功率轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于獲得一種成本低廉且冷卻性能優(yōu)異的功率轉(zhuǎn)換裝置。功率轉(zhuǎn)換裝置包括：冷卻器，該冷卻器包含有流過制冷劑的流路；以及發(fā)熱體，該發(fā)熱體分散配置在冷卻器的兩個(gè)相對(duì)的主面上，由冷卻器進(jìn)行冷卻，從冷卻器的制冷劑入口到制冷劑出口的流路包括：對(duì)發(fā)熱體進(jìn)行冷卻的上游側(cè)冷卻部及下游側(cè)冷卻部；位于制冷劑入口側(cè)的上游側(cè)分配部；位于制冷劑出口側(cè)的下游側(cè)分配部；連結(jié)上游側(cè)冷卻部和下游側(cè)冷卻部的連接部；以及隔開上游側(cè)冷卻部和下游側(cè)冷卻部、及上游側(cè)分配部和下游側(cè)分配部的分隔部，流路以制冷劑依次流過上游側(cè)分配部、上游側(cè)冷卻部、連接部、下游側(cè)冷卻部、下游側(cè)分配部的方式進(jìn)行連接。
【專利說明】功率轉(zhuǎn)換裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用半導(dǎo)體元件、半導(dǎo)體模塊的逆變器裝置等功率轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在由多個(gè)半導(dǎo)體元件、半導(dǎo)體模塊、及對(duì)這些半導(dǎo)體進(jìn)行冷卻的冷卻器所構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換裝置中，在冷卻器中配置有多個(gè)半導(dǎo)體元件、半導(dǎo)體模塊，因此，在冷卻用的制冷劑從上游側(cè)流向下游側(cè)時(shí)，其溫度會(huì)上升。因此，由于該制冷劑的溫度上升，因而相比上游側(cè)的半導(dǎo)體元件、半導(dǎo)體模塊，對(duì)下游側(cè)的半導(dǎo)體元件、半導(dǎo)體模塊具有更嚴(yán)格的溫度限制，能通電的功率受到限制，因此，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換裝置的大輸出化、小型化、及低成本化的問題。
[0003]此處，提出有將兩個(gè)逆變器和一個(gè)整流器一體化的功率轉(zhuǎn)換裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。具體而言，采用以下結(jié)構(gòu):即，在水套中形成有蜿蜒延伸的槽以構(gòu)成制冷劑流路，將構(gòu)成第一逆變器的三個(gè)功率模塊、構(gòu)成第二逆變器的三個(gè)功率模塊、及構(gòu)成整流器的功率模塊依次配置于制冷劑流路，對(duì)內(nèi)置于功率模塊的半導(dǎo)體元件進(jìn)行冷卻。
[0004]但是，在專利文獻(xiàn)I的結(jié)構(gòu)中，因第一逆變器發(fā)熱而導(dǎo)致制冷劑溫度上升，而第二逆變器需要利用溫度已上升的制冷劑來進(jìn)行冷卻，因此，第二逆變器需要使其輸出低于第一逆變器，降低半導(dǎo)體元件所發(fā)出的熱量，或提高散熱性來減少半導(dǎo)體元件的溫度上升，或使用允許溫度較高的半導(dǎo)體元件。
[0005]但是，存在以下問題:在降低輸出的情況下，難以實(shí)現(xiàn)大輸出化，在提高散熱性的情況下，難以實(shí)現(xiàn)小型化(散熱性與散熱面積成正比)、及低成本化(需要使用高熱傳導(dǎo)性構(gòu)件)，在使用允許溫度較高的半導(dǎo)體元件的情況下，難以實(shí)現(xiàn)低成本化(需要使用高耐熱性構(gòu)件)等。
[0006]另外，由于第一逆變器和第二逆變器這兩者都會(huì)發(fā)出熱量，因此，用于冷卻整流器的制冷劑溫度相比第二逆變器會(huì)進(jìn)一步上升，因此，在整流器中存在比第二逆變器更嚴(yán)重的問題。
[0007]作為上述制冷劑溫度上升的對(duì)策，提出有通過將發(fā)熱量較大的半導(dǎo)體元件(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極性晶體管)配置在制冷劑流路的上游偵牝并將發(fā)熱量較小的半導(dǎo)體元件(二極管)配置在制冷劑流路的下游側(cè)，從而減小因冷卻劑的溫度上升所造成的不良影響(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2009-296708號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2: 日本專利特開2007-12722號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題[0009]然而，現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題。
在專利文獻(xiàn)2的結(jié)構(gòu)中，相對(duì)于制冷劑的流路來串聯(lián)配置IGBT及二極管，但是構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換裝置的各半導(dǎo)體組(例如由IGBT和二極管的組合構(gòu)成的最小單位)相對(duì)于制冷劑流路全部是并列配置的。
[0010]在如專利文獻(xiàn)2那樣由一個(gè)逆變器構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換裝置中，形成有6條并聯(lián)的制冷劑流路，因此，各半導(dǎo)體組所能使用的制冷劑的流量為專利文獻(xiàn)I那樣采用串聯(lián)流路的1/6。若制冷劑的流量減小，則冷卻器的散熱性能降低，此外，各半導(dǎo)體組中的制冷劑的溫度上升會(huì)增加。
[0011]因此，若考慮將專利文獻(xiàn)2的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于專利文獻(xiàn)I那樣的由兩個(gè)逆變器和一個(gè)整流器一體化而形成的大容量的功率轉(zhuǎn)換裝置中，則形成有13條并聯(lián)的制冷劑流路，各半導(dǎo)體組所能使用的制冷劑的流量是1/13，因此，冷卻器的散熱性能會(huì)大幅降低，專利文獻(xiàn)2的問題會(huì)更為顯著。
[0012]另外，對(duì)于從制冷劑的流路入口到出口之間的溫度上升，其取決于從入口到出口之間的總發(fā)熱量與流量之間的關(guān)系。在如專利文獻(xiàn)I那樣的大容量的功率轉(zhuǎn)換裝置中，盡管從入口到出口之間的總發(fā)熱量增大，但是若此處采用專利文獻(xiàn)2那樣的并聯(lián)流路結(jié)構(gòu)，則各半導(dǎo)體組的制冷劑流速會(huì)進(jìn)一步顯著減少。
[0013]因此，在一個(gè)半導(dǎo)體組中所產(chǎn)生的制冷劑的溫度上升極大，因而在一個(gè)半導(dǎo)體元件內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大的溫度差，并會(huì)導(dǎo)致以下新問題:例如半導(dǎo)體元件內(nèi)部的電流分布會(huì)惡化，進(jìn)而因電流集中而使半導(dǎo)體元件局部過熱并導(dǎo)致破壞，短路耐量降低等，對(duì)半導(dǎo)體元件的電學(xué)特性帶來不良影響等。
[0014]另外，在專利文獻(xiàn)2中，為了將所有半導(dǎo)體元件配置在制冷劑流路的最上游，而提出如下技術(shù):即，并列配置半導(dǎo)體元件，以使得半導(dǎo)體元件在個(gè)別流路內(nèi)不會(huì)串聯(lián)排列；在上游側(cè)將流路一分為二，在冷卻各一個(gè)半導(dǎo)體元件之后，使流路匯合，來構(gòu)成流向下游側(cè)的流路。
[0015]但是，在上述結(jié)構(gòu)中，制冷劑上游側(cè)和下游側(cè)之間的水溫差會(huì)在僅通過各一個(gè)半導(dǎo)體元件的期間內(nèi)產(chǎn)生，因此，各半導(dǎo)體元件內(nèi)的溫度差相比上述的例子會(huì)明顯增加，此夕卜，需要將半導(dǎo)體元件排列在一條直線上，并在上游側(cè)將流路一分為二、來構(gòu)成向各半導(dǎo)體元件分配制冷劑的流路，因此，可能會(huì)難以實(shí)現(xiàn)小型化，或會(huì)降低構(gòu)件配置結(jié)構(gòu)的自由度。
[0016]另外，在專利文獻(xiàn)2中，作為因制冷劑溫度上升而導(dǎo)致的熱可行性惡化的對(duì)策，通過在將半導(dǎo)體配置在冷卻器的兩個(gè)表面、并在發(fā)熱較大的IGBT的正下方配置發(fā)熱較小的二極管等方面下功夫，從而設(shè)法減小因各半導(dǎo)體間的熱干擾而導(dǎo)致的不良影響，改善散熱性。由此，盡管專利文獻(xiàn)2中設(shè)法減小因各半導(dǎo)體間的熱干擾而導(dǎo)致的不良影響，改善散熱性，但卻未提出任何關(guān)于因制冷劑流量的分散而導(dǎo)致各半導(dǎo)體組中的制冷劑溫度的上升量增加的解決方案。
[0017]另外，由于將與半導(dǎo)體元件驅(qū)動(dòng)用的控制基板相連接的IGBT配置在冷卻器的上下側(cè)，因而與配置在半導(dǎo)體模塊的單側(cè)表面上的控制基板的連接變復(fù)雜，此外，由于制冷劑流路包含在半導(dǎo)體模塊中，因此，作為防止制冷劑泄漏的對(duì)策，需要將包含流路的冷卻器與半導(dǎo)體模塊一體化，因而會(huì)導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體模塊的大型化、大容量化。
[0018]本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于獲得一種低成本、冷卻性能優(yōu)異的功率轉(zhuǎn)換裝置。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0019]本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換裝置包括:冷卻器，該冷卻器包含有流過制冷劑的流路；以及至少兩個(gè)以上的發(fā)熱體，該至少兩個(gè)以上的發(fā)熱體分散配置在冷卻器的兩個(gè)相對(duì)的主面上，由冷卻器進(jìn)行冷卻，該功率轉(zhuǎn)換裝置中，從冷卻器的制冷劑入口到制冷劑出口的流路包括:對(duì)發(fā)熱體進(jìn)行冷卻的上游側(cè)冷卻部及下游側(cè)冷卻部；位于制冷劑入口側(cè)的上游側(cè)分配部；位于制冷劑出口側(cè)的下游側(cè)分配部；連結(jié)上游側(cè)冷卻部和下游側(cè)冷卻部的連接部；以及隔開上游側(cè)冷卻部和下游側(cè)冷卻部、及上游側(cè)分配部和下游側(cè)分配部的分隔部，流路以制冷劑依次流過上游側(cè)分配部、上游側(cè)冷卻部、連接部、下游側(cè)冷卻部、下游側(cè)分配部的方式進(jìn)行連接。
發(fā)明效果
[0020]本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換裝置包括:冷卻器，該冷卻器包含有流過制冷劑的流路；以及至少兩個(gè)以上的發(fā)熱體，該至少兩個(gè)以上的發(fā)熱體分散配置在冷卻器的兩個(gè)相對(duì)的主面上，由冷卻器進(jìn)行冷卻，該功率轉(zhuǎn)換裝置中，從冷卻器的制冷劑入口到制冷劑出口的流路包括:對(duì)發(fā)熱體進(jìn)行冷卻的上游側(cè)冷卻部及下游側(cè)冷卻部；位于制冷劑入口側(cè)的上游側(cè)分配部；位于制冷劑出口側(cè)的下游側(cè)分配部；連結(jié)上游側(cè)冷卻部和下游側(cè)冷卻部的連接部；以及隔開上游側(cè)冷卻部和下游側(cè)冷卻部、及上游側(cè)分配部和下游側(cè)分配部的分隔部，流路以制冷劑依次流過上游側(cè)分配部、上游側(cè)冷卻部、連接部、下游側(cè)冷卻部、下游側(cè)分配部的方式進(jìn)行連接。
因此，能獲得成本低廉且冷卻性能優(yōu)異的功率轉(zhuǎn)換裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的基本結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的冷卻器的制冷劑流路的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是將本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的效果與專利文獻(xiàn)1、2的問題一起示出的說明圖。
圖4是將本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置中、將發(fā)熱量相同的發(fā)熱體配置在各相上下時(shí)對(duì)制冷劑的溫度上升所造成的影響與專利文獻(xiàn)1、2進(jìn)行比較并進(jìn)行表示的說明圖。
圖5是將本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置中、在考慮熱干擾的基礎(chǔ)上將發(fā)熱量不同的發(fā)熱體配置在各相上下時(shí)對(duì)制冷劑溫度的上升所造成的影響與專利文獻(xiàn)1、2進(jìn)行比較并進(jìn)行表示的說明圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置中、將開關(guān)元件配置在上游側(cè)冷卻部時(shí)的例子的說明圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的冷卻部與連接部的連結(jié)結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的分配部的低高度化的說明圖。 圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置中的、由與發(fā)熱體安裝板一體化的散熱片及與隔板一體化的流路殼體構(gòu)成的冷卻器的說明圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置中的、分配部和連接部兼具冷卻部的部分功能的冷卻器的說明圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置中的、分別形成發(fā)熱體安裝板、散熱片、及隔板并利用釬焊進(jìn)行接合的冷卻器的說明圖。
圖12是同時(shí)示出本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的主電路及周邊設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的制冷劑溫度上升的說明圖。 圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的立體圖。
圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的冷卻器的結(jié)構(gòu)圖。
圖16是同時(shí)示出本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的主電路及周邊設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的制冷劑流路結(jié)構(gòu)及發(fā)熱體配置的說明圖。
圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的制冷劑溫度上升的說明圖。 圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的立體圖。
圖20是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的冷卻器的結(jié)構(gòu)圖。
圖21是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置中的、作為防止因漏水而引起的下側(cè)浸水的結(jié)構(gòu)的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下，利用附圖來說明本發(fā)明所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的優(yōu)選實(shí)施方式，但對(duì)于各圖中的相同或者相應(yīng)的部分附加相同標(biāo)號(hào)來說明。
[0023]實(shí)施方式I
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的基本結(jié)構(gòu)的立體圖。在圖1中，功率轉(zhuǎn)換裝置I包括:內(nèi)含流過有制冷劑的流路的冷卻器10 ;由冷卻器10進(jìn)行冷卻的兩個(gè)發(fā)熱體21、22。另外，發(fā)熱體21、22分散配置在冷卻器10的兩個(gè)相對(duì)的主面上。
[0024]此外，在圖1中，將安裝發(fā)熱體的21、22的兩個(gè)主面設(shè)為上下，將與其垂直的兩個(gè)方向分別設(shè)為前后、左右，其中，盡管假設(shè)將制冷劑入口 11及制冷劑出口 12所在的面定義為前后方向，將不具有制冷劑入口 11及制冷劑出口 12的面定義為左右，但是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的結(jié)構(gòu)并不限于該上下左右方向。
[0025]另外，在圖1中，盡管將制冷劑入口 11與制冷劑出口 12分開配置在相對(duì)的面上，但是并非必須將制冷劑入口 11和制冷劑出口 12進(jìn)行相對(duì)配置，也能將其集中配置在一個(gè)面上，或?qū)⑵渑渲迷诓煌牡卜潜舜讼鄬?duì)的面上。
[0026]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的冷卻器10的制冷劑流路的結(jié)構(gòu)圖。在圖2中，從制冷劑入口 11到制冷劑出口 12的流路包括:對(duì)發(fā)熱體21、22進(jìn)行冷卻的上游側(cè)冷卻部13、下游側(cè)冷卻部14、位于制冷劑入口 11側(cè)的上游側(cè)分配部15、位于制冷劑出口 12側(cè)的下游側(cè)分配部16、連接部17、及分隔部18。[0027]另外，對(duì)于冷卻器10內(nèi)的流路，以制冷劑依次流過上游側(cè)分配部15、上游側(cè)冷卻部13、連接部17、下游側(cè)冷卻部14、下游側(cè)分配部16的順序來進(jìn)行連接，上游側(cè)分配部15和下游側(cè)分配部16夾住分隔部18而重疊配置，并且，上游側(cè)冷卻部13和下游側(cè)冷卻部14夾住分隔部18而重疊配置。
[0028]接著，參照?qǐng)D3?圖5，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的冷卻器的流路結(jié)構(gòu)的特征，結(jié)合與專利文獻(xiàn)I及專利文獻(xiàn)2的比較來進(jìn)行說明。在圖3?5中，以具有半導(dǎo)體模塊作為發(fā)熱體的三相逆變器為例，來示出了將U相、V相、W相分別具有的兩個(gè)半導(dǎo)體模塊配置在冷卻器的上下側(cè)的例子。
[0029]圖3是將本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的效果與專利文獻(xiàn)1、2的問題一起示出的說明圖。在圖3中，在專利文獻(xiàn)I的例子中，U相、V相、W相的冷卻部采用串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，在專利文獻(xiàn)2的例子中，U相、V相、W相的冷卻部采用并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。在任一結(jié)構(gòu)中，都將發(fā)熱體分開配置在冷卻器的上下側(cè)，因此，流路可分為上側(cè)的流路I和下側(cè)的流路2。
[0030]另一方面，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，盡管并聯(lián)連接U相、V相、W相的冷卻部，但是若詳細(xì)觀察，則會(huì)發(fā)現(xiàn)U相、V相、W相分別采用:將對(duì)安裝于上側(cè)的發(fā)熱體進(jìn)行冷卻的上游側(cè)的流路、與對(duì)安裝于下側(cè)的發(fā)熱體進(jìn)行冷卻的下游側(cè)的流路串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，因而，流路分為左側(cè)的流路I和右側(cè)的流路2。
[0031]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，若將制冷劑入口的流量設(shè)為I，則在專利文獻(xiàn)I中，U相、V相、W相中的所有冷卻部的流量都相等，各相的流量都是1，而且在各相內(nèi)流路又沿上下分流，因此，上下各冷卻部的流量都是入口流量的1/2。
[0032]另外，在專利文獻(xiàn)2中，由U相、V相、W相將流路分為三路，因此，各相的流量都為1/3，而且在各相內(nèi)流路又沿上下分流，因此，上下各冷卻部的流量是各相流量的1/2，即入口流量的1/6。
[0033]在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，也由U相、V相、W相將流路分為三路，因此，各相的流量都為1/3，而且在各相內(nèi)流路又沿左右分流，因此，各冷卻部的流量是各相流量的1/2，即與專利文獻(xiàn)2的結(jié)構(gòu)相同，都是入口流量的1/6。相對(duì)于專利文獻(xiàn)2中將各相流量沿上下一分為二，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，將各相流量沿左右一分為二。
[0034]此處，根據(jù)伯努利定理，若將壓力損耗設(shè)為Λ P、將取決于流路形狀的壓力損耗系數(shù)設(shè)為ζ、將制冷劑的密度設(shè)為P [kg / m3]、將制冷劑的流速設(shè)為u[m / s]，則壓力損耗能以ΔΡ=ζΧ1 / 2Χ P Xu2來進(jìn)行表示，與流速成正比。另外，由于流速u[m/ s]與通過流路截面積S[m2]的流量V[m3 / s]之間的關(guān)系是由u=V / S所決定的，因此壓力損耗與制冷劑流量成正比，與流路截面積成反比。
[0035]在專利文獻(xiàn)I的結(jié)構(gòu)中，制冷劑流量最大，流路截面積最小。而且制冷劑路徑長(zhǎng)度也最長(zhǎng)，因此，壓力損耗最大。在專利文獻(xiàn)2及本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，制冷劑流量較小，流路截面積較大，制冷劑路徑長(zhǎng)度也較短，因此，壓力損耗小于專利文獻(xiàn)I。
[0036]若壓力損耗較小，則具有能使具有制冷劑噴射用泵等的冷卻系統(tǒng)整體小型化、并降低成本等優(yōu)勢(shì)，但是若假設(shè)可使制冷劑噴射用的泵性能相同，則流路的壓力損耗越小，越能將壓力損耗較高的散熱片設(shè)定到冷卻部，因而散熱片設(shè)計(jì)的自由度升高，容易提高冷卻性能。因此，專利文獻(xiàn)2及本發(fā)明的結(jié)構(gòu)比其他結(jié)構(gòu)具有更高的散熱片設(shè)計(jì)的自由度，并容易提高冷卻性能，不僅能實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的小型化，還能實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換裝置的小型化。
[0037]在專利文獻(xiàn)2及本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，各冷卻部的流量較小，因此，為了確保與流速成正比的冷卻性能，設(shè)法減小流路截面積，在流量相同的情況下提高流速，與此同時(shí)，為了確保散熱面積而形成散熱片。在對(duì)以相同面積與冷卻部相接的發(fā)熱體進(jìn)行冷卻的情況下，為了減小取決于流路寬度和流路高度之積的流路截面積，只能減小流路高度，其結(jié)果是，流路的高度降低，進(jìn)而冷卻器、功率轉(zhuǎn)換裝置的高度降低。
[0038]若在減小流路截面積的同時(shí)形成散熱片，則壓力損耗會(huì)增大，但是，如上所述，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)采用壓力損耗較小的結(jié)構(gòu)，在相同的允許壓力損耗下，能減小流路截面積，進(jìn)一步降低流路、冷卻器、功率轉(zhuǎn)換裝置的高度。該低高度化使得容易將發(fā)熱體分散配置到冷卻器的兩個(gè)面上，因而，如本發(fā)明那樣，能夠確保用于在上下冷卻部間設(shè)置分隔部的尺寸。
[0039]另外，若將入口溫度設(shè)為Tin[K]、將出口溫度設(shè)為Tw[K]、將溫度上升設(shè)為ΔΤ[Κ]、將輸入熱量設(shè)為Q[W]、將制冷劑的定壓比熱設(shè)為Cp[J / (kg.K)]、將制冷劑的質(zhì)量流量設(shè)為Gr[kg / s]，則利用能量方程式，來自發(fā)熱體的輸入熱量所導(dǎo)致的制冷劑溫度上升由AT=Tout-Tin=CpXGr / Q進(jìn)行表示。
[0040]另外，對(duì)于從制冷劑入口到出口之間的制冷劑溫度上升，其與對(duì)冷卻器的總輸入熱量及總流量成正比，即，其與發(fā)熱體的總發(fā)熱及制冷劑的入口流量成正比，因此，專利文獻(xiàn)1、2及本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，總輸入熱量及入口流量只要在相同條件下就沒有差異。然而，由于流路結(jié)構(gòu)的差異會(huì)導(dǎo)致在各冷卻部流量產(chǎn)生差異，因此，如圖3所示，在各冷卻部中的制冷劑溫度上升不同。
[0041]在專利文獻(xiàn)I中，各冷卻部的制冷劑溫度上升、即半導(dǎo)體元件內(nèi)的溫度分布較小，半導(dǎo)體元件的溫度特性對(duì)特性差的影響較小，但是成為最下游的W相的制冷劑溫度較高，因而在上游側(cè)U相及下游側(cè)W相，半導(dǎo)體模塊的熱可行性(thermal feasibility)差異較大，功率轉(zhuǎn)換裝置的熱可行性由最下游側(cè)W相的半導(dǎo)體模塊所支配。
[0042]此處，若為了實(shí)現(xiàn)元器件通用化，而使用發(fā)熱、散熱性能相同的半導(dǎo)體模塊，則會(huì)在除了最下游側(cè)以外的所有半導(dǎo)體模塊中發(fā)生成本、尺寸的浪費(fèi)。作為對(duì)策，若使用具有獨(dú)立的發(fā)熱、散熱性能的半導(dǎo)體模塊來進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使得其各自的熱可行性最佳，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)元器件通用化，難以實(shí)現(xiàn)低成本。
[0043]在專利文獻(xiàn)2中，對(duì)制冷劑流路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，從而獲得在U相、V相、W相的各相中的、上下所有冷卻部的制冷劑初始溫度相同的流路設(shè)計(jì)，因此，在各半導(dǎo)體模塊間不存在熱可行性的差異，因而不會(huì)發(fā)生專利文獻(xiàn)I的上述問題。
[0044]然而，若一個(gè)冷卻部中的制冷劑溫度上升較大，則半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的溫度差、即半導(dǎo)體元件內(nèi)的溫度差會(huì)增大，因而會(huì)發(fā)生以下新問題:即，半導(dǎo)體模塊的溫度特性會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的電流分布發(fā)生惡化，進(jìn)而因電流集中而引起半導(dǎo)體元件局部過熱并導(dǎo)致破壞，短路耐量降低等，對(duì)半導(dǎo)體元件的電學(xué)特性帶來不良影響等。
[0045]作為結(jié)果，制冷劑的最下游溫度會(huì)限制所有半導(dǎo)體模塊的熱可行性，因而最終只會(huì)將專利文獻(xiàn)I的最下游的問題擴(kuò)大到所有半導(dǎo)體模塊。
[0046]與此相對(duì)，在本發(fā)明的實(shí)施方式I的結(jié)構(gòu)中，采用使制冷劑從上側(cè)冷卻部的中央附近起沿左右一分為二的結(jié)構(gòu)，各冷卻部中的制冷劑溫度上升相對(duì)于專利文獻(xiàn)2減半，半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的溫度差相對(duì)于專利文獻(xiàn)2也大幅降低。[0047]另一方面，在下側(cè)冷卻部中，因上側(cè)冷卻部的輸入熱量而導(dǎo)致冷卻劑溫度上升，因此，相比上側(cè)的半導(dǎo)體模塊，下側(cè)的半導(dǎo)體模塊對(duì)熱可行性的要求更為嚴(yán)格，但是如開關(guān)元件的IGBT、與回流元件的二極管的發(fā)熱不同那樣，上側(cè)及下側(cè)的半導(dǎo)體模塊的發(fā)熱也不一定相同，只要在下側(cè)配置熱可行性要求較低的發(fā)熱體，就能改善裝置整體的熱可行性。
[0048]對(duì)上側(cè)及下側(cè)的發(fā)熱體配置進(jìn)行設(shè)計(jì)、從而改善整個(gè)裝置的熱可行性是本發(fā)明的特征，即使在下側(cè)配置熱可行性要求較低的發(fā)熱體，在專利文獻(xiàn)I的情況下，裝置整體的熱可行性也由最下游的上側(cè)的發(fā)熱體所支配，在專利文獻(xiàn)2的情況下，裝置整體的熱可行性也由各相的上側(cè)的發(fā)熱體所支配，通過對(duì)發(fā)熱體的配置進(jìn)行設(shè)計(jì)，也無(wú)法改善裝置的熱可行性。
[0049]另外，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，上側(cè)冷卻部和下側(cè)冷卻部是獨(dú)立串聯(lián)配置的流路，能在上側(cè)冷卻部與下側(cè)冷卻部之間改變壓力損耗，即散熱性能。與此相對(duì)，在專利文獻(xiàn)I或?qū)＠墨I(xiàn)2中，若設(shè)上下冷卻部為具有不同的壓力損耗，則制冷劑流量會(huì)集中到壓力損耗較小的一側(cè)，且制冷劑不會(huì)流過壓力損耗較大的一側(cè)，因而散熱性能惡化。
[0050]更具體而言，若為了提高發(fā)熱較大、對(duì)熱可行性要求較為嚴(yán)格的上側(cè)冷卻部的散熱性能，而高密度地配置散熱片，則僅上側(cè)冷卻部的壓力損耗會(huì)增加，因此，制冷劑會(huì)選擇流向壓力損耗較小的下側(cè)，因而需要較高散熱性能的上側(cè)的流量減少，無(wú)法確保所期望的散熱性能。
[0051]另一方面，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，即使改變上側(cè)冷卻部和下側(cè)冷卻部的壓力損耗，由于是串聯(lián)流路，因此上側(cè)與下側(cè)之間流量也不會(huì)產(chǎn)生差異，能根據(jù)上下的發(fā)熱量來使上下冷卻部的壓力損耗、即散熱性能最優(yōu)化。
[0052]與上述例子同樣，若為了提高發(fā)熱較大、熱可行性要求較為嚴(yán)格的上側(cè)冷卻部的散熱性能，而高密度地配置散熱片，則上側(cè)冷卻部的壓力損耗會(huì)增加，但是由于不存在壓力損耗較小的其他路徑，因此，制冷劑會(huì)與此前相同地流過壓力損耗已升高的上側(cè)流路，因而需要較高的散熱性能的上側(cè)的流量不會(huì)減小，能確保所期待的散熱性能。
[0053]接著，參照?qǐng)D4?5來說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)的制冷劑流量及制冷劑溫度上升，發(fā)熱體配置的特征及其效果，從而進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的流路結(jié)構(gòu)的效果。
[0054]此處，將內(nèi)含有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體模塊假設(shè)為發(fā)熱體，但是發(fā)熱體并不限定于半導(dǎo)體元件或半導(dǎo)體模塊，也可以將控制基板、大電流電路、平滑電容器、電抗器等無(wú)源元器件等位于功率轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)的所有裝置、元器件作為對(duì)象。另外，能根據(jù)功率轉(zhuǎn)換裝置的規(guī)格來自由選擇發(fā)熱體的形狀、分割數(shù)、配置。
[0055]圖4是將本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置中、將發(fā)熱量相同的發(fā)熱體配置在各相上下時(shí)對(duì)制冷劑溫度上升的影響與專利文獻(xiàn)1、2進(jìn)行比較并進(jìn)行表示的說明圖。圖4中，在將發(fā)熱體I安裝于各相的上側(cè)冷卻部，將發(fā)熱體2安裝于各相的下側(cè)冷卻部的例子中，假設(shè)發(fā)熱體I和發(fā)熱體2的發(fā)熱量、散熱量相同。例如，若各發(fā)熱體是包含有一個(gè)IGBT及一個(gè)二極管的半導(dǎo)體模塊，則其上側(cè)能構(gòu)成第I三相逆變器，下側(cè)能構(gòu)成第2三相逆變器。
[0056]在專利文獻(xiàn)I的結(jié)構(gòu)中，U相、V相、W相是串聯(lián)配置的，因此，具有各發(fā)熱體內(nèi)的溫度差較小的優(yōu)點(diǎn)。然而，發(fā)熱體I及發(fā)熱體2的熱可行性都是由最下游的W相的發(fā)熱體所決定，因此，若將元器件通用化，使用發(fā)熱、散熱性能相同的半導(dǎo)體模塊，則會(huì)在最下游側(cè)以外的所有的半導(dǎo)體模塊中發(fā)生成本、尺寸的浪費(fèi)。
[0057]作為對(duì)策，若使用具有獨(dú)立的發(fā)熱、散熱性能的半導(dǎo)體模塊來進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使得其各自的熱可行性最佳，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)元器件通用化，難以實(shí)現(xiàn)低成本。
[0058]在專利文獻(xiàn)2的結(jié)構(gòu)中，并聯(lián)配置U相、V相、W相，因此，所有相的熱可行性相同。然是，一個(gè)發(fā)熱體內(nèi)的溫度差較大，制冷劑在最下游部的溫度會(huì)限制所有半導(dǎo)體模塊的熱可行性，其結(jié)果只會(huì)是將專利文獻(xiàn)I的最下游的問題擴(kuò)大到所有半導(dǎo)體模塊。
[0059]與此相對(duì)，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，并列配置U相、V相、W相，并將各相的發(fā)熱體I與各相的發(fā)熱體2串聯(lián)配置，因此，能同時(shí)具有各相的熱可行性相同這一專利文獻(xiàn)2的優(yōu)點(diǎn)、及各發(fā)熱體內(nèi)的溫度差較小這一專利文獻(xiàn)I的優(yōu)點(diǎn)，并能使得發(fā)熱體I的熱可行性限制點(diǎn)遠(yuǎn)低于其他結(jié)構(gòu)。
[0060]由此，能因發(fā)熱體I的傳熱面積小型化、散熱性能的簡(jiǎn)化等而實(shí)現(xiàn)低成本。另一方面，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，發(fā)熱體2的熱可行性不是與其他結(jié)構(gòu)相同就是進(jìn)一步惡化。因此，在圖4的結(jié)構(gòu)中，在耐熱性不太高、成本影響較大的發(fā)熱體I與耐熱性高的發(fā)熱體2組合時(shí)，能發(fā)揮最佳效果。
[0061]圖5是將本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置中、在考慮熱干擾的基礎(chǔ)上將發(fā)熱量不同的發(fā)熱體配置在各相上下時(shí)對(duì)制冷劑溫度上升的影響與專利文獻(xiàn)1、2進(jìn)行比較并進(jìn)行表示的說明圖。
[0062]在圖5中，在各相的上側(cè)冷卻部安裝有發(fā)熱體1、發(fā)熱體2，在下側(cè)冷卻部安裝有發(fā)熱體3、發(fā)熱體4的例子中，假設(shè)發(fā)熱體2、發(fā)熱體4的發(fā)熱量小于發(fā)熱體1、發(fā)熱體3的發(fā)熱量的情況，像專利文獻(xiàn)2的例子那樣，采用考慮了發(fā)熱量較大的發(fā)熱體1、發(fā)熱體3與發(fā)熱量較小的發(fā)熱體2、發(fā)熱體4的熱干擾的配置。例如，若將發(fā)熱量較大的發(fā)熱體設(shè)為IGBT元件，將發(fā)熱量較小的發(fā)熱體設(shè)為二極管，則能上下組合來構(gòu)成一個(gè)三相逆變器。
[0063]在專利文獻(xiàn)I的結(jié)構(gòu)中，U相、V相、W相是串聯(lián)配置的，因此，具有各發(fā)熱體內(nèi)的溫度差較小的優(yōu)點(diǎn)。然而，發(fā)熱體I至發(fā)熱體4的熱可行性都是由最下游的W相的發(fā)熱體所決定，因此，若將元器件通用化，使用發(fā)熱、散熱性能相同的半導(dǎo)體模塊，則會(huì)在最下游側(cè)以外的所有的半導(dǎo)體模塊中發(fā)生成本、尺寸的浪費(fèi)。
[0064]作為對(duì)策，若使用具有獨(dú)立的發(fā)熱、散熱性能的半導(dǎo)體模塊來進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使得其各自的熱可行性最佳，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)元器件通用化，難以實(shí)現(xiàn)低成本。
[0065]在專利文獻(xiàn)2的結(jié)構(gòu)中，并聯(lián)配置U相、V相、W相，因此，所有相的熱可行性相同。另外，由于一個(gè)相中串聯(lián)配置有多個(gè)發(fā)熱體，因此，一個(gè)發(fā)熱體內(nèi)的溫度差小于圖4的例子，但是仍然是由制冷劑在最下游部的溫度來限制所有半導(dǎo)體模塊的熱可行性。
[0066]另外，在上述例子中，如專利文獻(xiàn)2所記載的那樣，將發(fā)熱量較大的發(fā)熱體1、發(fā)熱體3與發(fā)熱量較小的發(fā)熱體2、發(fā)熱體4進(jìn)行上下配置，采用考慮了相互的熱干擾所引起的不良影響的配置。無(wú)論在哪個(gè)例子中，都在下側(cè)的流路中將發(fā)熱量較大的發(fā)熱體3配置在最下游，因而發(fā)熱量最大的發(fā)熱體的熱可行性會(huì)成為整體中具有最嚴(yán)格的條件。
[0067]另一方面，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，將熱可行性要求較高的發(fā)熱體1、發(fā)熱體3配置在制冷劑溫度較低的上側(cè)的流路上游側(cè)中，因此，能獲得較好的熱可行性。將發(fā)熱量較小的發(fā)熱體2、發(fā)熱體4配置在下側(cè)的流路下游側(cè)，但是其熱可行性限制點(diǎn)與其他例子相同。在圖5的結(jié)構(gòu)中，在將發(fā)熱不同的發(fā)熱體進(jìn)行組合的情況下，在需要使發(fā)熱較大的發(fā)熱體的熱可行性特別良好時(shí)，能發(fā)揮最佳效果。
[0068]如上所述，根據(jù)實(shí)施方式1，功率轉(zhuǎn)換裝置包括:冷卻器，該冷卻器包含有流過制冷劑的流路；以及至少兩個(gè)以上的發(fā)熱體，該至少兩個(gè)以上的發(fā)熱體分散配置在冷卻器的兩個(gè)相對(duì)的主面上，由冷卻器進(jìn)行冷卻，其中，從冷卻器的制冷劑入口到制冷劑出口的流路包括:對(duì)發(fā)熱體進(jìn)行冷卻的上游側(cè)冷卻部及下游側(cè)冷卻部；位于制冷劑入口側(cè)的上游側(cè)分配部；位于制冷劑出口側(cè)的下游側(cè)分配部；連結(jié)上游側(cè)冷卻部和下游側(cè)冷卻部的連接部；以及隔開上游側(cè)冷卻部和下游側(cè)冷卻部、及上游側(cè)分配部和下游側(cè)分配部的分隔部，流路以制冷劑依次流過上游側(cè)分配部、上游側(cè)冷卻部、連接部、下游側(cè)冷卻部、下游側(cè)分配部的方式進(jìn)行連接。
因此，能獲得成本低廉且冷卻性能優(yōu)異的功率轉(zhuǎn)換裝置。
[0069]另外，在上述實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮將安裝于下游側(cè)冷卻部14的發(fā)熱體22的允許溫度設(shè)定得高于安裝于上游側(cè)冷卻部13的發(fā)熱體21的允許溫度。
[0070]在上述結(jié)構(gòu)中，上游側(cè)冷卻部13中的制冷劑溫度低于下游側(cè)冷卻部14，其熱可行性優(yōu)于下游側(cè)。因此，在發(fā)熱體的允許溫度存在差異的情況下，若在上游側(cè)配置允許溫度較低的元件，在下游側(cè)配置允許溫度較高的元件，則能在制冷劑溫度較低的上游側(cè)冷卻部13中對(duì)允許溫度較低的元器件進(jìn)行冷卻，且即使制冷劑的溫度因上游側(cè)元器件而上升也不會(huì)對(duì)下游側(cè)元器件造成任何問題，能充分發(fā)揮各元器件的性能(參照?qǐng)D4及后述的實(shí)施方式
2、3)。
[0071]另外，在上述實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮將安裝于下游側(cè)冷卻部14的發(fā)熱體22設(shè)為寬帶隙半導(dǎo)體。
[0072]—般而言，用于逆變器、整流器等功率轉(zhuǎn)換裝置的開關(guān)元件中，大多采用硅作為主要材料，該開關(guān)元件的允許上限溫度是從125°C到175°C左右。另一方面，近年來已公開有允許上限溫度為200°C以上的寬帶隙半導(dǎo)體，并將二極管等產(chǎn)品化。
[0073]在將耐熱溫度為125°C到175°C左右的以硅為主要材料的開關(guān)元件、與由耐熱溫度為200°C以上的寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的二極管進(jìn)行組合來獲得逆變器的情況下，或在將使用以硅為主要材料的半導(dǎo)體元件的逆變器、與使用寬帶隙元件的逆變器或整流器進(jìn)行組合來獲得一個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置的情況下，以硅為主要材料的半導(dǎo)體元件與寬帶隙元件的耐熱溫度差成為問題。
[0074]然而，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在熱可行性良好的上游側(cè)冷卻部13配置以硅為主要材料的半導(dǎo)體元件，在制冷劑溫度較高的下游側(cè)配置寬帶隙元件，從而能以不對(duì)以硅為主要材料的半導(dǎo)體元件的熱可行性帶來不良影響的方式來構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換裝置I (參照后述的實(shí)施方式2、3)。
[0075]另外，在該功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮使用碳化硅、氮化鎵類材料、或金剛石作為寬帶隙半導(dǎo)體。
[0076]作為寬帶隙半導(dǎo)體，公開有使用碳化硅、氮化鎵類材料、金剛石作為材料的寬帶隙半導(dǎo)體，若使用采用上述材料的寬帶隙半導(dǎo)體，則能獲得比以硅為主要材料的半導(dǎo)體要高的耐熱溫度(參照后述的實(shí)施方式2、3)。
[0077]另外，在上述實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮使安裝于上游側(cè)冷卻部13的發(fā)熱體21的發(fā)熱量大于安裝于下游側(cè)冷卻部14的發(fā)熱體22的發(fā)熱量。[0078]在上述結(jié)構(gòu)中，上游側(cè)冷卻部13中的制冷劑溫度低于下游側(cè)冷卻部14，其熱可行性優(yōu)于下游側(cè)。因此，在發(fā)熱體的發(fā)熱量存在差異的情況下，若在上游側(cè)配置發(fā)熱量較大的元器件，在下游側(cè)配置發(fā)熱量較小的元器件，則能良好地保持發(fā)熱量較大的元器件的熱可行性，能使在尺寸、成本上均對(duì)產(chǎn)品影響較大的元器件小型化，成本降低(參照?qǐng)D5及后述的實(shí)施方式2、3)。
[0079]另外，在上述實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮將安裝于上游側(cè)冷卻部13的發(fā)熱體21設(shè)為開關(guān)元件。
[0080]在上述結(jié)構(gòu)中，上游側(cè)冷卻部13中的制冷劑溫度低于下游側(cè)冷卻部14，其熱可行性優(yōu)于下游側(cè)。一般而言，逆變器、整流器等功率轉(zhuǎn)換裝置是由IGBT等開關(guān)元件和回流元件的二極管構(gòu)成。若比較具有開關(guān)功能的IGBT和不具有開關(guān)功能的二極管，則二極管元件的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜且成本更高。
[0081]因此，若將開關(guān)元件配置在制冷劑溫度較低且熱可行性較為有利的上游側(cè)冷卻部13，則有助于成本較高的開關(guān)元件的小型化，并能降低裝置的成本(參照?qǐng)D5的本發(fā)明的結(jié)構(gòu))。
[0082]另外，若將開關(guān)元件配置于上游側(cè)冷卻部13，則在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，由于在冷卻器10的單側(cè)的表面上集中配置有開關(guān)元件，因此，能使驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件的控制基板30接近信號(hào)端子40。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置中、將開關(guān)元件配置在上游側(cè)冷卻部時(shí)的例子的說明圖。
[0083]在專利文獻(xiàn)2中，從下側(cè)的開關(guān)元件經(jīng)由較長(zhǎng)的信號(hào)端子與配置于上側(cè)的控制基板相連接，但是若使開關(guān)元件靠近控制基板30，則能防止由噪音引起的誤動(dòng)作，能比專利文獻(xiàn)2具有更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，因此，能提高抗噪性，并能實(shí)現(xiàn)小型化和低成本(參照?qǐng)D6及后述的實(shí)施方式2)。
[0084]另外，在上述實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮將安裝于下游側(cè)冷卻部14的發(fā)熱體22設(shè)為電源電壓控制用的整流器。
[0085]在將內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行組合來行駛的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，除車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制用的功率轉(zhuǎn)換裝置以外，為了使車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、及內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電用電動(dòng)機(jī)小型化，并提高車輛系統(tǒng)的效率，有時(shí)會(huì)利用直流-直流整流器等電壓轉(zhuǎn)換器等來對(duì)車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制用的功率轉(zhuǎn)換裝置的母線電壓進(jìn)行升壓或降壓(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0086]在對(duì)電壓進(jìn)行升壓或降壓的電壓轉(zhuǎn)換器中，作為能量交換單元，大多使用電抗器。電抗器由磁性材料和導(dǎo)線構(gòu)成，其質(zhì)量、體積都極大，因此，若能將其小型化，則能使功率轉(zhuǎn)換裝置小型化、輕量化。
[0087]為了減小電抗器的尺寸，提聞開關(guān)頻率的頻率十分有效，優(yōu)選應(yīng)用容易提聞?lì)l率的寬帶隙半導(dǎo)體。寬帶隙半導(dǎo)體具有高耐熱性，因此能安裝于下游側(cè)冷卻部14。另一方面，電抗器會(huì)發(fā)熱，因此需要對(duì)其進(jìn)行冷卻，但是電抗器的發(fā)熱量小于在車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制用的功率轉(zhuǎn)換裝置中使用的半導(dǎo)體模塊，因而優(yōu)選將其安裝于下游側(cè)冷卻部14。
[0088]作為結(jié)果，若將用于電壓轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體模塊、電抗器配置于下游側(cè)冷卻部14，則能適合其各自的發(fā)熱量、耐熱性，同時(shí)能將半導(dǎo)體模塊與電抗器靠近配置，能減少連接半導(dǎo)體模塊與電抗器之間的電路構(gòu)件等，因此，能減小功率轉(zhuǎn)換裝置I的尺寸，降低其成本(參照后述的實(shí)施方式3)。[0089]另外，在上述實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮將安裝于上游側(cè)冷卻部13的發(fā)熱體21設(shè)為車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制用的功率轉(zhuǎn)換器中所使用的半導(dǎo)體模塊。
[0090]在電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車等車輛中，不僅需要安裝車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制用的功率轉(zhuǎn)換器，還需要安裝空調(diào)、輔助設(shè)備驅(qū)動(dòng)用電源等各種尺寸的功率轉(zhuǎn)換器，但是為了將其收納于發(fā)動(dòng)機(jī)室等的有限空間內(nèi)，需要將這些各種尺寸的功率轉(zhuǎn)換器一體化到一個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置，以減小尺寸。
[0091]在安裝于一個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置的這些各種功率轉(zhuǎn)換器中，具有最高優(yōu)先度的是控制車輛行駛的車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制用的功率轉(zhuǎn)換器。因此，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，若將車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制用的功率轉(zhuǎn)換器中所使用的半導(dǎo)體模塊安裝于上游側(cè)冷卻部13，則即使在環(huán)境溫度、制冷劑溫度較高的惡劣條件下，也能比空調(diào)、輔助設(shè)備要優(yōu)先地進(jìn)行冷卻，因此，才更有可能持續(xù)使車輛運(yùn)轉(zhuǎn)(參照后述的實(shí)施方式3)。
[0092]另外，在上述實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮將連接部17的流路截面積、與上游側(cè)冷卻部13及下游側(cè)冷卻部14的流路截面積設(shè)為大致相等。
[0093]在上述結(jié)構(gòu)中，與專利文獻(xiàn)2的結(jié)構(gòu)相比，連接部17增大，因而需要降低連接部17的壓力損耗。在連接部17的流路截面積不同于冷卻部13、14的流路截面積的情況下，在流路截面積急劇增大的部分會(huì)發(fā)生擴(kuò)大損耗，在流路截面積急劇減小的部分會(huì)發(fā)生縮小損耗，因而會(huì)發(fā)生無(wú)用的壓力損耗。
[0094]因此，如圖7所示，若將與上游側(cè)、下游側(cè)的各冷卻部相連結(jié)的連接部17的流路截面積設(shè)定得大致等于冷卻部13、14的流路截面積，則不會(huì)發(fā)生擴(kuò)大損耗、縮小損耗，能將因追加連接部而引起的壓力損耗、及由此而導(dǎo)致的冷卻性能的下降降低到最低(參照?qǐng)D7及后述的實(shí)施方式2)。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的冷卻器的冷卻部13、14與連接部17的連結(jié)結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0095]另外，在上述實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮使得上游側(cè)分配部15的流路截面積隨著遠(yuǎn)離制冷劑入口 11側(cè)而減小，并使得下游側(cè)分配部16的流路截面積隨著接近制冷劑出口 12側(cè)而增大。
[0096]上游側(cè)分配部15、下游側(cè)分配部16是專利文獻(xiàn)2也具有的流路，利用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，壓力損耗不會(huì)顯著增加。但是，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，以?shī)A住分隔部18的方式來重疊配置上游側(cè)分配部15和下游側(cè)分配部16，因此，為了降低冷卻器10的高度，并降低功率轉(zhuǎn)換裝置I的高度，需要降低上游側(cè)分配部15及下游側(cè)分配部16的高度。
[0097]圖8是表示降低本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的分配部15、16的高度的說明圖。在圖8中，在上游側(cè)分配部15，制冷劑會(huì)隨著遠(yuǎn)離制冷劑入口 11側(cè)而分岔到上游側(cè)冷卻部13，因此上游側(cè)分配部15的流量會(huì)隨著遠(yuǎn)離制冷劑入口 11側(cè)而減少。即，即使使得上游側(cè)分配部15的流路截面積隨著遠(yuǎn)離制冷劑入口 11側(cè)而減小，上游側(cè)分配部15的壓力損耗也不會(huì)增加。
[0098]同樣地，在下游側(cè)分配部16，制冷劑會(huì)隨著接近制冷劑出口 12側(cè)而從下游側(cè)冷卻部14開始匯合，因此，下游側(cè)分配部16的流量會(huì)隨著靠近冷卻劑出口 12側(cè)而增加。S卩，若使得下游側(cè)分配部16的流路截面積隨著接近制冷劑出口 12側(cè)而增大，則下游側(cè)分配部16的壓力損耗不會(huì)增加。
[0099]若將制冷劑入口 11與制冷劑出口 12相對(duì)配置，則上游側(cè)分配部15的截面積較大的部分會(huì)與下游側(cè)分配部16的截面積較小的部分重疊配置，且上游側(cè)分配部15的截面積較小的部分會(huì)與下游側(cè)分配部16的截面積較大的部分重疊配置，因此，不會(huì)增加分配部
15、16的壓力損耗，能將上下分配部的高度減半。
[0100]若能降低分配部15、16的高度，則不僅能降低冷卻器10的高度，進(jìn)而減小功率轉(zhuǎn)換裝置I的尺寸，還能縮短與冷卻器10的高度成正比的連接部17的流路路徑長(zhǎng)度，因此，通過采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，還能減小冷卻器10的壓力損耗的增加(參照?qǐng)D8及后述的實(shí)施方式 2、3)。
[0101]另外，在上述實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮由與發(fā)熱體安裝板一體化的散熱片、和與分隔部18 —體化的流路殼體來構(gòu)成冷卻器10。此時(shí)，利用設(shè)置于分隔部18的貫通孔來構(gòu)成連接部17，并利用設(shè)置于分隔部18的凹凸來構(gòu)成上游側(cè)分配部15及下游側(cè)分配部16，并利用焊接或釬焊來接合與發(fā)熱體安裝板一體化的散熱片中的至少一個(gè)、和與分隔部18 —體化的流路殼體。
[0102]本發(fā)明的冷卻器10中，以?shī)A住分隔部18、連接部17的方式來重疊配置上游側(cè)的分配部15及冷卻部13、和下游側(cè)的分配部16及冷卻部14，為了構(gòu)成流路，需要從上側(cè)及下側(cè)對(duì)流路殼體進(jìn)行加工。特別是為了實(shí)現(xiàn)圖7、圖8所示的結(jié)構(gòu)，需要采用對(duì)從流路殼體的上側(cè)及下側(cè)進(jìn)行的加工沒有限制、能自由地進(jìn)行加工的結(jié)構(gòu)。
[0103]圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中的、由與發(fā)熱體安裝板51 —體化的散熱片52、及與分隔部18 —體化的流路殼體53構(gòu)成的冷卻器10的說明圖。
[0104]在圖9的結(jié)構(gòu)中，對(duì)于與分隔部18 —體化的流路殼體53，通過從上方和下方這兩個(gè)方向進(jìn)行加工，從而能自由地構(gòu)成連接部17和分配部15、16的形狀，之后，將與發(fā)熱體安裝板51 —體化的散熱片52在后續(xù)步驟中接合至該流路殼體53的上下側(cè)，從而能構(gòu)成除制冷劑入口 11及制冷劑出口 12以外都密封的流路。
[0105]在該結(jié)構(gòu)中，使用不同構(gòu)件構(gòu)成流路殼體53和發(fā)熱體安裝板51，因此，存在制冷劑會(huì)從流路殼體53與發(fā)熱體安裝板51之間的接合部漏出的問題。特別是在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，由于發(fā)熱體21、22安裝于冷卻器10的兩個(gè)表面，因此，流路殼體53與發(fā)熱體安裝板51之間的接合部存在于冷卻器10的上下側(cè)。
[0106]因此，在制冷劑是液體的情況下，若在冷卻器10下側(cè)的流路殼體53與發(fā)熱體安裝板51之間的接合處發(fā)生滲漏，則可能制冷劑會(huì)漏出，產(chǎn)生下側(cè)的發(fā)熱體22浸沒于制冷劑等致命的損傷。因此，通過利用焊接或釬焊來連續(xù)接合發(fā)熱體安裝板51，從而能提供比利用O形環(huán)、液狀封裝材料等具有更高的可靠性的泄漏對(duì)策。
[0107]另外，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在受到制冷劑泄漏影響較大的冷卻器10的下側(cè)，有時(shí)會(huì)安裝因具有高耐熱性而成為高溫的發(fā)熱體22，因此，通過使用焊接或釬焊那樣的金屬類密封構(gòu)件，而并非使用O形環(huán)、液狀封裝那樣的樹脂類密封構(gòu)件，能實(shí)現(xiàn)密封構(gòu)件的高耐熱性。
[0108]另外，對(duì)于利用焊接或釬焊進(jìn)行接合，可以僅對(duì)會(huì)因制冷劑泄漏而造成致命傷的下側(cè)進(jìn)行實(shí)施，也可以僅對(duì)制冷劑溫度升高的下游側(cè)實(shí)施。另外，對(duì)于水泄漏的損害較小的部分、制冷劑溫度較低的上游側(cè)，可能采用O形環(huán)、液狀封裝等構(gòu)件來進(jìn)行密封(參照?qǐng)D9及后述的實(shí)施方式3)。
[0109]另外，在該功率轉(zhuǎn)換裝置中，考慮采用以下結(jié)構(gòu):即，對(duì)于與發(fā)熱體安裝板51 —體化的散熱片52，其主要材料是鋁，在利用擠壓進(jìn)行加工之后，對(duì)未安裝有發(fā)熱體21、22的面進(jìn)行切削或鍛造加工，從而將發(fā)熱體21、22的一部分配置在含有上游側(cè)分配部15及下游側(cè)分配部16以及連接部17中的至少一方的平面上，使上游側(cè)分配部15及下游側(cè)分配部16以及連接部17中的至少一方兼具上游側(cè)冷卻部13及下游側(cè)冷卻部14的部分功能。
[0110]圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的功率轉(zhuǎn)換裝置中、分配部15、16和連接部17兼具冷卻部13、14的部分功能的冷卻器10的說明圖。在圖10的結(jié)構(gòu)中，將分配部15、16配置在冷卻器10的大致中央，將連接部17配置在冷卻器10的大致兩端部，在安裝大型發(fā)熱體或多個(gè)發(fā)熱體時(shí)，若盡可能減小冷卻器10的尺寸，則分配部15、16、連接部17可能會(huì)妨礙發(fā)熱體安裝部即冷卻部13、14。對(duì)于分配部15、16，及連接部17，為了降低壓力損耗，需要盡可能增大其截面積。
[0111]另一方面，為了確保發(fā)熱體21、22的散熱性能，需要在配置發(fā)熱體的冷卻部13、14中構(gòu)成散熱片52，在發(fā)熱體安裝部會(huì)妨礙到分配部15、16、連接部17的情況下，需要兼顧確保冷卻部13、14的散熱性能和連接部17、分配部15、16的低壓力損耗。
[0112]因此，通過對(duì)與發(fā)熱體安裝板51 —體化的散熱片52沿著分配部15、16中制冷劑流動(dòng)的方向進(jìn)行擠壓加工，從而形成散熱片52的主要截面形狀，之后，利用切削或鍛造來對(duì)散熱片部實(shí)施增加散熱面積的加工。由此，在分配部15、16、連接部17中的靠近發(fā)熱體21,22而期待能傳遞大量熱量的部分，形成散熱片52，實(shí)現(xiàn)較高的散熱性能。
[0113]另外，在遠(yuǎn)離發(fā)熱體21、22而無(wú)法期待能傳遞大量熱量的部分，未形成有散熱片52，以較低的壓力損耗來實(shí)現(xiàn)高性能的分配部15、16、連接部17。利用該結(jié)構(gòu)能兼顧冷卻部
13、14的功能及連接部17、分配部15、16的功能。
[0114]通過沿分配部15、16中的制冷劑方向來進(jìn)行擠壓加工，從而能實(shí)現(xiàn)散熱片52的高散熱性能并實(shí)現(xiàn)分配部15、16、連接部17的低壓力損耗。但是，擠壓加工后的材料不會(huì)在與分配部15、16中的制冷劑流動(dòng)方向垂直的方向上、即在冷卻部13、14的制冷劑流動(dòng)方向上形成流路，因此，不會(huì)作為散熱片52起作用。因此，利用切削或鍛造來形成具有圓柱形、圓錐形、棱柱形、四棱錐形的較大的散熱面積的散熱片52。由此，能兼顧冷卻部13、14的高散熱性能和分配部15、16、連接部17的低壓力損耗。
[0115]另外，通過采用鋁作為主要材料，從而能確保較高的擠壓加工性，并能確保較高的耐腐蝕性，此外，還確保與主要因輕量化、加工性、形狀自由度等理由而采用鋁作為主要材料的流路殼體53具有較高的接合性，因而能提高密封的可靠性，降低發(fā)生制冷劑泄漏的可能性(參照?qǐng)D10及后述的實(shí)施方式3)。
[0116]另外，在上述實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中，考慮由發(fā)熱體安裝板、散熱片、及分隔部18來構(gòu)成冷卻器10。此時(shí)，利用設(shè)置于分隔部18的貫通孔來構(gòu)成連接部17，利用釬焊來將發(fā)熱體安裝板、散熱片、分隔部18進(jìn)行接合，以構(gòu)成流路的一部分。
[0117]在圖10的結(jié)構(gòu)中，將由與發(fā)熱體安裝部51—體化的擠壓材料54形成的散熱片52上下、和與分隔部18 —體化的流路殼體53進(jìn)行接合。若利用擠壓加工來形成與發(fā)熱體安裝板51 —體化的散熱片52，則由于難以形成薄板的加壓加工的限制，因此，難以減小發(fā)熱體安裝板51及散熱片52的厚度。
[0118]另外，若流路殼體53也與分隔部18—體化，則由于鍛造的限制，難以減小厚度。若對(duì)其進(jìn)行組合，則冷卻器10的厚度增加，難以降低功率轉(zhuǎn)換裝置I的高度，此外，連接部17的流路路徑長(zhǎng)度變長(zhǎng)，因此，可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)助于冷卻部13、14的散熱性能的無(wú)用的壓力損耗增大。
[0119]因此，若利用擠壓加工、鍛造來制造各構(gòu)件，則由于存在加工限制，因而難以減小構(gòu)件的厚度，因此，在降低高度較為重要的情況下，也可以利用沖壓加工等來將發(fā)熱體安裝板51、散熱片52、分隔部18形成為獨(dú)立的構(gòu)件，之后，利用釬焊對(duì)這些構(gòu)件進(jìn)行接合使其一體化，從而構(gòu)成流路。
[0120]圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中、分別形成發(fā)熱體安裝板51、散熱片52、及分隔部18并利用釬焊對(duì)其進(jìn)行接合的冷卻器10的說明圖。
[0121]在圖11中，將發(fā)熱體安裝板51、散熱片52、分隔部18形成為獨(dú)立的構(gòu)件，因此，發(fā)熱體安裝板51不會(huì)受到散熱片形成加工的限制，能形成為具有用于安裝發(fā)熱體21、22所需厚度的較薄的構(gòu)件。另外，對(duì)于散熱片52，大多利用沖壓加工來構(gòu)成多條微細(xì)流路，因而能以較薄的厚度確保較大的散熱面積，因此，能兼顧降低高度并實(shí)現(xiàn)較高的散熱性能。另外，利用沖壓加工能容易地將分隔部18形成為圖7所示的連接部形狀、圖8所示的分配部形狀。
[0122]而且，利用釬焊對(duì)其進(jìn)行接合使其一體化，從而對(duì)于可能出現(xiàn)制冷劑泄漏的接合部，能不使用O形環(huán)或液狀封裝那樣的存在耐熱性問題的樹脂類密封構(gòu)件，而使用金屬類的密封構(gòu)件，因而有利于可能會(huì)安裝因高耐熱性而成為高溫的發(fā)熱體21、22的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D11及后述的實(shí)施方式2)。
[0123]實(shí)施方式2
圖12是同時(shí)示出本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的主電路及周邊設(shè)備(直流電源61及電動(dòng)發(fā)電機(jī)62)的結(jié)構(gòu)圖。在圖12中，該功率轉(zhuǎn)換裝置I是由開關(guān)元件SWl?SW6、回流元件Dl?D6構(gòu)成的三相逆變器，是例如用于電動(dòng)汽車、單電動(dòng)機(jī)式的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中的功率轉(zhuǎn)換裝置。
[0124]接著，本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的冷卻器10的制冷劑流路結(jié)構(gòu)及發(fā)熱體配置都與上述圖6所示的相同。在圖6中，功率轉(zhuǎn)換裝置I的冷卻器10的制冷器流路是按照制冷劑入口 11、上游側(cè)分配部15、上游側(cè)冷卻部13、連接部17、下游側(cè)冷卻部
14、下游側(cè)分配部16、制冷劑出口 12的順序進(jìn)行連結(jié)。
[0125]另外，在上游側(cè)冷卻部13安裝有作為發(fā)熱體21的開關(guān)元件SWl?SW6，在下游側(cè)冷卻部14安裝回流元件Dl?D6。即，在上游側(cè)冷卻部13安裝發(fā)熱較大、對(duì)成本影響較大的開關(guān)元件，在下游側(cè)冷卻部14安裝發(fā)熱較小、對(duì)成本影響較小的回流元件。
[0126]圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中的、因流路結(jié)構(gòu)及發(fā)熱體配置而導(dǎo)致制冷劑溫度上升的說明圖。在實(shí)施方式2的流路結(jié)構(gòu)及發(fā)熱體配置中，上游側(cè)的開關(guān)元件由溫度最低的制冷劑進(jìn)行冷卻，因此，容易實(shí)現(xiàn)熱可行性。
[0127]另外，對(duì)于下游側(cè)的回流元件，其是由因上游側(cè)的開關(guān)元件而導(dǎo)致溫度上升的制冷劑進(jìn)行冷卻的，但是在實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)中，配置在下游側(cè)的是回流元件，其發(fā)出的熱量小于開關(guān)元件，因此，不會(huì)存在熱可行性的問題。
[0128]但是，如圖13(A)所示，在上游側(cè)的開關(guān)元件和下游側(cè)的回流元件之間存在顯著的熱可行性差異的情況下，如圖13(B)所示，能緩和在熱可行性上具有余量的開關(guān)元件的散熱性要求。即，能對(duì)開關(guān)元件的散熱路徑使用熱傳導(dǎo)率較低的材料，或減少散熱面積，能降低半導(dǎo)體模塊、冷卻器10的成本并減小其尺寸，從而降低功率轉(zhuǎn)換裝置I的成本并減小其尺寸。
[0129]另外，如圖13(C)所示，若能降低下游側(cè)的回流元件所發(fā)出的熱量，則能相應(yīng)地增加上游側(cè)的開關(guān)元件所發(fā)出的熱量。若能同時(shí)緩和散熱性要求并增加發(fā)出的熱量，則能減小開關(guān)元件的面積，因此，能因減小開關(guān)元件的尺寸而降低其成本，并因減小開關(guān)元件的尺寸而使得能減小周邊元器件的尺寸，并降低其成本，因而與圖13(B)相比，能獲得更好的效
果O
[0130]接著，參照?qǐng)D14、15，說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的功率轉(zhuǎn)換裝置I的結(jié)構(gòu)。圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的立體圖。圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的冷卻器10的結(jié)構(gòu)圖。
[0131]如圖14所示，本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I具有半導(dǎo)體模塊71和半導(dǎo)體模塊72，該半導(dǎo)體模塊71在冷卻器10的上側(cè)內(nèi)含有開關(guān)元件SWl?SW6，該半導(dǎo)體模塊72在冷卻器10的下側(cè)內(nèi)含有回流元件Dl?D6。另外，在內(nèi)置有回流元件的半導(dǎo)體模塊72的下側(cè)具有平滑電容器73，在內(nèi)置有開關(guān)元件的半導(dǎo)體模塊71的上側(cè)具有控制基板30。另外，在冷卻器10的未安裝有半導(dǎo)體模塊71、72的表面上具有制冷劑入口 11，并在與其相對(duì)的表面上配置有制冷劑出口 12。
[0132]如圖15所示，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的冷卻器10，利用沖壓加工等將發(fā)熱體安裝板51、散熱片52、分隔部18形成為獨(dú)立的構(gòu)件，之后，利用釬焊將這些構(gòu)件與通過鍛造而形成的流路殼體53進(jìn)行接合，使其一體化，從而構(gòu)成流路。
[0133]在圖15中，將發(fā)熱體安裝板51、散熱片52、分隔部18形成為單獨(dú)的構(gòu)件，因此，發(fā)熱體安裝板51不會(huì)受到散熱片形成加工的限制，而能形成為具有用于安裝發(fā)熱體21、22所需的最小厚度的較薄的構(gòu)件。
[0134]另外，對(duì)于散熱片52，大多利用沖壓加工來形成多條微細(xì)流路，因而能以較薄的厚度確保較大的散熱面積，因此，能兼顧降低高度并實(shí)現(xiàn)較高的散熱性能。另外，利用沖壓加工將分隔部18構(gòu)成為凹凸形狀，因具有凹凸形狀，因此上游側(cè)分配部15在制冷劑入口 11側(cè)的流路截面積增大，且該流路截面積還隨著接近制冷劑出口 12側(cè)而減小。
[0135]由此，盡管分配部15、16的流路截面積會(huì)根據(jù)位置的不同而發(fā)生面積差異，但是如圖8所示，在上游側(cè)分配部15中，制冷劑會(huì)隨著遠(yuǎn)離制冷劑入口 11側(cè)而分流至上游側(cè)冷卻部13中，因此，上游側(cè)分配部15的流量會(huì)隨著遠(yuǎn)離制冷劑入口 11而減少。即，即使使得上游側(cè)分配部15的流路截面積隨著遠(yuǎn)離制冷劑入口 11側(cè)而減小，上游側(cè)分配部15的壓力損耗也不會(huì)增加。
[0136]同樣地，在下游側(cè)分配部16中，制冷劑會(huì)隨著接近制冷劑出口 12側(cè)而從下游側(cè)冷卻部14開始匯合，因此，下游側(cè)分配部16的流量隨著靠近冷卻劑出口 12側(cè)而增加。S卩，若使得下游側(cè)分配部16的流路截面積隨著接近制冷劑出口 12側(cè)而增大，則下游側(cè)分配部16的壓力損耗不會(huì)增加。
[0137]此外，由于具有上述形狀，因此流量能均勻地從分配部15、16分散到冷卻部13、14，因此，能使冷卻部13、14的流量均勻，還能使散熱性能均勻。在實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)中，從制冷劑入口 11到制冷劑出口 12之間排列有三相逆變器的U相、V相、W相，這三相的動(dòng)作僅偏移120度相位，因此，優(yōu)選散熱性能是均勻的，并能將實(shí)施方式2的分配部15、16的形狀應(yīng)用于此。
[0138]假設(shè)在安裝有多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置1、或需要散熱性能存在差異的情況下，還能改變凹凸形狀，減小流向能降低散熱性能的部分的分配路徑的流路截面積，并增加流向需要散熱性能的部分的流量。
[0139]另外，由于制冷劑入口 11與制冷劑出口 12相對(duì)，因此，上游側(cè)分配部15的截面積較大的部分與下游側(cè)分配部16的截面積較小的部分重疊配置，上游側(cè)分配部15的截面積較小的部分與下游側(cè)分配部16的截面積較大的部分重疊配置。因此，能不增加分配部的壓力損耗，而將上下分配部的高度減半。
[0140]而且，若能降低分配部15、16的高度，則不僅能降低冷卻器10的高度，減小功率轉(zhuǎn)換裝置I的尺寸，還能減小與冷卻器10的高度成正比的連接部17的流路路徑長(zhǎng)度，因此，還能減少因采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的冷卻器10的壓力損耗的增加。
[0141]另外，在實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)中，由于將開關(guān)元件和回流元件配置在上下不同的表面上，因此，存在因開關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作而發(fā)生開關(guān)浪涌的問題。開關(guān)浪涌是與電流變化率di / dt、及開關(guān)元件和回流元件之間的布線電感成正比的，因此，在無(wú)法減小電流變化率di / dt的情況下，需要減小開關(guān)元件和回流元件之間的布線電感。
[0142]在實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)中，將在與電源的P側(cè)相連接的開關(guān)元件(SW1、3、5)進(jìn)行開關(guān)時(shí)發(fā)生回流的N側(cè)二極管(D2、4、6)配置在P側(cè)的開關(guān)元件的正下方，能減小平面方向上的布線距離，并能同時(shí)利用上述冷卻器10的薄型化來縮短上下方向上的布線距離，并降低與布線距離成正比的布線電感。對(duì)于N側(cè)的開關(guān)元件(SW2、4、6)與P側(cè)的回流元件(Dl、3、5)之間的布線也是相同的。
[0143]此外，利用圖15所示的連接匯流條81來實(shí)施連接開關(guān)元件和回流元件的上下間的布線。連接匯流條81經(jīng)由設(shè)置于流路殼體53的貫通孔來進(jìn)行配置，因此，能利用制冷劑對(duì)連接匯流條81進(jìn)行冷卻，還能減小截面積。
[0144]利用該貫通孔來連結(jié)功率轉(zhuǎn)換裝置I的開關(guān)元件側(cè)的空間與回流元件側(cè)的空間。在回流元件側(cè)的空間中配置有平滑電容器73、用于向功率轉(zhuǎn)換裝置I的外部提供三相逆變器的輸出電流的輸出匯流條82、用于向平滑電容器73供電的輸入?yún)R流條(未圖示)等，這些是高電壓的電路，需要使其相對(duì)于與設(shè)備外部相導(dǎo)通的制冷劑絕緣。
[0145]然而，假設(shè)發(fā)熱體安裝板51與流路殼體53之間的密封構(gòu)件斷裂，則制冷劑會(huì)經(jīng)由上述貫通孔流向回流元件側(cè)的空間，因此，連接匯流條81、回流元件、平滑電容器73、輸出匯流條82、輸入?yún)R流條等高電壓電路都會(huì)浸沒到制冷劑中。
[0146]因此，實(shí)施方式2的冷卻器10中，利用釬焊對(duì)發(fā)熱體安裝板51和流路殼體53進(jìn)行接合使其一體化，從而對(duì)于可能出現(xiàn)制冷劑泄漏的接合部，能不使用O形環(huán)或液狀封裝那樣的存在耐熱性問題的樹脂類密封構(gòu)件，而使用金屬類的密封構(gòu)件，此外，無(wú)需像O形環(huán)或液狀封裝那樣在狹窄的間距中利用螺釘?shù)葋砭o固兩個(gè)構(gòu)件，因而還有利于減小功率轉(zhuǎn)換裝置I的尺寸，且由于采用連續(xù)的接合，因此還有助于提高耐震性。
[0147]另外，在實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)中，將開關(guān)元件集中配置在冷卻器10的單側(cè)的表面上，因而能將驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件的控制基板30集成到單側(cè)的一塊基板，并將其配置在靠近開關(guān)元件的位置。若使開關(guān)元件和控制基板30靠近，則能防止由噪音引發(fā)的誤動(dòng)作，能提高抗噪音性能，此外，通過元器件小型化，還能實(shí)現(xiàn)小型化及低成本。[0148]實(shí)施方式3
圖16是同時(shí)示出本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的主電路及周邊設(shè)備(直流電源61、電動(dòng)發(fā)電機(jī)62及發(fā)電電動(dòng)機(jī)63)的結(jié)構(gòu)圖。
[0149]在圖16中，該功率轉(zhuǎn)換裝置I是由電動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器、發(fā)電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器、及升降壓用的直流-直流整流器構(gòu)成的，上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器是由開關(guān)元件SWl?SW6、及回流元件Dl?D6構(gòu)成的,上述發(fā)電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器是由開關(guān)元件SWll?SW16、及回流元件Dll?D16構(gòu)成的，上述升降壓用的直流-直流整流器是由開關(guān)元件SW21?SW22、及回流元件D21?D22構(gòu)成的。
[0150]該功率轉(zhuǎn)換裝置I是例如用于雙電動(dòng)機(jī)式的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功率轉(zhuǎn)換裝置，該混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，作為車輛驅(qū)動(dòng)用而使用電動(dòng)發(fā)電機(jī)62,將發(fā)電電動(dòng)機(jī)63用于內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，將直流電源61的電壓升壓至使電動(dòng)發(fā)電機(jī)62、發(fā)電電動(dòng)機(jī)63小型化并進(jìn)行高效驅(qū)動(dòng)的最佳電壓而使用。
[0151]接著，圖17中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I的冷卻器10的制冷劑流路結(jié)構(gòu)及發(fā)熱體配置。圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的制冷劑流路結(jié)構(gòu)及發(fā)熱體配置的說明圖。在圖17中，功率轉(zhuǎn)換裝置I的冷卻器10的制冷器流路是按照制冷劑入口 11、上游側(cè)分配部15、上游側(cè)冷卻部13、連接部17、下游側(cè)冷卻部14、下游側(cè)分配部16、制冷劑出口 12的順序進(jìn)行連結(jié)。
[0152]另外，在上游側(cè)冷卻部13上，作為發(fā)熱體21，安裝有電動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器的開關(guān)元件SWl?SW6及回流元件Dl?D6、和發(fā)電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器的開關(guān)元件Sffll?SW16及回流元件Dll?D16。
[0153]另外，在下游側(cè)冷卻部14上，作為發(fā)熱體22，安裝有由寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的升降壓用直流-直流整流器的開關(guān)元件SW21?SW22、及同樣由寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的回流元件D21?D22、電抗器L1、放電電阻R1。
[0154]S卩，在上游側(cè)冷卻部13上安裝有控制車輛驅(qū)動(dòng)的最重要的電動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器，在下游側(cè)冷卻部14安裝有發(fā)熱較小、耐熱性高于三相逆變器的升降壓用直流-直流整流器的寬帶隙半導(dǎo)體模塊及電抗器。
[0155]圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置I中的、因流路結(jié)構(gòu)及發(fā)熱體配置而導(dǎo)致制冷劑溫度上升的說明圖。對(duì)于實(shí)施方式3的流路結(jié)構(gòu)及發(fā)熱體配置，其在跟前側(cè)(制冷劑入口 11、制冷劑出口 12側(cè))與里側(cè)(不具有制冷劑入口 11、制冷劑出口12的一側(cè))具有不同狀態(tài)。
[0156]S卩，在跟前側(cè)，作為發(fā)熱體21、22，在上游側(cè)配置有發(fā)電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器的半導(dǎo)體模塊，在下游側(cè)配置有由寬帶隙半導(dǎo)體構(gòu)成的升降壓直流-直流整流器的半導(dǎo)體模塊，而在里側(cè)，作為發(fā)熱體21、22，在上游側(cè)配置有電動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器的半導(dǎo)體模塊，在下游側(cè)配置有升降壓用直流-直流整流器的電抗器。
[0157]若仔細(xì)觀察跟前側(cè)，則上游側(cè)的發(fā)電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器是由溫度最低的制冷劑進(jìn)行冷卻的，因此，容易實(shí)現(xiàn)熱可行性。另外，對(duì)于下游側(cè)的升降壓用直流-直流整流器，其是由因上游側(cè)的發(fā)電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器而導(dǎo)致溫度上升的制冷劑進(jìn)行冷卻的，但是由于是耐熱性較高的寬帶隙半導(dǎo)體元件，且其耐熱溫度高于上游側(cè)的使用硅制半導(dǎo)體的升降壓整流器，因此，不會(huì)存在熱可行性的問題。[0158]接下來，若仔細(xì)觀察跟里側(cè)，則上游側(cè)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器是由溫度最低的制冷劑進(jìn)行冷卻的，因此，容易實(shí)現(xiàn)熱可行性。另外，對(duì)于下游側(cè)的電抗器，其是由因上游側(cè)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器而導(dǎo)致溫度上升的制冷劑進(jìn)行冷卻的，但是由于電抗器的發(fā)熱量遠(yuǎn)小于三相逆變器，且其熱容量較大，因此具有較高的瞬間耐熱性，因而不會(huì)存在熱可行性的問題。
[0159]另外，在實(shí)施方式3的結(jié)構(gòu)中，利用溫度最低的制冷劑對(duì)用于車輛行駛的電動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器進(jìn)行冷卻，即使環(huán)境溫度、制冷劑溫度異常地上升，由于到最后都能維持較高的輸出，因此，能有利于車輛的可靠性、安全動(dòng)作。
[0160]對(duì)于同樣由溫度最低的制冷劑進(jìn)行冷卻的發(fā)電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器，其下游側(cè)安裝有發(fā)熱量較大的升降壓用整流器，并會(huì)對(duì)升降壓用整流器的熱可行性產(chǎn)生影響，因此，無(wú)法像用于車輛行駛的電動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器那樣到最后都維持較高的輸出。
[0161]但是，由于下游側(cè)的升降壓用整流器中使用具有高耐熱性的寬帶隙半導(dǎo)體，因此，即使環(huán)境溫度、制冷劑溫度異常地上升，相對(duì)而言也能將較高的輸出維持到最后。另外，發(fā)電電動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)相連結(jié)并向車輛行駛用電動(dòng)發(fā)電機(jī)供電，此外，升降壓整流器也會(huì)從蓄電池等直流電源來向車輛行駛用電動(dòng)發(fā)電機(jī)供電，因此，即使環(huán)境溫度、制冷劑溫度異常地上升，只要限制任一方的輸出，就能始終持續(xù)向行駛用電動(dòng)發(fā)電機(jī)供電。
[0162]接著，參照?qǐng)D19、20，說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的功率轉(zhuǎn)換裝置1的結(jié)構(gòu)。圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置1的立體圖。圖20是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置1的冷卻器10的結(jié)構(gòu)圖。
[0163]如圖19所示，本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置1在冷卻器10的上側(cè)安裝有作為發(fā)熱體21的電動(dòng)機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊91和發(fā)電機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊92，該電動(dòng)機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊91用于由開關(guān)兀件311?316、及回流兀件01?06構(gòu)成的電動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器，該發(fā)電機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊92用于由開關(guān)元件3111?3116、及回流元件011?016構(gòu)成的發(fā)電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用三相逆變器。
[0164]在冷卻器10的下側(cè)安裝有作為發(fā)熱體22的整流器用半導(dǎo)體模塊93和電抗器94，該整流器用半導(dǎo)體模塊93用于由使用寬帶隙半導(dǎo)體的開關(guān)元件3121?3122、及回流元件021?022構(gòu)成的升降壓用的直流-直流整流器，該電抗器94用于升降壓用的直流-直流整流器。
[0165]此外，在電動(dòng)機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊91、及發(fā)電機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊92的上部安裝有對(duì)上述半導(dǎo)體模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、控制的逆變器用控制基板31，進(jìn)一步在該逆變器用控制基板31的上部安裝有對(duì)升降壓用的直流-直流整流器的二次側(cè)電壓、即逆變器輸入電壓進(jìn)行平滑的二次側(cè)平滑電容器95。
[0166]另外，在整流器用半導(dǎo)體模塊93的下側(cè)安裝有對(duì)該半導(dǎo)體模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、控制的整流器用控制基板32，此外，在冷卻器10的下側(cè)安裝有對(duì)升降壓用的直流-直流整流器的一次側(cè)電壓進(jìn)行平滑的一次側(cè)平滑電容器96。
[0167]即，如上所述，該功率轉(zhuǎn)換裝置1是起到作為用于雙電動(dòng)機(jī)式的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功率轉(zhuǎn)換裝置的功能，該混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，作為車輛驅(qū)動(dòng)用而使用電動(dòng)發(fā)電機(jī)62，將發(fā)電電動(dòng)機(jī)63用于內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，將直流電源61的電壓升壓至使電動(dòng)發(fā)電機(jī)62、發(fā)電電動(dòng)機(jī)63小型化并進(jìn)行高效驅(qū)動(dòng)的最佳電壓而使用。[0168]另外，制冷劑入口 11及制冷劑出口 12排列配置在同一個(gè)平面上以提高制冷劑配管的連接操作性，并將制冷劑入口 11及制冷劑出口 12配置在發(fā)電機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊92側(cè)。
[0169]如圖20所示，本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置1的冷卻器10是由兼作電抗器94的殼體的鑄造的流路殼體53、及與散熱片52形成一體的發(fā)熱體安裝板51構(gòu)成的，上側(cè)的發(fā)熱體安裝板51使用0形環(huán)103作為密封構(gòu)件而與流路殼體53相連接，下側(cè)的發(fā)熱體安裝板51使用釬焊104作為密封構(gòu)件而與流路殼體53相接合。
[0170]另外，電抗器94是由線圈9?、磁芯9仙、及密封樹脂9?等構(gòu)成的，由于其質(zhì)量較大，因此，能直接與鑄造的流路殼體53 —體化，因而能確保耐震性。對(duì)于安裝半導(dǎo)體模塊的發(fā)熱體安裝板51，為了安裝多個(gè)半導(dǎo)體模塊也采用較厚的擠壓材料，在進(jìn)行擠出后，利用切削加工來形成散熱片，從而使散熱片52與發(fā)熱體安裝板51 —體化，從而確保耐震性。
[0171]在實(shí)施方式3的功率轉(zhuǎn)換裝置1中，由于具有多種功能，因此，需要考慮在各功能發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行替換的容易性。因此，在上側(cè)的發(fā)熱體安裝板51和流路殼體53之間采用0形環(huán)103作為密封構(gòu)件，能分離上側(cè)的逆變器和下側(cè)的整流器，因此，在發(fā)生故障時(shí)容易進(jìn)行替換。[0172]另一方面，利用釬焊104來接合下側(cè)的發(fā)熱體安裝板51和流路殼體53之間。由于使用釬焊接合，因而與流路殼體53無(wú)法分割，但是由于下側(cè)的發(fā)熱體22僅包含與電抗器94相組合來起作用的元器件，能與逆變器分離，因此不存在問題。
[0173]另外，通過利用釬焊104來接合下側(cè)的發(fā)熱體安裝板51和流路殼體53之間，從而與使用0形環(huán)103、液狀封裝等密封構(gòu)件相比，能提高密封的可靠性，還能防止在流路下游側(cè)容易成為高溫的下側(cè)密封件隨時(shí)間老化而導(dǎo)致的漏水、由漏水而導(dǎo)致整流器元器件浸沒于制冷劑中。
[0174]此外，也可以不使用釬焊104而利用激光焊接等來接合發(fā)熱體安裝板51和流路殼體53，但是由于實(shí)施方式3的冷卻器10體積較大，翹曲也較大，因此出于埋住間隙的目的而使用釬焊104。對(duì)于釬焊104，能采用將所有元器件放入高溫爐的方法，也能采用在將元器件安裝于冷卻器10之后，利用激光等對(duì)局部進(jìn)行加熱的方法。
[0175]圖21是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置1中的、作為防止因漏水而引起的下側(cè)浸水的結(jié)構(gòu)的說明圖。在實(shí)施方式3的功率轉(zhuǎn)換裝置1中，與實(shí)施方式2相同，存在連接上下的主電路元器件，因此如圖21所示，存在上下貫通孔111。
[0176]上下貫通孔111會(huì)成為上側(cè)密封構(gòu)件發(fā)生故障時(shí)下側(cè)浸沒于制冷劑的原因，但是，在實(shí)施方式3的結(jié)構(gòu)中，連接上下的主電路元器件僅有？24的二次電壓匯流條112，該布線不同于實(shí)施方式2，其不會(huì)對(duì)開關(guān)浪涌造成影響，也無(wú)需降低電感，因此，能較為自由地構(gòu)成該匯流條112。
[0177]因此，如圖21所示，在上側(cè)密封構(gòu)件發(fā)生故障時(shí)，利用在匯流條112周邊塞住上下貫通孔111的匯流條部密封構(gòu)件113、防溢出壁114、及除水孔115來防止制冷劑侵入到下側(cè)。
[0178]此外，與實(shí)施方式2中的理由相同，對(duì)實(shí)施方式3的流路的分配部15、16設(shè)置凸部，以使冷卻部流量均勻化。但是，在實(shí)施方式2中，為了降低冷卻器10的高度而在上下方向上設(shè)置凹凸，但是在實(shí)施方式3中，由于由電抗器94來決定流路殼體的高度，因此，無(wú)需在上下方向上重疊凹凸來減小高度，而可以設(shè)置平面的左右方向的凹凸。
[0179]另外，左右方向上的各連接部17并不會(huì)連通為一個(gè)，而由多個(gè)連接部分隔件105隔開。實(shí)施方式3的功率轉(zhuǎn)換裝置1具有多種功能，因此，其尺寸大于實(shí)施方式2，但是利用該連接部分隔件105來牢固地連結(jié)分隔部18和流路殼體53，從而提高流路殼體53的剛性，并確保功率轉(zhuǎn)換裝置1的耐震性。
[0180]另外，通過改變連接部分隔件105的配置間隔，從而能調(diào)整各連接部17的流路截面，使各冷卻部流量最佳化。實(shí)施方式3的功率轉(zhuǎn)換裝置1中具有多種功能，因此，并不限于如實(shí)施方式2的功率轉(zhuǎn)換裝置1那樣，使冷卻部流量均勻化為最佳。因此，能通過連接部分隔件105的配置間隔、散熱片52的形狀來實(shí)現(xiàn)各冷卻部流量的最佳化。
[0181]對(duì)于電抗器94，其底面由電動(dòng)機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊91的冷卻部進(jìn)行冷卻，且位于電動(dòng)機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊91的冷卻部的下游側(cè)的連接部會(huì)沿電抗器94側(cè)面的方向來向下側(cè)延伸，該連接部作為電抗器冷卻部102起作用。
[0182]作為電抗器94主要的發(fā)熱部，存在卷繞為圓形的線圈9?，但是通過使該電抗器冷卻部102接近線圈9?，能改善電抗器94的散熱性，并能減輕對(duì)電動(dòng)機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊91的散熱性的影響，此外，利用上游側(cè)分配部15的凸形狀101來增大線圈9?與制冷劑之間的距離，使從電抗器94向分配部15、16的散熱性惡化，從而能抑制制冷劑在分配部15、16的溫度上升。
[0183]此外，活用利用0形環(huán)130作為密封構(gòu)件來分別構(gòu)成上側(cè)的發(fā)熱體安裝板51和流路殼體53的優(yōu)點(diǎn)，能將電動(dòng)機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊91和發(fā)電機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊92與上側(cè)的發(fā)熱體安裝板51形成為一體。
[0184]由此，無(wú)需如現(xiàn)有的半導(dǎo)體模塊那樣，在半導(dǎo)體模塊與冷卻器10(此時(shí)為發(fā)熱體安裝板51)之間涂布散熱潤(rùn)滑油那樣的熱傳導(dǎo)率較低的熱化合物。由此，能提高從逆變器用的半導(dǎo)體元件到制冷劑的散熱性，能實(shí)現(xiàn)逆變器用的半導(dǎo)體模塊的小型化，并因半導(dǎo)體元件的小型化而降低成本。
[0185]另一方面，利用釬焊104來接合下側(cè)的發(fā)熱體安裝板51和流路殼體53，因而難以使發(fā)熱體安裝板51與整流器用半導(dǎo)體模塊93 —體化。但是，整流器用半導(dǎo)體模塊93使用寬帶隙半導(dǎo)體元件，因其具有高耐熱性、低損耗特性，因此即使像現(xiàn)有的半導(dǎo)體模塊那樣，在半導(dǎo)體模塊與冷卻器10 (此時(shí)為發(fā)熱體安裝板51)之間涂布散熱潤(rùn)滑油那樣的熱傳導(dǎo)率較低的熱化合物，也不會(huì)發(fā)生問題。
附圖標(biāo)記
[0186]1電力轉(zhuǎn)換裝置 10冷卻器
11制冷劑入口 12制冷劑出口 13上游側(cè)冷卻部 14下游側(cè)冷卻部 15上游側(cè)分 配部 16下游側(cè)分配部 17連接部18分隔部21發(fā)熱體22發(fā)熱體30控制基板31逆變器用控制基板32整流器用控制基板40信號(hào)端子51發(fā)熱體安裝板52散熱片53流路殼體54擠壓材料61直流電源62電動(dòng)發(fā)電機(jī)63發(fā)電電動(dòng)機(jī)71半導(dǎo)體模塊72半導(dǎo)體模塊73平滑電容器81連接匯流條82輸出匯流條
91電動(dòng)機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊92發(fā)電機(jī)用逆變器半導(dǎo)體模塊
93整流器用半導(dǎo)體模塊
94電抗器
9?線圈
9牝磁芯
940密封樹脂
95二次側(cè)平滑電容器
95一次側(cè)平滑電容器
101凸形狀
102電抗器冷卻部
1030環(huán)形
104釬焊
111上下貫通孔
112二次電壓匯流條
113匯流條部密封構(gòu)件
114防溢出壁
115除水孔
【權(quán)利要求】
1.一種功率轉(zhuǎn)換裝置，包括: 冷卻器，該冷卻器包含有流過制冷劑的流路；以及 至少兩個(gè)以上的發(fā)熱體，該至少兩個(gè)以上的發(fā)熱體分散配置在所述冷卻器的兩個(gè)相對(duì)的主面上，由所述冷卻器進(jìn)行冷卻， 所述功率轉(zhuǎn)換裝置的特征在于， 從所述冷卻器的制冷劑入口到制冷劑出口的所述流路包括: 對(duì)所述發(fā)熱體進(jìn)行冷卻的上游側(cè)冷卻部及下游側(cè)冷卻部； 位于所述制冷劑入口側(cè)的上游側(cè)分配部； 位于所述制冷劑出口側(cè)的下游側(cè)分配部； 連結(jié)所述上游側(cè)冷卻部和所述下游側(cè)冷卻部的連接部，以及 隔開所述上游側(cè)冷卻部和所述下游側(cè)冷卻部、及所述上游側(cè)分配部和所述下游側(cè)分配部的分隔部， 所述流路以所述制冷劑依次流過所述上游側(cè)分配部、所述上游側(cè)冷卻部、所述連接部、所述下游側(cè)冷卻部、所述下游側(cè)分配部的方式進(jìn)行連接。
2.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 安裝于所述下游側(cè)冷卻部的發(fā)熱體的允許溫度高于安裝于所述上游側(cè)冷卻部的發(fā)熱體的允許溫度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 安裝于所述下游側(cè)冷卻部的發(fā)熱體是寬帶隙半導(dǎo)體。
4.如權(quán)利要求3所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述寬帶隙半導(dǎo)體是碳化硅、氮化鎵類材料、或金剛石。
5.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 安裝于所述上游側(cè)冷卻部的發(fā)熱體的發(fā)熱量大于安裝于所述下游側(cè)冷卻部的發(fā)熱體的發(fā)熱量。
6.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 安裝于所述上游側(cè)冷卻部的發(fā)熱體是開關(guān)元件。
7.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 安裝于所述下游側(cè)冷卻部的發(fā)熱體是電源電壓控制用的整流器。
8.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 安裝于所述上游側(cè)冷卻部的發(fā)熱體是在車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制用的功率轉(zhuǎn)換器中使用的半導(dǎo)體模塊。
9.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述連接部的流路截面積與所述上游側(cè)冷卻部及所述下游側(cè)冷卻部的流路截面積大致相等。
10.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述上游側(cè)分配部的流路截面積隨著遠(yuǎn)離所述制冷劑入口側(cè)而減小，所述下游側(cè)分配部的流路截面積隨著接近所述制冷劑出口側(cè)而增大。
11.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述冷卻器由與發(fā)熱體安裝板一體化的散熱片、及與所述隔板一體化的流路殼體構(gòu)成， 與所述發(fā)熱體安裝板一體化的所述散熱片采用鋁作為材料， 在進(jìn)行擠壓加工之后，對(duì)未安裝有所述發(fā)熱體的面進(jìn)行切削或鍛造加工，從而將所述發(fā)熱體的一部分配置在包含所述上游側(cè)分配部及所述下游側(cè)分配部以及所述連接部中的至少一方的平面上， 所述上游側(cè)分配部及所述下游側(cè)分配部以及所述連接部中的至少一方兼具所述上游側(cè)冷卻部及所述下游側(cè)冷卻部的部分功能。
12.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述冷卻器由與發(fā)熱體安裝板一體化的散熱片、及與所述隔板一體化的流路殼體構(gòu) 成， 利用設(shè)置于所述隔板的貫通孔來構(gòu)成所述連接部，并利用設(shè)置于所述隔板的凹凸來構(gòu)成所述上游側(cè)分配部及所述下游側(cè)分配部， 利用焊接或釬焊來將與所述發(fā)熱體安裝板一體化的所述散熱片中的至少一個(gè)、和與所述隔板一體化的所述流路殼體進(jìn)行接合。
13.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述冷卻器包含有發(fā)熱體安裝板、散熱片、及所述隔板， 利用設(shè)置于所述隔板的貫通孔來構(gòu)成所述連接部， 利用釬焊來將所述發(fā)熱體安裝板、所述散熱片、及所述隔板進(jìn)行接合，以構(gòu)成所述流路的一部分。
【文檔編號(hào)】H02M7/00GK103839904SQ201310595275
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月21日
【發(fā)明者】石橋誠(chéng)司 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社