(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともスイッチング素子を有して直流電力を交流電力に変換するパワーモジュールと前記直流電力を平滑化する複数のコンデンサとを、密閉構造の筐体内に配置した電力変換装置であって、
前記筐体は、２つに分割された分割筐体と、該２つの分割筐体間に両者を分断するように介挿され、且つ前記パワーモジュールを装着した平板状の液冷ヒートシンクとで構成され、
前記液冷ヒートシンクに前記２つの分割筐体間を連通する気体通路を形成したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記液冷ヒートシンクは、前記２つの分割筐体間を連通する複数の気体通路が形成され、少なくとも１つの気体通路内に前記コンデンサの一部を収容するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記液冷ヒートシンクは、前記２つの分割筐体間を連通する複数の気体通路が形成され、少なくとも１つの気体通路内に当該２つの分割筐体に収容された電気部品を接続する接続ケーブルが挿通されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記液冷ヒートシンクは、外周面が外部に露出され、該外周面の一部に給水口及び排水口が突出形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記液冷ヒートシンクは、前記２つの分割筐体と接触する外周縁にシール部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記液冷ヒートシンクは、一方の分割筐体側にインバータ及びチョッパ回路を構成する前記パワーモジュールを配置し、他方の分割筐体側にチョッパ回路を構成するリアクトルが配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記液冷ヒートシンクは、前記リアクトルを配置した装着面に熱交換用冷却フィンを併置したことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記請求項１乃至７の何れか１つに記載した電力変換装置を使用して走行用電動モータを制御するようにしたことを特徴とする電気駆動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともスイッチング素子を有して直流電力を交流電力に変換するパワーモジュールと直流電力を平滑化する複数の平滑用コンデンサとを、密閉構造の筐体内に配置した電力変換装置及びこれを使用した電気駆動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド自動車等の電気駆動車両では、直流電力を交流電力に変換して電動モータ等のアクチュエータを駆動する例えばインバータで構成される電力変換装置を使用している。
この種の電力変換装置にあっては、数百ボルトの直流電力を交流電力に変換するため、電力変換装置を構成するパワーモジュールや平滑用コンデンサ等の発熱を避けることはできず、少なくともパワーモジュール及び平滑用コンデンサを冷却する必要がある。
【０００３】
従来の電力変換装置としては、内部に冷却液の流路を有する冷却プレートの一方の面に当接させて、昇圧用リアクトル、モータ・ジェネレータの各相の相電流を生成するための各相用スイッチングユニット、リアクトルに接続される昇圧用スイッチングユニット、リアクトルによる昇圧前の電圧を平滑化する昇圧前平滑用コンデンサ、及びリアクトルによる昇圧後の電圧を平滑化する昇圧後平滑用コンデンサを含む複数の回路構成部品の中の一部を配置し、残りを冷却プレートの他方の面に当接させて配置するようにしたインバータ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８９２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、内部に冷却液の流路を有する冷却プレートの上側に平滑用コンデンサ及びリアクトルを配置してカバー本体で覆うとともに、冷却プレートの下側にスイッチングユニットを配置し、この冷却プレートをインバータケースの上面を覆うように装着するようにしている。
このため、平滑用コンデンサ、リアクトル及びスイッチングユニットの発熱部品の冷却を冷却プレートによってのみ行う構造となっているので、冷却プレートの上下間に気体の流通通路がないので、冷却プレートの上下間に温度差が生じてしまうため、冷却プレートの冷却能力を高温側に合わせて設計する必要があるとともに、高さが比較的高いリアクトルや平滑用コンデンサは、その一部が冷却プレートに接触しているだけであるので、全面を効率よく冷却することができないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、簡易・小型な構成で、コンデンサ及びパワーモジュール等の回路部品の冷却を十分に行うことができる電力変換装置及びこれを使用した電気駆動車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る電力変換装置は、少なくともスイッチング素子を有して直流電力を交流電力に変換するパワーモジュールと前記直流電力を平滑化する複数のコンデンサとを、密閉構造の筐体内に配置した電力変換装置であって、前記筐体は、２つに分割された分割筐体と、該２つの分割筐体間に両者を分断するように介挿され、且つ前記パワーモジュールを装着した平板状の液冷ヒートシンクとで構成され、前記液冷ヒートシンクに前記２つの分割筐体間を連通する気体通路を形成したことを特徴としている。
【０００７】
この構成によると、パワーモジュールやコンデンサ等の回路部品を液冷ヒートシンクで冷却することができるとともに、液冷ヒートシンクに分割筐体間を連通する気体流路が形成されているので、この気体流路を通じて分割筐体間で気体を循環させることが可能となり、分割筐体間での温度差が生じることを抑制するとともに、気体による回路部品の冷却も行うことができ、冷却能力を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明の他の形態に係る電力変換装置は、前記液冷ヒートシンクが、前記２つの分割筐体間を連通する複数の気体通路が形成され、少なくとも１つの気体通路内に前記コンデンサの一部を収容するように構成されていることを特徴としている。
この構成によると、液冷ヒートシンクの気体通路を通じて気体を循環させたときに、循環気体によってコンデンサの全面を冷却することができ、コンデンサの冷却効率を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の他の形態に係る電力変換装置は、前記液冷ヒートシンクが、前記２つの分割筐体間を連通する複数の気体通路が形成され、少なくとも１つの気体通路内に当該２つの分割筐体に収容された電気部品を接続する接続ケーブルが挿通されていることを特徴としている。
この構成によると、２つの分割筐体に分けて配置された回路部品間の電気的接続を、別途専用のスルーホール等を形成することなく、気体通路を通じて容易に行うことができる。
【００１０】
また、本発明の他の形態に係る電力変換装置は、前記液冷ヒートシンクが、外周面が外部に露出され、該外周面の一部に給水口及び排水口が突出形成されていることを特徴としている。
この構成によると、液冷ヒートシンクに供給する冷却媒体を、連結部を設けることなく直接給排することができ、接続構造を簡易化することができるとともに、筐体内での液漏れを確実に防止することができる。
【００１１】
また、本発明の他の形態に係る電力変換装置は、前記液冷ヒートシンクが、前記２つの分割筐体と接触する外周縁にシール部が形成されていることを特徴としている。
この構成によると、液冷ヒートシンクの回路部品装着面は平面度が良好に形成されているので、この平面度の良好な外周縁にシール部を形成することにより、確実なシール機能を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の他の形態に係る電力変換装置は、前記液冷ヒートシンクが、一方の分割筐体側にインバータ及びチョッパ回路を構成する前記パワーモジュールを配置し、他方の分割筐体側にチョッパ回路を構成するリアクトルが配置されていることを特徴としている。
この構成によると、発熱が大きいパワーモジュールや大形部品であるリアクトルについては直接液冷ヒートシンクで冷却することができる。
【００１３】
また、本発明の他の形態に係る電力変換装置は、前記液冷ヒートシンクが、前記リアクトルを配置した装着面に熱交換用冷却フィンを併置したことを特徴としている。
この構成によると、大形の熱交換用冷却フィンをリアクトルに併置することにより、リアクトルでは気体の通過が遮られるので、気体を循環させた場合に気体が熱交換用冷却フィンを通ることになり、循環気体を効率よく冷却することができる。
【００１４】
また、本発明の一の形態に係る電気駆動車両は、前記請求項１乃至７の何れか１つに記載した電力変換装置を使用して走行用電動モータを制御するようにしたことを特徴としている。
この構成によると、上記効果を有する電力変換装置を使用して電気駆動車両の走行用電動モータを制御するので、電力変換装置での発熱を抑制して安定した走行を確保することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、筐体を２つの分割筐体に分割し、分割した２つの分割筐体間に液冷ヒートシンクを介在させて連結し、この液冷ヒートシンクに２つの分割筐体間を連通する気体通路を形成したので、２つの分割筐体間で気体を流通させることができ、２つの分割筐体間で温度差が生じることを抑制することができ、冷却効果を向上させることができる。
しかも、分割筐体間で気体通路を介して気体を循環させることにより、液冷ヒートシンクによる冷却効果と、循環気体による冷却効果とを得ることができ、冷却効果を向上させることができる。
このとき、気体の循環路に液冷ヒートシンクに固定した熱交換用冷却フィンを設けることによって、より冷却効果を向上させることができる。
また、上記効果を有する電力変換装置を使用して走行用電動モータを制御することにより、制御装置の耐久性の高い電気駆動車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用し得る電気駆動車両の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】電力変換装置を示す正面板部を取り外した状態の模式的縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線上の断面図である。
【図５】水冷ヒートシンクを示す平面図である。
【図６】水冷ヒートシンクの底面図である。
【図７】水冷ヒートシンクの横断面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線上の断面図である。
【図９】電力変換装置の分解状態を示す断面図である。
【図１０】上部ケース及び下部ケースと水冷ヒートシンクとの連結構造を示す説明図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を電気駆動車両としての電気自動車に適用した場合の概略構成を示す図である。
図中、１は電気自動車であって、この電気自動車１は、例えば車両前部側に前端を駆動する電動モータ２が配設されているとともに、この電動モータ２を駆動する駆動装置を構成する電力変換装置３及びこの電力変換装置３に対して制御信号を供給する車両制御装置４が配設され、さらに電力変換装置３及び車両制御装置４に対して電源を供給する多数の蓄電池を収納する蓄電池収納部５が配設されている。
【００１８】
電力変換装置３は、図２〜図５に示すように、直方体状の液密性を有する筐体６を有する。この筐体６は、上下に２分割された上端を開放した箱状の下部分割筐体６Ｌと、上下端部を開放した角筒状の上部分割筐体６Ｈと、下部分割筐体６Ｌ及び上部分割筐体６Ｈ間に両者を分断するように介挿された所定の厚みを有する平板状に形成された例えば水冷式の液冷ヒートシンク７とで構成されている。ここで、上部分割筐体６Ｈは上端部が蓋体８によって閉塞されている。
【００１９】
液冷ヒートシンク７は、図５〜図８に示すように、所定の厚みを有する扁平な直方体形状に形成され、前端側に比較的幅狭で左右方向に両端部近傍まで延長する気体通路１１が上下に貫通して形成されているとともに、後端側に気体通路１１に比較して幅広で左右方向に両端部近傍まで延長する気体通路１２が上下に貫通して形成されている。
そして、液冷シートシンク７の前端面には、冷却媒体としの冷却水が供給される冷却水供給口１３及び冷却水排出口１４が突出形成されている。また、液冷ヒートシンク７の内部には、図７及び図８に示すように、冷却水供給口１３に連通する冷却水溜まり１５が気体通路１１及び１２間に前後方向に延長して形成されているとともに、冷却水排出口１４に連通する冷却水溜まり１６が冷却水溜まり１５と対向するように気体通路１１及び１２間に前後方向に延長して形成されている。また、冷却水溜まり１５及び１６間には、左右方向に延長する断面積が小さい多数の冷却水挿通溝１７が形成されている。
【００２０】
このように、多数の冷却水挿通溝１７の少なくとも冷却水供給口１３側に冷却水溜まり１５を形成することにより、冷却水挿通溝１７の断面積が小さく管路抵抗が大きいので、冷却水溜まり１５の圧力が高まったときに各冷却水挿通溝１７に均等に冷却水を分配することができる。なお、電気自動車１には、図示しないが、冷却水排出口１４から排出される冷却後の冷却水を冷却する電気自動車１の前面に設けられたラジエータなどの熱交換器と、この熱交換器で冷却された冷却水を貯留するリザーバタンクと、このリザーバタンクに貯留された冷却水をポンプで加圧して冷却水供給口１３に供給する冷却システムが設けられている。
【００２１】
そして、液冷ヒートシンク７の冷却水挿通溝１７に対向する上面には、図５に示すように、前述した蓄電池で構成される直流電源の直流電力を昇降圧するチョッパ回路を構成するパワーモジュールとしてのＩＧＢＴモジュール２１と、チョッパ回路から出力される直流電力を例えば３相交流電力に変換するインバータを構成するパワーモジュールとしての３個のＩＧＢＴモジュール２２とが冷却水挿通溝１７の延長方向と直交する方向に所定間隔を保って並列配置されている。ここで、ＩＧＢＴモジュール２１及び２２は、直列に接続されたスイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、保護回路等を内蔵している。
【００２２】
また、液冷ヒートシンク７の冷却水挿通溝１７に対向する下面には、図６に示すように、前述したチョッパ回路を構成する比較的大型の立方体形状のリアクトル２３が冷却水排出口１４側の半部に配置されているとともに、このリアクトル２３と隣接して冷却水供給口１３側に放熱フィン２４が配設され、さらに放熱フィン２４の気体通路１２側に設けられた放熱フィン２４で冷却された冷却風を気体通路１２側に送風するルーバー付きの送風ファン２５とが配置されている。
【００２３】
さらに、前述したチョッパ回路を構成するコンデンサ２６及び前記チョッパ回路及びインバータ間に介挿される平滑用の３つのコンデンサ２７が、図３に示すように、その端子側を液冷ヒートシンク７の気体通路１２内に接触することなく所定の間隔を開けて挿通した状態で下部分割筐体６Ｌに固定されている。
そして、チョッパ回路を構成する液冷ヒートシンク７の上面に配置されたＩＧＢＴモジュール２１と液冷ヒートシンク７の下面に配置されたリアクトル２３とは、図４に示すように、気体通路１２を通る電気接続ケーブル２８によって電気的に接続されている。
【００２４】
一方、液冷ヒートシンク７に固定されたＩＧＢＴモジュール２１及び２２の上方には、図２及び図３に示すように、ＩＧＢＴモジュール２１及び２２に内蔵されたＩＧＢＴのゲートを制御するゲート駆動回路等の制御回路を実装した制御基板３１及び電源回路やリレー等を実装した電源基板３２が平行に配置されている。
これら制御基板３１及び電源基板３２のそれぞれは、上部分割筐体６Ｈの内周面に、固定された支持部材３３によって支持されている。この支持部材３３は、上部分割筐体６Ｈの前後左右の内壁に固定された複数のＬ字状の固定金具３４と、この固定金具３４によって支持された金属板又は厚手のガラス入りエポキシ樹脂等の剛性の高い支持基板３５と、この支持基板３５の上面における前後端部及び前後方向の中央部にそれぞれ植立された複数本のスペーサ３６とで構成されている。ここで、スペーサ３６は、図２に示すように、頭部に雌ねじ部が形成された円柱部３６ａと、この円柱部３６ａの下端面から下方に突出する支持基板３５に形成された取付孔３７内に貫通される支持突起３６ｂとで構成されている。
【００２５】
そして、スペーサ３６の上端に、個別に制御基板３１及び電源基板３２が載置され、これら制御基板３１及び電源基板３２にスペーサ３６に対向して形成されたねじ挿通孔３８に取付ねじ３９を挿通してスペーサ３６の雌ねじ部に螺合させることにより、スペーサ３６上に制御基板３１及び電源基板３２がねじ止め固定されている。したがって、支持基板３５と制御基板３１及び電源基板３２との間には所定の空間に設けられるとともに、薄くて撓み易い制御基板３１及び電源基板３２を剛性の高い支持基板３５で撓むことなく保持することができる。
【００２６】
さらに、上部分割筐体６Ｈにおける右内壁の気体通路１２に対向する位置に、制御基板３１及び電源基板３２に対向する送風ファン４０が配設されている。この送風ファン４０は空気吸込み口が上部分割筐体６Ｈの右内壁側の下方に開口されており、気体通路１２から送風ファン２５によって供給される冷却風を吸込み、前面に配設された図示しないルーバーによって制御基板３１及び電源基板３２と支持基板３５との間を通って気体通路１１側に達するように冷却風を分散送風する。
【００２７】
また、下部分割筐体６Ｌ、液冷ヒートシンク７、上部分割筐体６Ｈ及び蓋体８がシール部材を有する連結構造４５によってシールされ、筐体６が密封されている。すなわち、連結構造４５は、図１０に示すように、下部分割筐体６Ｌの上端部に内方に延長して形成されたフランジ部４６が形成され、このフランジ部４６の上面に形成された内周面に雌ねじ部が形成された円筒部４７と、この円筒部４７の外周面に装着された円筒部４７より高さが高い角環状のパッキン４８と、上部分割筐体６Ｈの下端部側内面に固定された内方に延長するＬ字状のボルト挿通孔４９ａを形成した固定部材４９と、この固定部材４９のボルト挿通孔４９ａの下側に貼着されたボルト挿通孔４９ａより僅かに大きい挿通孔５０ａが内周面に形成されている円筒部４９ｂと、この円筒部４９ｂの外周面に装着された円筒部４９ｂより高さが高い角環状のパッキン５０と、固定部材４９の上端側から挿通されて液冷ヒートシンク７に形成された貫通孔７ａを通じて円筒部４７の雌ねじ部に螺合する取付ボルト５１とを備えている。同様に、上部分割筐体６Ｈの上端にも内方に延長するフランジ部５２が形成され、このフランジ部５２の内方端に上方に僅かに延長する周鍔５３が形成されている。また、蓋体８には外周縁から下方に延長するフランジ部５４が形成され、このフランジ部５４の内側に角環状のパッキン５５が貼着されている。このパッキン５５には上部分割筐体６Ｈの周鍔５３を挿通する周溝５６が形成されている。そして、上部分割筐体６Ｈのフランジ部５２に蓋体８のパッキン５５が当接し、その周溝５６内に周鍔５３が挿通されるように蓋体８を上部分割筐体６Ｈに装着し、蓋体８の上部側から図示しない取付ボルトで締めつけて固定する。なお、このとき、取付ボルトは、雌ねじ部を有する円筒部（図示しないが、上部分割筐体６Ｈに形成されている）と螺合する。
【００２８】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、図９に示すように、液冷ヒートシンク７と下部分割筐体６Ｌ及び上部分割筐体６Ｈとが分離され、且つ上部分割筐体６Ｈから蓋体８が分離されている状態にあるものとする。この状態では、液冷ヒートシンク７には上面に前述したようにＩＧＢＴモジュール２１及び２２を装着し、下面にリアクトル２３、放熱フィン２４及び送風ファン２５を装着して置く。同様に、下部分割筐体６Ｌにコンデンサ２６及び２７が固定して置く。
【００２９】
この状態で、下部分割筐体６Ｌ上に、液冷ヒートシンク７を載置し、さらに液冷ヒートシンク７上に上部分割筐体６Ｈを載置する。この状態で、図１０（ａ）に示すように下部分割筐体６Ｌの円筒部４７の雌ねじ部、液冷ヒートシンク７の貫通孔７ａ、円筒部４９ｂの挿通孔５０ａ及び固定部材４９の挿通孔４９ａの各中心軸が一致する状態となり、この状態で、上部分割筐体６Ｈの固定部材４９の上部側から取付ボルト５１を挿通して円筒部４７の雌ねじ部に螺合させて締付けることにより、下部分割筐体６Ｌ、液冷ヒートシンク７及び上部分割筐体６Ｈを液密状態で連結することができる。
【００３０】
この状態で、リアクトル２３に一端を接続した電気接続ケーブル２８をＩＧＢＴモジュール２１の接続端子に接続するとともに、コンデンサ２６及び２７とＩＧＢＴモジュール２１及び２２との電気的接続を行ってから下側の固定金具３４を上部分割筐体６Ｈの内壁に固定し、次いで、スペーサ３６を固定した支持基板３５を固定金具３４にねじ止め等によって固定する。次いで、支持基板３５のスペーサ３６上に制御基板３１を装着してねじ止めにより固定する。その後、上部分割筐体６Ｈの右側内壁の後端側に送風ファン４０を固定してから上側の固定金具３４を上部分割筐体６Ｈの内壁に固定し、次いでスペーサ３６を固定した支持基板３５を固定金具３４にねじ止め等によって固定する。次いで、支持基板３５のスペーサ３６上に電源基板３２を装着して固定する。
【００３１】
なお、制御基板３１とＩＧＢＴモジュール２１，２２との電気的接続や制御基板３１と電源基板３２との電気的接続は、図示しないが各基板の外形端（各基板と筐体６Ｈとの間の空間）を通じて行う。
そして、電源基板３２の装着が完了すると、上部分割筐体６Ｈの上面に蓋体８を装着してボルト締めすることにより、上部分割筐体６Ｈと蓋体８とをパッキン５５でシールして液密状態で連結することにより、電力変換装置３が構成される。
【００３２】
この電力変換装置３を電気自動車１に搭載して、液冷ヒートシンク７の冷却水供給口１３及び冷却水排出口１４を電気自動車１に搭載した冷却システムに連結することにより、冷却システムから冷却水が冷却水供給口１３に供給されるとともに、冷却水排出口１４から排出される冷却後の冷却水が冷却システムに戻される。このとき、液冷ヒートシンク７の冷却水供給口１３及び冷却水排出口１４が直接外部に露出しているので、冷却システムとの接続を容易に行うことができるとともに、その接続の際に筐体６の液密性が崩れることはなく、冷却水が筐体６内に漏れることを確実に防止することができる。
【００３３】
そして、電気自動車１のイグニッションスイッチがオン状態とされると、電力変換装置３が作動状態となり、アクセルペダル等が操作されることにより、車両制御装置４から制御指令が入力されることにより、電力変換が開始されて制御指令に応じた３相電力を電動モータ２に供給する。
このように、電力変換装置３が作動状態となると、各回路部品が発熱することになり、特に発熱量の大きいＩＧＢＴモジュール２１，２２とリアクトル２３とは直接液冷ヒートシンク７に接触されて固定されているので、液冷ヒートシンク７を流れる冷却水によって冷却される。
【００３４】
これに加えて、液冷ヒートシンク７の下面に、リアクトル２３と近接し、且つ冷却水供給口１３側に放熱フィン２４が配設され、この放熱フィン２４の気体通路１２側に送風ファン２５が配設されているので、液冷ヒートシンク７の低温が放熱フィン２４に伝導されることになり、この放熱フィン２４で筐体６内に閉じ込められた空気を冷却する。
そして、冷却された空気が送風ファン２５のルーバーによって冷却風としてコンデンサ２６及び２７に分散されて吹き付けられ、これらコンデンサ２６及び２７を冷却する。このとき、コンデンサ２６及び２７は図３に示すように、液冷ヒートシンク７の気体通路１２に対して前後方向に所定の間隔を開けて挿通されているので、冷却風がコンデンサ２６及び２７の全側面を冷却して通ることができ、コンデンサ２６及び２７の冷却効果を向上させることができる。
【００３５】
そして、液冷ヒートシンク７の上面側の気体通路１２の上方にも送風ファン４０が配設されており、この送風ファン４０によって、上部分割筐体６Ｈの右側壁の下面側からコンデンサ２６及び２７を冷却した冷却風を取込み、ルーバーによって、制御基板３１及び電源基板３２と支持基板３５との間の空間部、制御基板３１の下部及び電源基板３２の上部側に冷却風を分散して吹き込む。この冷却風によって制御基板３１及び電源基板３２に実装されている発熱部品を冷却するとともに、ＩＧＢＴモジュール２１，２２を冷却し、これらを冷却後の冷却風が気体通路１１を通って放熱フィン２４に戻って冷却され、再度送風ファン２５によって、コンデンサ２６及び２７に吹き付けされる冷却風循環路が形成される。
【００３６】
このように、上記実施形態によると、下部分割筐体６Ｌ及び上部分割筐体６Ｈが液冷ヒートシンク７を介して連結され、液冷ヒートシンク７によって、発熱部品となるＩＧＢＴモジュール２１，２２、リアクトル２３を直接冷却することができる。このとき、下部分割筐体６Ｌ及び上部分割筐体６Ｈが液冷ヒートシンク７によって分断されるが、液冷ヒートシンク７に所定距離離間した気体通路１１及び１２を形成することにより、下部分割筐体６Ｌ及び上部分割筐体６Ｈ間で気体通路１１及び１２を通じて気体の流入出が可能となり、下部分割筐体６Ｌ及び上部分割筐体６Ｈに温度差が生じることを防止することができる。
【００３７】
しかも、液冷ヒートシンク７に放熱フィン２４を装着するとともに、この放熱フィン２４に送風ファン２５を配置することにより、冷却風を形成することができ、この送風ファン２５と上部側の送風ファン４０とによって強制的に冷却風を循環する冷却風循環路を形成することができ、筐体６の内部温度をむらなく平均化することができる。このため、発熱部品のレイアウトの自由度を向上させることができるとともに、放熱のための空間を広くとる必要がなく、全体を小型化することができる。このとき、放熱フィン２４が冷却水供給口１３側に設けられているので、空気の冷却効果をより高めることができる。
【００３８】
また、下部分割筐体６Ｌ及び上部分割筐体６Ｈと液冷ヒートシンク７との連結が発熱部品との接触面積を広くするために高い平面度に仕上げられる液冷ヒートシンクの上面及び下面にパッキン４８及び５０を介して連結されるので、高精度の液密性を得ることができる。
また、コンデンサ２６及び２７の一部を気体通路１２内に挿通するようにしたので、この分下部分割筐体６Ｌの高さを低くすることができ、電力変換装置３全体を小型化することができる。同様に、気体通路１２を介してチョッパ回路を構成するＩＧＢＴモジュール２１とリアクトル２３とを電気的に接続する電気接続ケーブル２８で接続するようにしたので、別途電気接続ケーブルを挿通する挿通部を形成する必要がない。
【００３９】
さらに、剛性の低い制御基板３１及び電源基板３２をそれぞれ剛性の高い支持基板３５でスペーサ３６を介して支持するようにしたので、電気自動車１のように車体から伝達される振動が多い場合に、振動によって制御基板３１及び電源基板３２が撓むことを防止することができ、制御基板３１及び電源基板３２が撓むことによる繰り返し応力によって実装された電気部品が破損したり、制御基板３１及び電源基板３２と実装される電気部品とを電気的に接続する半田付け部が破損して接触不良を起こしたりすることを確実に防止することができる。
【００４０】
また、上記効果を有する電力変換装置３を搭載することにより、走行環境による温度変化にかかわらず耐久性の高い電気自動車を提供することができる。
なお、上記実施形態においては、気体通路１１及び１２を左右方向に延長する一つの長孔で形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく各気体通路１１及び１２を延長方向に分割して形成することもできる。また、気体通路１２は、コンデンサ２６，２７を挿通しない場合には、送風ファン４０の下側にのみ形成することができる。その他、気体通路は２つに限らず３以上の気体通路を形成することもできる。
【００４１】
さらに、上部分割筐体６Ｈ内に配置する制御基板３１や電源基板３２等の基板の枚数は２枚に限らず、任意の枚数とすることができる。
同様に、ＩＧＢＴモジュール２１，２２やコンデンサ２６，２７の個数も任意に設定することができ、電力変換する交流の相数も使用する電動モータの相数に応じて任意に変更することができる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、冷却媒体として冷却水を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）類とハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）類等の代替フロンや、他の冷却気体、冷却液等の冷却媒体を適用することができる。この場合、代替フロンを使用する場合には、空調装置で使用する代替フロンを分岐して使用することもできる。
【００４３】
また、上記実施形態では、パワーモジュールとしてＩＧＢＴを内蔵したＩＧＢＴモジュールを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥＴや他のパワー半導体素子を内蔵したパワーモジュールを適用することができる。
さらに、上記実施形態においては、本発明による電力変換装置を電気自動車に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、軌条を走行する鉄道車両にも本発明を適用することができ、任意の電気駆動車両に適用することができ、さらに電力変換装置としては電気駆動車両に限らず、他の産業機器における電動モータ等のアクチュエータを駆動する場合に本発明の電力変換装置を適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…電気自動車、２…電動モータ、３…電力変換装置、４…車両制御装置、５…蓄電池収納部、６…筐体、６Ｌ…下部分割筐体、６Ｈ…上部分割筐体、７…液冷ヒートシンク、８…蓋体、１１，１２…気体通路、１３…冷却水供給口、１４…冷却水排出口、２１，２２…ＩＧＢＴモジュール、２４…リアクトル、２５…送風ファン、２６，２７…コンデンサ、２８…電気接続ケーブル、３１…制御基板、３２…電源基板、３３…支持部材、３４…固定金具、３５…支持基板、３６…スペーサ、４０…送風ファン、４５…連結構造、４６…フランジ部、４７…円筒部、４８…パッキン、４９…固定支持部、５０…パッキン、５１…取付ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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