６に実施形態５として示すように、上記実施形態１の構成において、ケースＣの底壁部Ｃ１を、冷媒流路５１の形状に沿う変形形状とすることもできる。ＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱部３２、３３と反対側の端部においては、下方に冷媒流路５１が形成されないので、その部位の底壁部Ｃ１を薄壁化して凹部Ｃ４を有する形状としてもよい。それ以外の構成は実施形態１と同様である。この場合には、例えば、凹部Ｃ４により外部に形成されるスペースに、他の車載部品等を配置することで、スペースを有効利用することができる。

【0037】

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、冷媒流路５１は、流入口５２及び流出口５３の両方がケースＣの一側壁Ｃ２に開口している必要はなく、一側壁Ｃ２側に流入口５２及び流出口５３が設けられ、一側壁Ｃ２と反対側が閉鎖端部となっていればよい。その他の冷媒流路５１やフィン５６の形状、ＤＣ−ＤＣコンバータ３や半導体モジュール２の回路構成、冷却器４を含む積層構造体２Ａの構造等は、任意に変更することができる。また、上記実施形態では、電動車両等に用いられる電力変換装置として説明したが、車両に限らず電動駆動される機械、装置等に適用することもできる。

【符号の説明】

【0038】

Ｃ ケース
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ リアクトル
１ 電力変換装置
２ 半導体モジュール
３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３１ ＤＣ−ＤＣコンバータ本体
３２、３３ 発熱部
４ 冷却器
５ 冷却部
５１ 冷媒流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】