JP5099431B2 - インバータユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えば、モータやジェネレータ等の回転電機の制御に用いられるインバータユニットに関し、特に、このようなインバータユニットが備える発熱部品を適切に冷却することができるインバータユニットに関する。

近年、例えば、電動車両やハイブリッド車両等に用いられる駆動装置が備える回転電機（モータやジェネレータ）の制御ユニットとして、当該回転電機を制御するためのインバータを備えたインバータユニットが開発されている。このようなインバータユニットでは、回転電機の高速回転時の出力向上を図るため、電源電圧を昇圧する昇圧回路を備える構成とされる場合がある（例えば、下記の特許文献１参照）。

このようなインバータユニットでは、インバータ回路を構成するインバータ用スイッチング素子だけでなく、昇圧回路を構成するリアクトルや昇圧用スイッチング素子も発熱部品であるため、これらを適切に冷却することが必要とされる。そこで、下記の特許文献１に記載されたインバータユニットは、内部に冷媒流路が設けられた冷却プレートを備えている。そして、このインバータユニットは、この冷却プレートの一方の面に接するようにスイッチング素子及び昇圧用コンデンサを配置し、他方の面に接するようにリアクトル及び平滑用コンデンサを配置することにより、これらの回路構成部品を冷却する構造を有している。
特開２００７−８９２５８号公報（第１１−１２頁、第２図、及び第６図）

上記のインバータユニットでは、冷却プレート内の冷媒流路が、当該冷却プレート内を略Ｕ字状に循環する構成となっている。すなわち、冷却プレート内の冷媒流路は、冷却プレートの幅方向（以下、単に「幅方向」という。）一方側半分を冷却する往路と、幅方向他方側半分を冷却する復路とを備え、冷却プレートに流入した冷媒は、冷却プレートの長手方向一方側から往路内を流れて長手方向他方側へ到達し、そこで折り返した後、復路内を流れて長手方向一方側に戻るという流れとなる。また、インバータユニットの回路構成部品のうちで発熱量が多いスイッチング素子及びリアクトルに関してみれば、リアクトルが冷却プレートの長手方向一方側に配置され、スイッチング素子が冷却プレートの長手方向他方側に配置されている。すなわち、リアクトルは、スイッチング素子に対して冷媒流路の流入口及び流出口が設けられる側に配置されている。

そのため、冷却プレート内を流れる冷媒は、まず往路においてリアクトルの幅方向一方側半分を冷却した後、スイッチング素子の幅方向一方側半分及び幅方向他方側半分を冷却し、最後にリアクトルの幅方向他方側半分を冷却する。したがって、リアクトルは、幅方向一方側半分が低い温度の冷媒により冷却され、幅方向他方側半分がスイッチング素子を冷却した後の高い温度の冷媒により冷却されることになるため、幅方向他方側半分が十分に冷却されない場合が生じうる。このようにリアクトルの冷却バランスが悪いと、昇圧回路の性能を十分に発揮できない可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源電圧を昇圧する昇圧回路を備えるインバータユニットにおいて、昇圧回路を構成するリアクトルの全体をほぼ均等に冷却することができるとともに、昇圧回路及びインバータ回路を構成するスイッチング素子も適切に冷却することができるインバータユニットを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るインバータユニットの特徴構成は、電源電圧を昇圧する昇圧回路を構成するリアクトル及び昇圧用スイッチング素子と、前記昇圧回路により昇圧された電源電圧が供給されるインバータ回路を構成するインバータ用スイッチング素子と、前記リアクトル、前記昇圧用スイッチング素子及び前記インバータ用スイッチング素子が接触する冷却面に沿って冷媒を流す冷媒流路が設けられた冷却装置と、を備え、前記冷却装置は、回転電機を備えた駆動装置のケースと一体的に設けられ、前記冷媒流路は、前記冷却面における前記リアクトルが接触する領域を冷却するリアクトル冷却部と、前記冷却面における前記昇圧用スイッチング素子及び前記インバータ用スイッチング素子が接触する領域を冷却するスイッチング素子冷却部と、前記回転電機を冷却するための回転電機冷却部と、を備え、前記リアクトル冷却部が前記スイッチング素子冷却部に対して上流側に配置されると共に、前記回転電機冷却部が、前記リアクトル冷却部に対して上流側に配置され、前記冷媒流路は、前記リアクトル冷却部及び前記スイッチング素子冷却部が形成された前記冷却装置の流路面に取り付けられる平板状の離隔部材により２段に分離され、前記離隔部材の一方面側に前記リアクトル冷却部及び前記スイッチング素子冷却部が形成され、他方面側に前記回転電機冷却部が形成されている点にある。

この特徴構成によれば、冷却装置の冷却面におけるリアクトルが接触する領域のほぼ全体を、当該冷却面における昇圧用スイッチング素子及びインバータ用スイッチング素子が接触する領域よりも上流側で冷却することになるため、昇圧用スイッチング素子及びインバータ用スイッチング素子を冷却する前の比較的温度が低い冷媒を用いて、昇圧回路を構成するリアクトルにおける冷却面に接する面の全体をほぼ均等に冷却することができる。またこの際、リアクトルの発熱量は昇圧用スイッチング素子やインバータ用スイッチング素子と比べて少ないため、リアクトルを冷却した後の冷媒であっても温度はあまり高くなっておらず、よって、昇圧用スイッチング素子及びインバータ用スイッチング素子も適切に冷却することができる。また、この構成によれば、冷却装置が回転電機を備えた駆動装置のケースと一体的に設けられる場合において、リアクトル、昇圧用スイッチング素子、及びインバータ用スイッチング素子を冷却するのと同じ冷媒流路により、回転電機の冷却も行うことができる。この際、回転電機冷却部がリアクトル冷却部に対して上流側に設けられるため、温度の低い冷媒により回転電機を適切に冷却することが可能となる。さらには、この構成によれば、冷却装置に設けられた冷媒流路を離隔部材により２段に分離することによって、リアクトル冷却部及びスイッチング素子冷却部と回転電機冷却部とが形成される。したがって、冷却装置に、リアクトル冷却部及びスイッチング素子冷却部と回転電機冷却部とを、簡易な構成でコンパクトに形成することができる。

ここで、前記リアクトル冷却部及び前記スイッチング素子冷却部は、それぞれに冷却フィンを備え、前記リアクトル冷却部における冷却フィンの配置密度は、前記スイッチング素子冷却部における冷却フィンの配置密度よりも低い構成とすると好適である。

上記のとおり、リアクトル冷却部はスイッチング素子冷却部よりも上流側に配置されるためにリアクトル冷却部内の冷媒の温度はスイッチング素子冷却部内の冷媒の温度よりも低く、また、リアクトルの発熱量はスイッチング素子よりも少ない。したがって、リアクトル冷却部の冷却フィンの配置密度が、スイッチング素子冷却部の冷却フィンの配置密度に比べて低くても、リアクトルを適切に冷却することが可能である。すなわち、この構成によれば、各冷却部における冷媒の温度と、各冷却部における冷却対象の発熱量とに応じて、各冷却部に設けられる冷却フィンの配置密度が適切に設定され、リアクトル、昇圧用スイッチング素子、及びインバータ用スイッチング素子のそれぞれを、適切に冷却することができる。更に、この構成によれば、冷媒流路の上流側で冷却フィンの配置密度を低くしているため、冷媒流路の全体での流路抵抗を小さく抑えることができる。よって、冷媒を循環させるためのポンプの小型化を図ることも可能となる。

また、前記リアクトル冷却部と前記スイッチング素子冷却部とは、連通口により連通され、前記リアクトル冷却部は、冷媒が流入する冷媒流入口に隣接する位置に、前記冷媒流入口から前記連通口へ向かう直線的な冷媒の流れを妨げる堰を備える構成とすると好適である。

この構成によれば、堰によって冷媒流入口からスイッチング素子冷却部への連通口に向かう直線的な冷媒の流れを妨げることができるので、冷媒流入口から流入した冷媒を、リアクトル冷却部の全体に均等に近い状態で行き渡らせることが可能となる。したがって、リアクトルにおける冷却面に接する面の全体をより均等に冷却することが可能となる。

また、前記リアクトル冷却部は、前記堰により分けられた冷媒の流れを、前記連通口へ向かう方向に集約させる略放射状の冷却フィンを備える構成とすると好適である。

この構成によれば、堰により分けられた後の冷媒の流れを、略放射状の冷却フィンにより、スイッチング素子冷却部への連通口へ向かう方向に集約させる流れに規制することができる。これにより、冷媒流入口から流入した冷媒をリアクトル冷却部の全体に均等に近い状態で行き渡らせつつ、スイッチング素子冷却部への連通口へ向けて円滑に流すことが可能となる。したがって、リアクトルにおける冷却面に接する面の全体をより均等に冷却しつつ、リアクトル冷却部の流路抵抗を小さく抑えることができる。

また、前記リアクトル冷却部と前記スイッチング素子冷却部とは、連通口により連通され、前記スイッチング素子冷却部は、前記連通口から冷媒流出口までの間に複数回屈曲して蛇行する冷媒の流れを形成する蛇行形状の冷却フィンを備える構成とすると好適である。

この構成によれば、スイッチング素子冷却部の冷却フィンの配置密度を高くしつつ、流路の分岐を少なくしてスイッチング素子冷却部の流路抵抗の増大を抑えることが可能となる。したがって、リアクトルよりも発熱量が多く、また、リアクトルよりも下流側で冷却されるスイッチング素子を適切に冷却することができる。

また、前記スイッチング素子冷却部は、前記冷却面における前記昇圧用スイッチング素子又は前記インバータ用スイッチング素子のそれぞれの位置に対応する領域の配置密度が、その他の領域よりも高くなるように配置された冷却フィンを備える構成とすると好適である。

この構成によれば、発熱量が多いインバータ用スイッチング素子及び昇圧用スイッチング素子のそれぞれをより効率的に冷却することができる。また、インバータ用スイッチング素子及び昇圧用スイッチング素子が配置されていない領域の冷却フィンの配置密度を低くしたことにより、スイッチング素子冷却部の全体での流路抵抗を小さく抑えることができる。

また、前記インバータ用スイッチング素子は第１スイッチング素子モジュールに内蔵され、昇圧用スイッチング素子は第２スイッチング素子モジュールに内蔵されるとともに、前記第１スイッチング素子モジュール及び前記第２スイッチング素子モジュールが前記冷却面に接触するように配置され、前記冷却装置は、前記冷却面における前記第１スイッチング素子モジュールと前記第２スイッチング素子モジュールとの間に、補強用のリブを備え、前記その他の領域には、前記リブの位置に対応する領域が含まれる構成とすると好適である。

この構成によれば、第１スイッチング素子モジュールと第２スイッチング素子モジュールとの間に、発熱しない補強用のリブが設けられている場合において、冷却の程度が低くても良いリブの位置に対応する領域の冷却フィンの配置密度を低くすることができる。したがって、各スイッチング素子モジュールを適切に冷却しながら、スイッチング素子冷却部の全体での流路抵抗を小さく抑えることができる。

また、前記インバータ回路は、出力が異なる２つの回転電機のそれぞれに電力を供給する２つのインバータ回路を有し、出力が大きい方の回転電機に電力を供給するインバータ回路を構成するインバータ用スイッチング素子は、前記第１スイッチング素子モジュールに内蔵され、出力が小さい方の回転電機に電力を供給するインバータ回路を構成するインバータ用スイッチング素子は、前記第２スイッチング素子モジュールに内蔵された構成とすると好適である。

なお、本願では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。

この構成によれば、出力が異なる２つの回転電機のそれぞれに電力を供給する２つのインバータ回路を有する場合において、出力が小さい方の回転電機に電力を供給するインバータ回路を構成するために、出力が大きい方の回転電機に電力を供給するものよりも狭い配置領域に配置可能な方のインバータ用スイッチング素子が、昇圧用スイッチング素子と共に第２スイッチング素子モジュールに内蔵されることになる。一方、出力が大きい方の回転電機に電力を供給するインバータ回路を構成するために、広い配置領域が必要となる方のインバータ用スイッチング素子は、第１スイッチング素子モジュールに内蔵される。したがって、回転電機の出力に応じて素子の配置領域の広さが異なるインバータ用スイッチング素子を、その配置領域の大きさに応じて適切にモジュール化することができる。

また、前記回転電機冷却部は冷却フィンを備え、前記回転電機冷却部における冷却フィンの配置密度は、前記リアクトル冷却部が備える冷却フィンの配置密度よりも低い構成とすると好適である。

この構成によれば、温度の低い冷媒を用いて回転電機冷却部による冷却を行うことにより、回転電機冷却部の冷却フィンの配置密度をリアクトル冷却部よりも低くしても回転電機を適切に冷却することができる。そして、回転電機冷却部の冷却フィンの配置密度をリアクトル冷却部よりも低くしたことにより、回転電機冷却部の流路抵抗を小さく抑えることができるので、冷媒流路の全体での流路抵抗も小さく抑えることができる。

また、前記回転電機冷却部は、前記回転電機を冷却する冷媒との熱交換部を備える構成とすると好適である。

この構成によれば、回転電機を冷却する冷媒を回転電機冷却部において冷却することにより、当該冷媒を介して回転電機を適切に冷却することができる。

以下に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明を、ハイブリッド車両用の駆動装置２が備えるモータＭ及びジェネレータＧを制御するインバータユニット１に適用した場合を例として説明する。図１は、本実施形態に係るインバータユニット１の分解斜視図であり、図２は、当該インバータユニット１からカバー３９を取り外した状態の斜視図である。図３は、本実施形態に係るインバータユニット１が一体的に取り付けられた駆動装置２をエンジン連結側から見た側面図であり、図４は、当該駆動装置２の軸方向展開断面図である。図５は、インバータユニット１の回路構成を示す模式図である。図６は、インバータユニット１の縦断面図である。図７は、冷却装置としてのケースフレーム１０内の部品配置を示す平面図である。図８及び図９は、ケースフレーム１０に設けられた冷媒流路１６の構成を示す図である。図１０は、冷媒流路１６と、リアクトル４３、昇圧用スイッチング素子８及びインバータ用スイッチング素子６、７との位置関係を説明するための説明図である。
１．駆動装置の構成
まず、本実施形態に係るインバータユニット１による制御対象であるモータＭ及びジェネレータＧを備えたハイブリッド車両用の駆動装置２の構成について説明する。図４に示すように、この駆動装置２は、第１軸Ａ１上に配置されたジェネレータＧ及び動力分配装置としての遊星歯車機構Ｐと、第２軸Ａ２上に配置されたモータＭと、第４軸Ａ４上に配置されたディファレンシャル装置Ｄとを主要な構成として備えている。また、第３軸Ａ３上には、遊星歯車機構Ｐの出力回転要素及びモータＭをディファレンシャル装置Ｄに駆動連結するカウンタギヤ機構Ｔが配置されている。ここで、遊星歯車機構Ｐは、シングルピニオン式遊星歯車機構となっており、サンギヤｓはジェネレータＧに連結され、キャリアｃは第１軸Ａ１上に配置されたダンパ６１を介してエンジンの出力軸６２に連結され、リングギヤｒは出力回転要素とされ、カウンタギヤ機構Ｔに駆動連結されている。このような駆動装置２の各構成は、駆動装置ケース６０内に収容されている。ここでは、モータＭとジェネレータＧとは出力が異なっており、モータＭの方がジェネレータＧよりも出力が大きく設定されている。本実施形態においては、モータＭ及びジェネレータＧが、本発明における回転電機に相当する。

そして、このような駆動装置２の上部に、インバータユニット１が一体的に取り付けられている。具体的には、図３に示すように、インバータユニット１のケースフレーム１０の下端面１０ｄが、モータＭ及びジェネレータＧの外径にほぼ接するように設けられた駆動装置ケース６０の傾斜した上面６０ａに締結固定される。これにより、冷却装置としてのケースフレーム１０、更にはインバータユニット１が、駆動装置ケース６０と一体的に設けられている。このようにインバータユニット１が傾斜して駆動装置２に取り付けられることに合せて、インバータユニット１のカバー３９は、駆動装置２をエンジン連結側から見た側面視で、駆動装置ケース６０から離れるほど横幅（上面６０ａに平行な方向の長さ）が小さくなる略台形状に形成されており、インバータユニット１が駆動装置２に取り付けられた状態で、一方の側面が略水平となり、他方の側面が略垂直となるように形成されている。これにより、インバータユニット１が一体的に取り付けられた駆動装置２の全体が、上方及び側方（図３における右側方）に突出が少ない小型の外形となっている。

また、図４に示すように、インバータユニット１と駆動装置２との接合部には、インバータユニット１が備える発熱部品や駆動装置２が備えるモータＭ及びジェネレータＧ等を冷却するための冷却構造が設けられている。図６にも示すように、この冷却構造は、駆動装置２の内部を循環する作動油（回転電機を冷却する冷媒の一例）が流れる作動油流路６５と、冷却水や冷却液等の冷媒が流れる冷媒流路１６とを有し、これらの間で熱交換を行う構成となっている。ここで、作動油流路６５は、駆動装置ケース６０の上面にフィン６３を有する空間として形成され、その開口面を覆うように伝熱壁６４が取り付けられている。伝熱壁６４は、両面に伝熱フィンを備え、作動油流路６５内の作動油と、冷媒流路１６内の冷媒との間で熱交換を行う。また、冷媒流路１６は、ケースフレーム１０の底部１１の流路面１３（図示の例では底部１１の下面）に取り付けられる平板状の離隔部材１５により上下２段に分離され、離隔部材１５のケースフレーム１０側が上段冷媒流路１６Ａ、離隔部材１５の駆動装置ケース６０側が下段冷媒流路１６Ｂとされている。ここで、上段側冷媒流路１６は、ケースフレーム１０の底部１１の流路面１３側に一体的に形成された冷却フィン８２（７２）間の空間として形成されており、その空間の開口面を覆うように離隔部材１５が取り付けられている。また、下段冷媒流路１６Ｂは、離隔部材１５と伝熱壁６４との間及びその周囲の空間として形成されている。本実施形態においては、上段冷媒流路１６Ａにリアクトル冷却部７１とスイッチング素子冷却部８１（図８参照）が含まれ、下段冷媒流路１６Ｂに回転電機冷却部９１が含まれている。この冷媒流路１６の構成については、後で詳細に説明する。

駆動装置２の内部を循環して高温になった作動油は、作動油流路６５内において、下段側冷媒流路１６Ｂ（回転電機冷却部９１）を流れる冷媒との間で伝熱壁６４を介して熱交換を行い、冷却される。このように冷却された作動油は、駆動装置２の内部のモータＭ及びジェネレータＧに供給され、これらを冷却する。また、後述するように、インバータ用スイッチング素子６、７及び昇圧用スイッチング素子８を内蔵するスイッチング素子モジュール３１、３２は、大電流が流れるため発熱量が多い。更に、リアクトル４３も、スイッチング素子モジュール３１、３２に比べれば少ないが、比較的発熱量が多い。したがって、冷却装置としてのケースフレーム１０は、これらを発熱部品として冷却する構造となっている。そのため、スイッチング素子モジュール３１、３２及びリアクトル４３は、ケースフレーム１０の底部１１の冷却面１２（図示の例では底部１１の上面）に接するように配置されている。そして、ケースフレーム１０の底部１１の流路面１３側に一体的に形成された冷却フィン８２（７２）を介して上段冷媒流路１６Ａを流れる冷媒との間で熱交換を行い、冷却される。このような熱交換を行うために、冷却フィン８２（７２）を備えたケースフレーム１０や伝熱壁６４は、アルミニウム等の熱伝導性材料で構成されていると好適である。一方、離隔部材１５は、上段側冷媒流路１６Ａと下段側冷媒流路１６Ｂとの間の熱交換を抑制するために、低熱伝導性材料で構成されていると好適である。
２．インバータユニットの全体の概略構造
次に、インバータユニット１の全体の概略構造について説明する。なお、以下の説明においては、特に断らない限り、「上」というときはインバータユニット１のカバー３９側（図１、図２、図４、及び図６における上側）を指し、「下」というときはインバータユニット１のケースフレーム１０側（図１、図２、図４、及び図６における下側）を指すものとする。図１及び図２に示すように、このインバータユニット１は、電気回路を構成する回路構成部品として、電源電圧を昇圧する昇圧回路４を構成するリアクトル４３と、昇圧回路４により昇圧された電源電圧が供給され、モータＭを駆動（制御）するためのインバータ回路３を構成する第１インバータ用スイッチング素子６を内蔵する第１スイッチング素子モジュール３１と、ジェネレータＧを駆動（制御）するためのインバータ回路３を構成する第２インバータ用スイッチング素子７及び昇圧回路を構成する昇圧用スイッチング素子８を内蔵する第２スイッチング素子モジュール３２と、を備えている。また、このインバータユニット１は、リアクトル４３及び昇圧用スイッチング素子８とともに昇圧回路４を構成する昇圧用コンデンサ４２と、インバータ回路３を制御する制御基板３３と、インバータ回路３の入力電源を平滑する平滑コンデンサ３４と、電源ノイズを除去するためのノイズフィルタ３５と、を備えている。そして、インバータユニット１は、これらの回路構成部品を支持するために、ケースフレーム１０及び支持ブラケット２０を備えている。

ここで、ケースフレーム１０は、底部１１（図４参照）と、この底部１１の周縁部を囲むように立設された周壁部１０ｂとを有し、支持ブラケット２０側となる上面が開口した箱状とされている。このケースフレーム１０は、アルミニウム等の金属材料で構成され、ダイカスト等により製造される。ここでは、底部１１は、平面形状が略矩形状とされており、ケースフレーム１０は、上面が開口した略直方体形状の箱状とされている。なお、周壁部１０ｂの外周面には、ケースフレーム１０の放熱性を高め、軽量化及び高剛性化を図るために複数のリブが形成されている。そして、このケースフレーム１０内には、第１スイッチング素子モジュール３１、第２スイッチング素子モジュール３２、及びリアクトル４３が収納されて固定されている。この際、第１スイッチング素子モジュール３１、第２スイッチング素子モジュール３２、及びリアクトル４３は、底部１１の内面（上面）で構成される冷却面１２に接するように配置されている（図４、図６参照）。更に、ケースフレーム１０内には、第１スイッチング素子モジュール３１からモータＭへ流れる電流の大きさを検出する第１電流センサ４４、及び第２スイッチング素子モジュール３２からジェネレータＧへ流れる電流の大きさを検出する第２電流センサ４５も収納されている。また、ケースフレーム１０には、支持ブラケット２０を取り付けるための載置取付部１０ｃが周壁部１０ｂの内周面に沿って複数設けられており、この載置取付部１０ｃに支持ブラケット２０が締結固定され、支持されている。

支持ブラケット２０は、ケースフレーム１０側となる下面に開口する開口部２２（図４及び図６参照）と、略平板状の底部２３と、この底部２３の周縁部を囲むように立設された周壁部２４とを有する第１の箱状部２１を有している。この支持ブラケット２０は、アルミニウム等の金属材料で構成され、ダイカスト等により製造される。そして、支持ブラケット２０の第１の箱状部２１の内部に平滑コンデンサ３４が収容されて固定されている。平滑コンデンサ３４は略直方体形状とされており、第１の箱状部２１に収容された状態で開口部２２から外側に突出する接続端子３４ａを備えている。一方、この第１の箱状部２１底部２３の外面２３ａに制御基板３３が固定されている。これにより、支持ブラケット２０における平滑コンデンサ３４が固定された面とは反対側の面に、制御基板３３が固定されることになる。また、支持ブラケット２０は、第１の箱状部２１に隣接して第１の箱状部２１とは反対側となる上面に開口する第２の箱状部２６を有している。この第２の箱状部２６の内部に昇圧用コンデンサ４２が収容されて固定されている。更に、支持ブラケット２０における、昇圧用コンデンサ４２に対して第１の箱状部２１とは反対側にノイズフィルタ３５が固定されている。

また、支持ブラケット２０には、制御基板３３に隣接して、支持ブラケット２０の長手方向一方側に第１配線ブラケット３６が固定され、他方側に第２配線ブラケット３７が固定されている。そして、これらの第１配線ブラケット３６及び第２配線ブラケット３７のそれぞれの上面には、制御基板３３に接続されるケーブル３８がクランプ部材５８を用いて固定されている。また、スイッチング素子モジュール３１、３２、平滑コンデンサ３４、昇圧用コンデンサ４２、リアクトル４３、電流センサ４４、４５等は、後述する電気回路（図５参照）を構成すべく、各部品の所定の端子間をつなぐ複数のバスバー４６により電気的に接続されている。

カバー３９は、ケースフレーム１０の上面、具体的には周壁部１０ｂの上端面に固定される。これにより、ケースフレーム１０及びカバー３９により覆われる内部空間を液密構造とし、ケースフレーム１０内及び支持ブラケット２０に固定される各部材を保護することができる構成となっている。なお、カバー３９のケースフレーム１０への固定は、周壁部１０ｂの上端面に沿って設けられた複数のボルト孔に対して、カバー３９の下端に形成されたフランジ状の周縁部３９ａに設けられた締結孔を挿通した締結部材としてのボルトが締結固定されることにより行われる。
３．インバータユニットの電気回路の構成
次に、インバータユニット１の電気回路の構成について説明する。このインバータユニット１は、駆動装置２が備えるモータＭ及びジェネレータＧを制御する。ここで、モータＭ及びジェネレータＧは、三相交流により駆動される回転電機である。図５に示すように、インバータユニット１は、電気回路を構成する回路構成部品として、第１スイッチング素子モジュール３１、第２スイッチング素子モジュール３２、制御基板３３、平滑コンデンサ３４、ノイズフィルタ３５、放電抵抗５５、昇圧用コンデンサ４２、リアクトル４３、第１電流センサ４４、及び第２電流センサ４５を備えている。このインバータユニット１には、電源としてのバッテリ５０が接続されている。ノイズフィルタ３５は、詳細な構成についての説明を省略するが、バッテリ５０の電源ノイズを除去する機能を果たす。そして、インバータユニット１は、バッテリ５０の電圧を昇圧するとともに、バッテリ５０の直流を、所定周波数の３相交流に変換してモータＭに供給し、モータＭの駆動状態を制御する。また、インバータユニット１は、ジェネレータＧの駆動状態を制御し、ジェネレータＧにより発電された交流を、直流に変換してバッテリ５０に供給することにより蓄電し、或いは直流に変換した後で更に所定周波数の三相交流に変換してモータＭに供給する。なお、モータＭはモータ回転センサ４８を備え、ジェネレータＧはジェネレータ回転センサ４９を備えており、それぞれの回転速度の検出値を表す信号を制御基板３３に出力するように構成されている。

第１スイッチング素子モジュール３１は、モータＭに電力を供給して当該モータＭを駆動するための第１スイッチングユニット５１、及び第１制御回路５３を内蔵している。第１スイッチング素子モジュール３１は、第１スイッチングユニット５１及び第１制御回路５３を構成する素子や基板、及びそれらと外部とを接続するための端子等を樹脂により一体成形して構成されている。第２スイッチング素子モジュール３２は、電源電圧を昇圧するための昇圧用スイッチングユニット４１、ジェネレータＧに電力を供給して当該ジェネレータＧを駆動するための第２スイッチングユニット５２、及び第２制御回路５４を内蔵している。第２スイッチング素子モジュール３２は、昇圧用スイッチングユニット４１、第２スイッチングユニット５２、及び第２制御回路５４を構成する素子や基板、及びそれらと外部とを接続するための端子等を樹脂により一体成形して構成されている。本実施形態においては、第１スイッチングユニット５１及び第２スイッチングユニット５２のそれぞれにより、インバータ回路３が構成されている。なお、本実施形態の説明において、単に「インバータ回路３」というときには、これら２つのインバータ回路３を総称するものとする。

第１スイッチングユニット５１は、第１インバータ用スイッチング素子６として、直列に接続された一組の第１上アーム素子６Ａと第１下アーム素子６Ｂとを備えており、ここでは、モータＭの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のそれぞれについて２組４個の第１インバータ用スイッチング素子６を備えている。本実施形態においては、モータＭの方がジェネレータＧよりも出力が大きく設定されていることから、第１インバータ用スイッチング素子６は、各相について２組ずつの構成とされている。したがって、第１インバータ用スイッチング素子６の配置領域は、ジェネレータＧを駆動するための第２インバータ用スイッチング素子７の配置領域よりも広い領域が必要となる。また、本実施形態においては、これらの第１インバータ用スイッチング素子６として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いる。各組の第１上アーム素子６Ａのエミッタと第１下アーム素子６Ｂのコレクタとが、モータＭの図示しない各相のコイルにそれぞれ接続されている。また、各第１上アーム素子６Ａのコレクタは、後述する昇圧回路４による昇圧後の電力が供給される高圧電源ラインＬｈに接続され、各第１下アーム素子６Ｂのエミッタは、バッテリ５０の負極端子につながるグランドラインＬｇに接続されている。また、各第１インバータ用スイッチング素子６には、フリーホイールダイオード５６が並列接続されており、これらのフリーホイールダイオード５６も第１スイッチングユニット５１に含まれている。なお、第１インバータ用スイッチング素子６としては、ＩＧＢＴの他に、バイポーラ型、電界効果型、ＭＯＳ型など種々の構造のパワートランジスタを用いることができる。

第１スイッチングユニット５１は、第１制御回路５３を介して制御基板３３と電気的に接続されている。そして、複数の第１インバータ用スイッチング素子６が、制御基板３３に含まれるモータ・コントロール・ユニットＭＣＵから出力されるモータ用ゲート信号に従って動作することにより、昇圧回路４による昇圧後の直流電力を、所定の周波数及び電流値の３相交流電力に変換してモータＭに供給する。これにより、モータＭは所定の出力トルク及び回転速度で駆動される。第１スイッチングユニット５１とモータＭの各相のコイルとの間の通電量は、第１スイッチングユニット５１とモータＭとの間に設けられた第１電流センサ４４により検出される。第１電流センサ４４の検出値は、制御基板３３に含まれるモータ・コントロール・ユニットＭＣＵに送られる。

第２スイッチングユニット５２は、第２インバータ用スイッチング素子７として、直列に接続された一組の第２上アーム素子７Ａと第２下アーム素子７Ｂとを備えており、ここでは、ジェネレータＧの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のそれぞれについて１組２個の第２インバータ用スイッチング素子７を備えている。本実施形態においては、ジェネレータＧの方がモータＭよりも出力が小さく設定されていることから、第２インバータ用スイッチング素子７は、第１インバータ用スイッチング素子６とは異なり、各相について１組ずつの構成とされている。したがって、第２インバータ用スイッチング素子７の配置領域は、第１インバータ用スイッチング素子６の配置領域よりも狭い領域に配置可能である。したがって、本実施形態においては、第２インバータ用スイッチング素子を、昇圧用スイッチング素子８と共に一つのモジュール（第２スイッチング素子モジュール３２）に一体化した構成としている。また、本実施形態においては、これらの第２インバータ用スイッチング素子７として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いる。各組の第２上アーム素子７Ａのエミッタと第２下アーム素子７Ｂのコレクタとが、ジェネレータＧの図示しない各相のコイルにそれぞれ接続されている。また、各第２上アーム素子７Ａのコレクタは高圧電源ラインＬｈに接続され、各第２下アーム素子７Ｂのエミッタは、バッテリ５０の負極端子につながるグランドラインＬｇに接続されている。また、各第２インバータ用スイッチング素子７には、フリーホイールダイオード５７が並列接続されており、これらのフリーホイールダイオード５７も第２スイッチングユニット５２に含まれている。なお、第２インバータ用スイッチング素子７としては、ＩＧＢＴの他に、バイポーラ型、電界効果型、ＭＯＳ型など種々の構造のパワートランジスタを用いることができる。

第２スイッチングユニット５２は、第２制御回路５４を介して制御基板３３と電気的に接続されている。そして、第２スイッチングユニット５２は、複数の第２インバータ用スイッチング素子７が、制御基板３３に含まれるジェネレータ・コントロール・ユニットＧＣＵから出力されるジェネレータ用ゲート信号に従って動作することにより、ジェネレータＧにより発電された３相交流電力を、直流電力に変換してバッテリ５０又は第１スイッチングユニット５１に供給する。この際、第２スイッチングユニット５２は、ジェネレータＧの各相のコイルを流れる電流値を制御することにより、ジェネレータＧの回転速度及び出力トルクを制御する。第２スイッチングユニット５２とジェネレータＧの各相のコイルとの間の通電量は、第２スイッチングユニット５２とジェネレータＧとの間に設けられた第２電流センサ４５により検出される。第２電流センサ４５の検出値は、制御基板３３に含まれるジェネレータ・コントロール・ユニットＧＣＵに送られる。

昇圧用スイッチングユニット４１は、昇圧用スイッチング素子８として、直列に接続された一組の昇圧用上アーム素子８Ａと昇圧用下アーム素子８Ｂとを備えており、ここでは、２組４個の昇圧用スイッチング素子８を備えている。本実施形態においては、これらの昇圧用スイッチング素子８として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いる。各組の昇圧用上アーム素子８Ａのエミッタと昇圧用下アーム素子８Ｂのコレクタとが、リアクトル４３を介してバッテリ５０の正極端子に接続されている。また、各昇圧用上アーム素子８Ａのコレクタは、昇圧回路４による昇圧後の電力が供給される高圧電源ラインＬｈに接続され、各昇圧用下アーム素子８Ｂのエミッタは、バッテリ５０の負極端子につながるグランドラインＬｇに接続されている。また、各昇圧用スイッチング素子８には、フリーホイールダイオード４７が並列接続されており、これらのフリーホイールダイオード４７も昇圧用スイッチングユニット４１に含まれている。なお、昇圧用スイッチング素子８としては、ＩＧＢＴの他に、バイポーラ型、電界効果型、ＭＯＳ型など種々の構造のパワートランジスタを用いることができる。

昇圧用スイッチングユニット４１は、第２制御回路５４を介して制御基板３３と電気的に接続されている。そして、昇圧用スイッチングユニット４１は、複数の昇圧用スイッチング素子８が、制御基板３３に含まれるトランスアクスル・コントロール・ユニットＴＣＵから出力される昇圧用ゲート信号に従って動作することにより、バッテリ５０の電圧を所定電圧に昇圧して第１スイッチングユニット５１に供給する。一方、ジェネレータＧから電力を受ける場合には、複数の昇圧用スイッチング素子８が、ジェネレータＧにより発電された電圧を所定電圧まで降圧してバッテリ５０に供給する。昇圧用コンデンサ４２は、ノイズフィルタ３５を介してバッテリ５０に並列に接続されている。この昇圧用コンデンサ４２は、バッテリ５０の電圧を平滑化し、当該平滑化した直流電圧を昇圧用スイッチングユニット４１へ供給する機能を果たす。したがって、昇圧用スイッチング素子８を含む昇圧用スイッチングユニット４１、昇圧用コンデンサ４２、及びリアクトル４３により、昇圧回路４が構成されている。

平滑コンデンサ３４は、昇圧回路４による昇圧後の電力が供給される高圧電源ラインＬｈとバッテリ５０の負極端子につながるグランドラインＬｇとの間に接続されている。この平滑コンデンサ３４は、昇圧回路４による昇圧後の直流電圧を平滑化し、当該平滑化した直流電圧を主に第１スイッチングユニット５１へ供給する機能を果たす。この平滑コンデンサ３４には、放電抵抗５５が並列接続されている。この放電抵抗５５は、電源オフ時等に平滑コンデンサ３４に蓄えられた電荷を放電する機能を果たす。

制御基板３３は、少なくともインバータ回路３を制御するための制御回路が形成された基板であり、本実施形態においては、インバータ回路３としての第１スイッチングユニット５１及び第２スイッチングユニット５２に加えて、昇圧用スイッチングユニット４１も制御する制御回路が形成されている。これにより、制御基板３３は、駆動装置２の全体を制御する。この制御基板３３は、機能毎のユニットに分けて考えると、トランスアクスル・コントロール・ユニットＴＣＵ、モータ・コントロール・ユニットＭＣＵ、及びジェネレータ・コントロール・ユニットＧＣＵを含んでいる。トランスアクスル・コントロール・ユニットＴＣＵは、駆動装置２の全体を制御するための制御ユニットである。ここでは、トランスアクスル・コントロール・ユニットＴＣＵには、第１制御回路５３を介して昇圧回路４による昇圧前の電源電圧（昇圧前電圧）の検出値、及び昇圧後の電圧（昇圧後電圧）の検出値が入力される。また、トランスアクスル・コントロール・ユニットＴＣＵは、ＣＡＮ（コントローラー・エリア・ネットワーク）等の通信手段を介して、駆動装置２を備える車両側の制御装置との間で、例えば、アクセル操作量、ブレーキ操作量、車速等の各種情報の受け渡しを行う。トランスアクスル・コントロール・ユニットＴＣＵは、これらの情報に基づいて、モータ・コントロール・ユニットＭＣＵ及びジェネレータ・コントロール・ユニットＧＣＵのそれぞれに対する動作指令を生成し、出力する。また、トランスアクスル・コントロール・ユニットＴＣＵは、昇圧用スイッチングユニット４１の各昇圧用スイッチング素子８を駆動する駆動信号としての昇圧用ゲート信号を生成し、第２制御回路５４へ出力する。

トランスアクスル・コントロール・ユニットＴＣＵから、モータ・コントロール・ユニットＭＣＵ及びジェネレータ・コントロール・ユニットＧＣＵに対して出力される動作指令は、モータＭ及びジェネレータＧの回転速度や出力トルクの指令値である。また、モータ・コントロール・ユニットＭＣＵには、第１電流センサ４４により検出された第１スイッチングユニット５１とモータＭの各相のコイルとの間の通電量の検出値、及びモータ回転センサ４８により検出されたモータＭの回転速度の検出値が入力される。モータ・コントロール・ユニットＭＣＵは、これらの検出値と、トランスアクスル・コントロール・ユニットＴＣＵからの動作指令とに基づいて、第１スイッチングユニット５１の各第１インバータ用スイッチング素子６を駆動する駆動信号としてのモータ用ゲート信号を生成し、第１制御回路５３へ出力する。また、ジェネレータ・コントロール・ユニットＧＣＵにも同様に、第２電流センサ４５により検出された第２スイッチングユニット５２とジェネレータＧの各相のコイルとの間の通電量の検出値、及びジェネレータ回転センサ４９により検出されたジェネレータＧの回転速度の検出値が入力される。ジェネレータ・コントロール・ユニットＧＣＵは、これらの検出値と、トランスアクスル・コントロール・ユニットＴＣＵからの動作指令に基づいて、第２スイッチングユニット５２の各第２インバータ用スイッチング素子７を駆動する駆動信号としてのジェネレータ用ゲート信号を生成し、第２制御回路５４へ出力する。
４．インバータユニットの要部の詳細構造
次に、本実施形態に係るインバータユニット１の要部の詳細な構造について、図６〜図１０に基づいて説明する。このインバータユニット１は、リアクトル４３、昇圧用スイッチング素子８及びインバータ用スイッチング素子６、７が接触する冷却面１２に沿って冷媒を流す冷媒流路１６が設けられた冷却装置としてのケースフレーム１０を備えている。上記のとおり、本実施形態においては、第１インバータ用スイッチング素子６は第１スイッチング素子モジュール３１に内蔵され、第２インバータ用スイッチング素子７及び昇圧用スイッチング素子８は内蔵する第２スイッチング素子モジュール３２に内蔵されている。すなわち、本実施形態においては、昇圧用スイッチング素子８及びインバータ用スイッチング素子６、７は、それらを内蔵する第１スイッチング素子モジュール３１又は第２スイッチング素子モジュール３２として冷却面１２に接触する構成となっている。そして、冷媒流路１６は、冷却面１２におけるリアクトル４３が接触する領域を冷却するリアクトル冷却部７１と、冷却面１２における第１スイッチング素子モジュール３１及び第２スイッチング素子モジュール３２が接触する領域を冷却するスイッチング素子冷却部８１と、を備え、リアクトル冷却部７１がスイッチング素子冷却部８１に対して上流側に配置されている。また、上記のとおり、ケースフレーム１０は、駆動装置ケース６０と一体的に設けられており、冷媒流路１６は、モータＭ及びジェネレータＧを冷却するための回転電機冷却部９１を、リアクトル冷却部７１に対して上流側に備えている。以下、冷却装置としてのケースフレーム１０及びその周辺の構成について詳細に説明する。

図１及び図６に示すように、ケースフレーム１０は、平面形状が略矩形状とされた底部１１と、この底部１１の周縁部を囲むように立設された周壁部１０ｂとを有する、上面が開口した略直方体形状の箱状とされている。そして、このケースフレーム１０の底部１１の内面（図６における上面）に接するように、第１スイッチング素子モジュール３１、第２スイッチング素子モジュール３２、及びリアクトル４３が配置されている（図７参照）。すなわち、本実施形態においては、このケースフレーム１０の底部１１の内面が、スイッチング素子モジュール３１、３２（昇圧用スイッチング素子８及びインバータ用スイッチング素子６、７）、及びリアクトル４３を冷却する冷却面１２となっている。

これらの冷却面１２により冷却される回路構成部品は、図７に示すように、ケースフレーム１０の冷却面１２上における、ケースフレーム１０の長手方向一方側（図７における左側）から長手方向他方側（図７における右側）へ向かって、リアクトル４３、第１スイッチング素子モジュール３１、及び第２スイッチング素子モジュール３２の順に配置されている。ここで、ケースフレーム１０の冷却面１２は、リアクトル４３が接触する領域であるリアクトル接触領域１２ａと、第１スイッチング素子モジュール３１が接触する領域である第１モジュール接触領域１２ｂと、第２スイッチング素子モジュール３２が接触する領域である第２モジュール接触領域１２ｃとに分けられる。リアクトル４３と第１スイッチング素子モジュール３１との間には第１リブ１１ａが設けられ、第１スイッチング素子モジュール３１と第２スイッチング素子モジュール３２との間には第２リブ１１ｂが設けられ、区画されているが、接触領域１２ａ〜１２ｃのそれぞれについては、ほぼ平面形状とされている。各リブ１１ａ、１１ｂは、ケースフレーム１０を幅方向に横断するように冷却面１２から立設され、ケースフレーム１０を補強する。また、リアクトル４３、第１スイッチング素子モジュール３１、及び第２スイッチング素子モジュール３２は、いずれも平面形状の各接触領域１２ａ〜１２ｃに広い面積で接触するように、冷却面１２との接触面（底面）が平面形状とされており、更に図示の例では、これらは、いずれも略直方体形状とされている。

なお、第１スイッチング素子モジュール３１及び第２スイッチング素子モジュール３２に対するケースフレーム１０の幅方向一方側（図７における下側）には、第１スイッチング素子モジュール３１に隣接して第１電流センサ４４が配置され、第２スイッチング素子モジュール３２に隣接して第２電流センサ４５が配置されている。

一方、図６に示すように、ケースフレーム１０の底部１１の冷却面１２とは反対側、すなわち底部１１の駆動装置２側である外面側（図６における下面側）には、冷媒が流れる冷媒流路１６が設けられている。すなわち、本実施形態においては、このケースフレーム１０の底部１１の外面が、冷媒流路１６が設けられる流路面１３となっている。ケースフレーム１０の底部１１の流路面１３には、後述するように、リアクトル冷却部７１及びスイッチング素子冷却部８１の冷却フィン７２、８２が設けられている。そして、上記のとおり、冷媒流路１６は、この流路面１３に取り付けられる平板状の離隔部材１５により上下２段に分離され、離隔部材１５のケースフレーム１０側（上面側）が上段冷媒流路１６Ａ、離隔部材１５の駆動装置ケース６０側（下面側）が下段冷媒流路１６Ｂとされている。そして、本実施形態においては、上段冷媒流路１６Ａにリアクトル冷却部７１とスイッチング素子冷却部８１（図８参照）が含まれ、下段冷媒流路１６Ｂに回転電機冷却部９１が含まれている。これにより、離隔部材１５の一方面側にリアクトル冷却部７１及びスイッチング素子冷却部８１が形成され、他方面側に回転電機冷却部９１が形成されることになる。

なお、下段冷媒流路１６Ｂに対する駆動装置２側には、駆動装置ケース６０と伝熱壁６４とにより囲まれた作動油流路６５が設けられている。そして、この作動油流路６５には、駆動装置２の内部を循環する作動油が流れており、作動油流路６５内において、高温になった作動油と、下段側冷媒流路１６Ｂ内の回転電機冷却部９１を流れる冷媒とが伝熱壁６４を介して熱交換を行い、作動油が冷却される。このように作動油が冷却されることにより、駆動装置２のモータＭ及びジェネレータＧが冷却される。よって、本実施形態においては、この伝熱壁６４が、本発明における熱交換部に相当する。

図８は、リアクトル冷却部７１及びスイッチング素子冷却部８１を含む上段冷媒流路１６Ａの構成を示す平面図であり、ケースフレーム１０の底面図に相当する。また、図１０は、リアクトル冷却部７１及びスイッチング素子冷却部８１と、リアクトル接触領域１２ａ、第１モジュール接触領域１２ｂ、及び第２モジュール接触領域１２ｃとの位置関係を示す説明図である。この図１０に示す破線は、流路面１３の裏側（冷却面１２側）における、冷却面１２の各接触領域１２ａ〜１２ｃに接するリアクトル４３、第１スイッチング素子モジュール３１及び第２スイッチング素子モジュール３２の外形を示している。また、第１スイッチング素子モジュール３１及び第２スイッチング素子モジュール３２を示す破線内に配置された実線は、各スイッチング素子モジュール３１、３２に内蔵される第１インバータ用スイッチング素子６、第２インバータ用スイッチング素子７及び昇圧用スイッチング素子８の配置を示している。これらの図に示すように、リアクトル冷却部７１は、冷却面１２におけるリアクトル４３が接触する領域であるリアクトル接触領域１２ａの裏側（流路面１３側）設けられ、当該リアクトル接触領域１２ａを冷却する冷却部である。また、スイッチング素子冷却部８１は、冷却面１２における第１スイッチング素子モジュール３１が接触する領域である第１モジュール接触領域１２ｂ及び第２スイッチング素子モジュール３２が接触する領域である第２モジュール接触領域１２ｃの裏側（流路面１３）設けられ、当該第１モジュール接触領域１２ｂ及び第２モジュール接触領域１２ｃを冷却する冷却部である。

図８に示すように、リアクトル冷却部７１とスイッチング素子冷却部８１とは、冷媒の流れ方向との関係で、リアクトル冷却部７１がスイッチング素子冷却部８１に対して上流側に配置されている。そして、リアクトル冷却部７１とスイッチング素子冷却部８１とは、連通口１７により連通されている。すなわち、上段冷媒流路１６Ａに流入する冷媒は、離隔部材１５に設けられた冷媒流入口１８（図９参照）から、まずリアクトル冷却部７１に流入する。その後、リアクトル冷却部７１から連通口１７を介してスイッチング素子冷却部８１へ流入する。そして、スイッチング素子冷却部８１を通過した冷媒は、冷媒流出口１９からケースフレーム１０の外部へ流出する。リアクトル冷却部７１とスイッチング素子冷却部８１との位置関係を、このようにすることにより、第１スイッチング素子モジュール３１及び第２スイッチング素子モジュール３２を冷却する前の比較的温度が低い冷媒を用いて、リアクトル接触領域１２ａの全体をほぼ均等に冷却することができる。またこの際、リアクトル４３の発熱量は第１スイッチング素子モジュール３１や第２スイッチング素子モジュール３２と比べて少ないため、リアクトル４３を冷却した後の冷媒であっても温度はあまり高くなっていない。よって、第１スイッチング素子モジュール３１及び第２スイッチング素子モジュール３２もスイッチング素子冷却部８１により適切に冷却することができる。本実施形態においては、冷媒流出口１９は、ケースフレーム１０の周壁部１０ｂに設けられた出口側連結部６９に連通しており、この出口側連結部６９からインバータユニット１の外部に冷媒が排出される。

リアクトル冷却部７１は複数のリアクトル冷却フィン７２を備え、スイッチング素子冷却部８１は複数のスイッチング素子冷却フィン８２を備えている。これらの冷却フィン７２、８２は、いずれも、流路面１３における、最も冷却面１２側（上側）に位置する底面１３ａ（図６における最も高い位置の面）から駆動装置２側（下側）へ向けて立設するように設けられている。そして、図８からも明らかなように、リアクトル冷却フィン７２の配置密度が、スイッチング素子冷却フィン８２の配置密度よりも低くなるようにされている。ここで、冷却フィン７２、８２の配置密度は、例えば、各冷却部７１、８１における単位容積あたりの冷却フィン７２、８２の表面積として捉えることができる。リアクトル冷却フィン７２とスイッチング素子冷却フィン８２との配置密度の関係をこのようにすることにより、各冷却部７１、８１における冷媒の温度と、各冷却部７１、８１における冷却対象の発熱量とに応じて、各冷却部７１、８１に設けられる冷却フィン７２、８２の配置密度が適切に設定されることになるので、リアクトル４３、第１スイッチング素子モジュール３１及び第２スイッチング素子モジュール３２のそれぞれを、適切に冷却することができる。更に、この構成によれば、冷媒流路１６の上流側に位置するリアクトル冷却フィン７２の配置密度を低くしているため、冷媒流路１６の全体での流路抵抗を小さく抑えることができる。よって、冷媒流路１６に冷媒を循環させるためのポンプの小型化を図ることも可能となる。

リアクトル冷却部７１は、リアクトル接触領域１２ａに対応する、図８及び図１０に示す平面視で略台形状の空間として形成されている。また、リアクトル冷却部７１は、冷媒が流入する冷媒流入口１８に隣接する位置に、当該冷媒流入口１８から連通口１７へ向かう直線的な冷媒の流れを妨げる堰７３を備えている。図示の例では、堰７３は、流路面１３の底面１３ａから駆動装置２側（下側）へ向けて立設するように設けられた、図８に示す平面視で（ケースフレーム１０の底部１１と平行な方向の断面形状が）略四角形状の凸部として形成されている。そして、堰７３は、冷媒流入口１８に対向する２つの面が、冷媒流入口１８から連通口１７へ向かう直線的な冷媒の流れを妨げる堰面７３ａとなっている。これにより、図８に一点鎖線で示すように、冷媒流入口１８からリアクトル冷却部７１内に流入した冷媒を、堰面７３ａに沿う方向に流すことができる。よって、冷媒流入口１８から連通口１７へ向かう直線的な冷媒の流れを妨げ、リアクトル冷却部７１の全体に均等に近い状態で冷媒を行き渡らせることができる。したがって、リアクトル接触領域１２ａの全体をより均等に冷却することが可能となる。一方、堰７３の堰面７３ａの対辺となる、残りの２つ面は、堰面７３ａに沿った方向に分けられた冷媒の流れを、連通口１７へ向かう方向に収束させる収束面７３ｂとなっている。

リアクトル冷却フィン７２は、堰７３により分けられた冷媒の流れを、連通口１７へ向かう方向に集約させる略放射状となるように形成されている。ここでは、リアクトル冷却フィン７２は、図８に示す平面視で（ケースフレーム１０の底部１１と平行な方向の断面形状が）略放射状となるように形成されている。これにより、堰７３によって分けられた後の冷媒の流れを、リアクトル冷却フィン７２により、連通口１７へ向かう方向に集約させる流れに規制することができる。そのため、冷媒流入口１８から流入した冷媒を、リアクトル冷却部７１の全体に均等に近い状態で行き渡らせつつ、連通口１７へ向けて円滑に流すことが可能となる。したがって、リアクトル接触領域１２ａの全体をより均等に冷却しつつ、リアクトル冷却部７１の流路抵抗を小さく抑えることができる。なお、図示の例では、製造性を良くするために、各リアクトル冷却フィン７２を平面視で直線状としているが、例えば、平面視で円弧状等の曲線形状となるように形成してもよい。また、本実施形態においては、流路面１３の底面１３ａからの、リアクトル冷却フィン７２及び堰７３の高さは、流路面１３における、離隔部材１５が当接して取り付けられる取付面１３ｂよりも低く設定されている。具体的には、リアクトル冷却フィン７２及び堰７３は、流路面１３の底面１３ａからの高さが、取付面１３ｂに離隔部材１５を取り付けた状態で、当該離隔部材１５に対してわずかな隙間を有するように設定される。

スイッチング素子冷却部８１は、第１モジュール接触領域１２ｂ及び第２モジュール接触領域１２ｃの双方に対応する、図８に示す平面視で略長方形状の空間内に、蛇行して配置された帯状の流路として形成されている。このような蛇行した流路を形成すべく、スイッチング素子冷却部８１は、連通口１７から冷媒流出口１９までの間に複数回屈曲して蛇行する冷媒の流れを形成する蛇行形状のスイッチング素子冷却フィン８２を備えている。これにより、流路の分岐を少なくしてスイッチング素子冷却部８１の流路抵抗の増大を抑えつつ、スイッチング素子冷却フィン８２を高い密度で配置し、第１スイッチング素子モジュール３１及び第２スイッチング素子モジュール３２が接触する第１モジュール接触領域１２ｂ及び第２モジュール接触領域１２ｃとの熱交換を行うためのスイッチング素子冷却部８１の冷媒に接する表面積を広く確保することが可能となる。したがって、リアクトル４３よりも発熱量が多く、また、リアクトル４３よりも下流側で冷却されるスイッチング素子モジュール３１、３２を適切に冷却することができる。

本実施形態においては、スイッチング素子冷却部８１には、スイッチング素子冷却フィン８２として、放熱用の放熱フィン８２ａと、放熱及び流路規定用の流路規定フィン８２ｂとの２種類が設けられている。ここで、流路規定フィン８２は、流路面１３の底面１３ａからの高さが、離隔部材１５が当接して取り付けられる取付面１３ｂと同じに設定されており、流路規定フィン８２の先端部は離隔部材１５に当接する。一方、放熱フィン８２ａは、流路面１３の底面１３ａからの高さが流路規定フィン８２より低く設定され、取付面１３ｂに離隔部材１５を取り付けた状態で、当該離隔部材１５に対してわずかな隙間を有する。そして、流路規定フィン８２ｂにより、スイッチング素子冷却部８１の蛇行した流路が形成される。放熱フィン８２ａは、この流路規定フィン８２ｂにより形成された蛇行した流路の幅方向中央部に沿って配置され、当該蛇行した流路を幅方向に２つに分けている。

また、スイッチング素子冷却部８１は、当該冷却部内に、スイッチング素子冷却フィン８２の配置密度が他の部分に比べて低くなるようにされたフィン減少部８１ａを備えている。このフィン減少部８１ａは、冷却面１２における第２リブ１１ｂ（図７参照）の裏側（流路面１３側）に対応する領域の周辺に設定されている。ここでは、フィン減少部８１ａは、当該部分に放熱フィン８２ａが設けられず、流路規定フィン８２ｂのみが設けられることにより、スイッチング素子冷却フィン８２の配置密度を低くしている。図１０に示すように、第２リブ１１ｂが設けられる位置には、スイッチング素子モジュール３１、３２が配置されておらず、これらのスイッチング素子モジュール３１、３２に内蔵されるインバータ用スイッチング素子６、７、及び昇圧用スイッチング素子８も配置されていない。一方、インバータ用スイッチング素子６、７、及び昇圧用スイッチング素子８が配置されている領域には、放熱フィン８２ａと流路規定フィン８２の双方が設けられ、スイッチング素子冷却フィン８２の配置密度は高く設定されている。すなわち、スイッチング素子冷却フィン８２は、冷却面１２における昇圧用スイッチング素子８又はインバータ用スイッチング素子６、７のそれぞれの位置に対応する領域の配置密度が、その他の領域よりも高くなるように配置されている。このようなスイッチング素子冷却フィン８２の構成としたことにしたことにより、発熱量が多いインバータ用スイッチング素子６、７、及び昇圧用スイッチング素子８を、効率的に冷却することができる。また、インバータ用スイッチング素子６、７、及び昇圧用スイッチング素子８が配置されていない領域を、スイッチング素子冷却フィン８２の配置密度を低くしたフィン減少部８１ａとしたことにより、スイッチング素子冷却部８１の全体での流路抵抗を低減している。

また、図８に示すように、ケースフレーム１０の底部１１の流路面１３における、スイッチング素子冷却部８１の付近には、肉抜き用凹部１３ｃ及び温度センサ用凹部１３ｄが設けられている。ここでは、肉抜き用凹部１３ｃ及び温度センサ用凹部１３ｄは、スイッチング素子冷却部８１の蛇行した流路における、隣接する流路同士の間隔が広くなっている部分の取付面１３ｂに形成されている。本実施形態においては、図１０に示すように、ケースフレーム１０の幅方向に隣接する第１インバータ用スイッチング素子６同士の間隔に比べて、第２インバータ用スイッチング素子７と昇圧用スイッチング素子８との間隔の方が大きいことに合わせて、各スイッチング素子６〜８を均等に冷却すべく流路を配置した結果、第２インバータ用スイッチング素子７と昇圧用スイッチング素子８の間に対応する部分における、スイッチング素子冷却部８１の隣接する流路同士の間隔が広くなっている。そこで、この部分を利用して温度センサ６６（図８参照）を配置すべく温度センサ用凹部１３ｄが設けられ、この中に温度センサ６６の検出部が挿入されている。後述するように、温度センサ用凹部１３ｄは、離隔部材１５の温度センサ用連通孔１５ｂを介して回転電機冷却部９１に連通しているため、温度センサ６６は、回転電機冷却部９１内の冷媒の温度を検出することができる。また、温度センサ用凹部１３ｄが設けられる部分以外には、スイッチング素子冷却部８１の隣接する流路同士の間隔が広くなっている部分の肉厚を薄くして鋳造性を高めるために、肉抜き用凹部１３ｃが設けられている。

図９に示すように、リアクトル冷却部７１及びスイッチング素子冷却部８１が形成されたケースフレーム１０の流路面１３における取付面１３ｂに離隔部材１５が取り付けられることにより、図６に示すように、冷媒流路１６が上下２段に分離され、下段冷媒流路１６Ｂに回転電機冷却部９１が形成される。離隔部材１５は、ケースフレーム１０の取付面１３ｂに一体的に設けられたリベット６７により取付面１３ｂに固定される。図９は、下段冷媒流路１６Ｂで構成される回転電機冷却部９１の構成を示す平面図である。この図に示す二点鎖線は、回転電機冷却部９１内における回転電機冷却フィン９２の配置を示している。回転電機冷却部９１は、ケースフレーム１０の周壁部１０ｂの内面及び離隔部材１５により囲まれた、図９に示す平面視で略長方形状の空間として形成されている。そして、回転電機冷却部９１は、その長手方向一方側に下段側冷媒流入口９３を備え、長手方向他方側に上段冷媒流路１６Ａの冷媒流入口１８ともなる下段側冷媒流出口を備えている。本実施形態においては、下段側冷媒流入口９３は、ケースフレーム１０の周壁部１０ｂに設けられた入口側連結部６８に連通しており、この入口側連結部６８を介してインバータユニット１の内部に冷媒が導入される。下段側冷媒流入口９３から回転電機冷却部９１内に流入した冷媒は、回転電機冷却フィン９２に沿って回転電機冷却部９１の長手方向に流れて下段側冷媒流出口（冷媒流入口）１８に到達し、この下段側冷媒流出口（冷媒流入口）１８を通って上段冷媒流路１６Ａのリアクトル冷却部７１に流入する。

回転電機冷却部９１が備える回転電機冷却フィン９２は、図６に示すように、伝熱壁６４のケースフレーム１０側面（上面）に設けられた伝熱フィンにより構成されている。この図に示すように、回転電機冷却フィン９２は、ケースフレーム１０を駆動装置ケース６０に取り付けた状態で、離隔部材１５に対してわずかな間隔を有するような高さとなるように設定されている。また、図９に示すように、回転電機冷却フィン９２は、回転電機冷却部９１の長手方向、すなわちケースフレーム１０の長手方向に沿って、互いに平行な複数本の直線状のフィンとして形成されている。この回転電機冷却フィン９２により、回転電機冷却部９１内における、回転電機冷却部９１の長手方向に流れる冷媒の流れ、すなわち下段側冷媒流入口９３から下段側冷媒流出口（冷媒流入口）１８へ向かう冷媒の流れが形成される。図８及び図９からも明らかなように、回転電機冷却フィン９２の配置密度は、リアクトル冷却フィン７２の配置密度よりも低くなるようにされている。ここで、回転電機冷却フィン９２の配置密度は、リアクトル冷却フィン７２及びスイッチング素子冷却フィン８２と同様に、例えば、回転電機冷却部９１における単位容積あたりの冷却フィン９２の表面積として捉えることができる。回転電機冷却フィン９２とリアクトル冷却フィン７２の配置密度の関係をこのようにすることにより、各冷却部８１、９１における冷媒の温度と、各冷却部８１、９１における冷却対象の発熱量とに応じて、各冷却部８１、９１に設けられる冷却フィン８２、９２の配置密度が適切に設定されることになるので、モータＭ及びジェネレータＧを冷却するための作動油、並びにリアクトル４３のそれぞれを、適切に冷却することができる。更に、この構成によれば、冷媒流路１６におけるリアクトル冷却部７１よりも上流側に位置する回転電機冷却部９１の回転電機冷却フィン９２の配置密度を低くしているため、冷媒流路１６の全体での流路抵抗を小さく抑えることができる。よって、冷媒流路１６に冷媒を循環させるためのポンプの小型化を図ることも可能となる。

図６からも理解されるように、回転電機冷却部９１内を流れる冷媒は、回転電機冷却フィン９２及びその裏面側（駆動装置ケース６０側）の伝熱フィンを有する伝熱壁６４を介して、当該伝熱フィン６４の駆動装置ケース６０側に設けられた作動油流路６５の作動油との間で熱交換を行い、当該作動油を冷却する。これにより、駆動装置２の内部を循環して高温になった作動油が冷却され、この作動油によりモータＭ及びジェネレータＧが冷却される。

図９に示すように、離隔部材１５は、ケースフレーム１０の流路面１３における、肉抜き用凹部１３ｃに対応する位置に肉抜き用連通孔１５ａを備え、温度センサ用凹部１３ｄに対応する位置に温度センサ用連通孔１５ｂを備えている。これにより、離隔部材１５がケースフレーム１０の流路面１３における取付面１３ａに取り付けられた状態で、流路面１３に設けられた肉抜き用凹部１３ｃは、肉抜き用連通孔１５ａを介して回転電機冷却部９１に連通し、温度センサ用凹部１３ｄは、温度センサ用連通孔１５ｂを介して回転電機冷却部９１に連通する。したがって、温度センサ用凹部１３ｄ内に検出部が配置された温度センサ６６により、回転電機冷却部９１内の冷媒の温度を検出することができる。また、肉抜き用凹部１３ｃ内に冷媒が溜まって抜けなくなることを防止できる。
６．その他の実施形態
（１）上記の実施形態においては、リアクトル冷却部７１に設けられたリアクトル冷却フィン７２の配置密度がスイッチング素子冷却部８１に設けられたスイッチング素子冷却フィン８２の配置密度よりも低く、更には、回転電機冷却部９１に設けられた回転電機冷却フィン９２の配置密度がこれらの冷却フィン７２、８２の配置密度よりも低い構成を好適な例として説明した。しかし、このような冷却フィン７２、８２、９２の配置密度の設定は一例であり、各冷却部７１、８１、９１において必要とされる冷却能力に応じて適宜設定されると好適である。
（２）上記の実施形態においては、リアクトル冷却部７１が、冷媒が流入する冷媒流入口１８から連通口１７へ向かう直線的な冷媒の流れを妨げる堰７３と、堰７３により分けられた冷媒の流れを、連通口１７へ向かう方向に集約させる略放射状のリアクトル冷却フィン７２とを備える構成を好適な例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、リアクトル冷却部７１が、堰７３及びリアクトル冷却フィン７２の一方のみを備える構成としても好適である。また、リアクトル冷却フィン７２を、冷媒が流入する冷媒流入口１８から連通口１７へ向かう直線的な冷媒の流れを妨げる向きに配置することにより、リアクトル冷却フィン７２が堰７３の機能を果たすように構成しても好適である。また、リアクトル冷却フィン７２の形状も、略放射状に限定されるものではなく、他の形状、例えばスイッチング素子冷却部８１と同様の蛇行した形状としても好適である。リアクトル冷却フィン７２をこのような形状とする場合、堰７３は不要である。
（３）上記の実施形態においては、スイッチング素子冷却部８１が、蛇行して配置された帯状の流路として形成された構成を好適な例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、スイッチング素子冷却部８１が、これとは異なる形態の流路で構成されてもよい。したがって、スイッチング素子冷却部８１は、例えば、連通口１７から冷媒流出口１９へ向かう方向の直線的な複数の流路で構成されても好適である。この場合、スイッチング素子冷却フィン８２は、例えば連通口１７から冷媒流出口１９へ向かう方向に沿って配置された複数本の直線状の冷却フィンとされると好適である。
（４）上記の実施形態においては、ケースフレーム１０が冷却装置である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、冷却装置が、ケースフレーム１０とは別体として設けられた構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
（５）上記の実施形態においては、インバータユニット１の冷却装置としてのケースフレーム１０が、駆動装置２のケース６０と一体的に設けられ、リアクトル冷却部７１に対して上流側に、駆動装置２の回転電機Ｍ、Ｇを冷却するための回転電機冷却部９１を備える構成を好適な例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、インバータユニット１が駆動装置２とは独立した構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、インバータユニット１の冷却装置は、冷媒流路１６として、リアクトル冷却部７１及びスイッチング素子冷却部８１を含む上段側冷媒流路１６Ａに相当する流路を備え、回転電機冷却部９１を含む下段冷媒流路１６Ｂを備えない構成とすると好適である。
（６）上記の実施形態においては、駆動装置がモータＭ及びジェネレータＧの２つの回転電機を備える構成を例として説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、駆動装置が備える回転電機の数及び各回転電機の機能は、適宜変更することが可能である。したがって、例えば、必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータを一つ又は二つ以上備え、或いは、駆動装置がモータＭ又はジェネレータＧを一つだけ備える構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
（７）上記の実施形態においては、本発明が、ハイブリッド車両用駆動装置２の回転電機Ｍ、Ｇを制御するインバータユニット１に適用した場合を例として説明した。しかし、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、ハイブリッド車両以外の車両、例えば電動車両の駆動装置が備える回転電機を制御するインバータユニットに適用することも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、本発明の適用範囲は、このような車両の駆動装置に関するものに限定されず、例えば、エアコンディショナー、冷蔵庫、エレベータ等の様々な装置に用いられるインバータユニットに適用することが可能である。

本発明は、例えば、モータやジェネレータ等の回転電機の制御に用いられるインバータユニットに好適に利用可能である。

本発明の実施形態に係るインバータユニットの分解斜視図 インバータユニットからカバーを取り外した状態の斜視図 インバータユニットが一体的に取り付けられた駆動装置の側面図 駆動装置の軸方向展開断面図 インバータユニットの回路構成を示す模式図 インバータユニット１の縦断面図 冷却装置としてのケースフレーム内の部品配置を示す平面図 リアクトル冷却部及びスイッチング素子冷却部の構成を示す平面図 回転電機冷却部の構成を示す平面図 冷媒流路と、リアクトル、昇圧用スイッチング素子及びインバータ用スイッチング素子との位置関係を説明するための説明図

符号の説明

１：インバータユニット
３：インバータ回路
４：昇圧回路
６：第１インバータ用スイッチング素子（インバータ用スイッチング素子）
７：第２インバータ用スイッチング素子（インバータ用スイッチング素子）
８：昇圧用スイッチング素子
１０：ケースフレーム（冷却装置）
１２：冷却面
１３：流路面
１５：離隔部材
１６：冷媒流路
１７：連通口
１８：冷媒流入口
１９：冷媒流出口
４３：リアクトル
７１：リアクトル冷却部
７２：リアクトル冷却フィン
７３：堰
８１：スイッチング素子冷却部
８２：スイッチング素子冷却フィン
９１：回転電機冷却部
９２：回転電機冷却フィン
６０：駆動装置ケース
６４：伝熱壁（熱交換部）
Ｍ：モータ（回転電機）
Ｇ：ジェネレータ（回転電機）

Claims (10)

1. 電源電圧を昇圧する昇圧回路を構成するリアクトル及び昇圧用スイッチング素子と、
   前記昇圧回路により昇圧された電源電圧が供給されるインバータ回路を構成するインバータ用スイッチング素子と、
   前記リアクトル、前記昇圧用スイッチング素子及び前記インバータ用スイッチング素子が接触する冷却面に沿って冷媒を流す冷媒流路が設けられた冷却装置と、を備え、
   前記冷却装置は、回転電機を備えた駆動装置のケースと一体的に設けられ、
   前記冷媒流路は、前記冷却面における前記リアクトルが接触する領域を冷却するリアクトル冷却部と、前記冷却面における前記昇圧用スイッチング素子及び前記インバータ用スイッチング素子が接触する領域を冷却するスイッチング素子冷却部と、前記回転電機を冷却するための回転電機冷却部と、を備え、前記リアクトル冷却部が前記スイッチング素子冷却部に対して上流側に配置されると共に、前記回転電機冷却部が、前記リアクトル冷却部に対して上流側に配置され、
   前記冷媒流路は、前記リアクトル冷却部及び前記スイッチング素子冷却部が形成された前記冷却装置の流路面に取り付けられる平板状の離隔部材により２段に分離され、前記離隔部材の一方面側に前記リアクトル冷却部及び前記スイッチング素子冷却部が形成され、他方面側に前記回転電機冷却部が形成されているインバータユニット。
2. 前記リアクトル冷却部及び前記スイッチング素子冷却部は、それぞれに冷却フィンを備え、前記リアクトル冷却部における冷却フィンの配置密度は、前記スイッチング素子冷却部における冷却フィンの配置密度よりも低い請求項１に記載のインバータユニット。
3. 前記リアクトル冷却部と前記スイッチング素子冷却部とは、連通口により連通され、
   前記リアクトル冷却部は、冷媒が流入する冷媒流入口に隣接する位置に、前記冷媒流入口から前記連通口へ向かう直線的な冷媒の流れを妨げる堰を備える請求項１又は２に記載のインバータユニット。
4. 前記リアクトル冷却部は、前記堰により分けられた冷媒の流れを、前記連通口へ向かう方向に集約させる略放射状の冷却フィンを備える請求項３に記載のインバータユニット。
5. 前記リアクトル冷却部と前記スイッチング素子冷却部とは、連通口により連通され、
   前記スイッチング素子冷却部は、前記連通口から冷媒流出口までの間に複数回屈曲して蛇行する冷媒の流れを形成する蛇行形状の冷却フィンを備える請求項１から４のいずれか一項に記載のインバータユニット。
6. 前記スイッチング素子冷却部は、前記冷却面における前記昇圧用スイッチング素子又は前記インバータ用スイッチング素子のそれぞれの位置に対応する領域の配置密度が、その他の領域よりも高くなるように配置された冷却フィンを備える請求項１から５のいずれか一項に記載のインバータユニット。
7. 前記インバータ用スイッチング素子は第１スイッチング素子モジュールに内蔵され、昇圧用スイッチング素子は第２スイッチング素子モジュールに内蔵されるとともに、前記第１スイッチング素子モジュール及び前記第２スイッチング素子モジュールが前記冷却面に接触するように配置され、
   前記冷却装置は、前記冷却面における前記第１スイッチング素子モジュールと前記第２スイッチング素子モジュールとの間に、補強用のリブを備え、
   前記その他の領域には、前記リブの位置に対応する領域が含まれる請求項６に記載のインバータユニット。
8. 前記インバータ回路は、出力が異なる２つの回転電機のそれぞれに電力を供給する２つのインバータ回路を有し、
   出力が大きい方の回転電機に電力を供給するインバータ回路を構成するインバータ用スイッチング素子は、前記第１スイッチング素子モジュールに内蔵され、
   出力が小さい方の回転電機に電力を供給するインバータ回路を構成するインバータ用スイッチング素子は、前記第２スイッチング素子モジュールに内蔵された請求項７に記載のインバータユニット。
9. 前記回転電機冷却部は冷却フィンを備え、
   前記回転電機冷却部における冷却フィンの配置密度は、前記リアクトル冷却部が備える冷却フィンの配置密度よりも低い請求項１から８のいずれか一項に記載のインバータユニット。
10. 前記回転電機冷却部は、前記回転電機を冷却する冷媒との熱交換部を備える請求項１から９のいずれか一項に記載のインバータユニット。

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