JP2021023029A - 電力変換装置、及び車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力電圧がより安定する電力変換装置及び車両の制御装置を提供する。【解決手段】電力変換装置３０は、パワー素子３１、コンデンサ３３及び回路基板３７を有し、入力電圧を出力電圧に変換する変換部３５と、変換部を収容する本体部を有するケース３６と、を備える。電力変換装置３０は、前記パワー素子から発生する熱を放熱する金属製の第１放熱部７０と、コンデンサから発生する熱を放熱する金属製の第２放熱部６０と、を備える。ケース３６は、少なくとも一部に第１放熱部７０及び第２放熱部６０よりも熱伝達率が低い断熱部４０、４２を有する。断熱部４０、４２は、第１放熱部７０と第２放熱部６０との間に位置する。【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換装置、及び車両の制御装置に関する。

電動バイクなどの車両は、走行用の駆動源であるモータとバッテリとの間を電気的に接続する電力変換装置を備える。電力変換装置は、バッテリの電圧をモータの規格に合わせた電圧に変換する。

例えば、特許文献１に記載の電力変換装置は、発熱の大きい半導体素子が実装される第１ユニット基板と、発熱の小さい半導体素子が実装される第２ユニット基板と、コンデンサと、これらを収容する金属製のケースとを備える。

第１ユニット基板は、ケースの底面に接触する。第２ユニット基板は、板厚方向に第１ユニット基板に対して所定の間隔をおいてケースに固定されている。コンデンサは、第１ユニット基板の板面方向に第１ユニット基板に対して所定の間隔をおいてケースの底面に固定されている。

特開２００２−２０５６１０号公報

特許文献１に開示される電力変換装置の場合、第１ユニット基板から発生する熱が、金属製のケースを介してコンデンサに伝わりやすい。伝わる熱量が多い場合、コンデンサの蓄電量が減り、電力変換装置として出力する電圧が安定しにくくなる。ひいては、モータが所定の能力を発揮しにくくなる。

本発明の目的は、出力電圧がより安定する電力変換装置、及び車両の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する電力変換装置は、パワー素子、コンデンサ、及びこれらを接続する回路部を有し、入力電圧を出力電圧に変換する変換部と、前記変換部を収容する本体部を有するケースと、を備える。前記パワー素子から発生する熱を放熱する金属製の第１放熱部と、前記コンデンサから発生する熱を放熱する金属製の第２放熱部と、を備える。前記ケースは、少なくとも一部に前記第１放熱部及び前記第２放熱部よりも熱伝達率が低い断熱部材を有し、前記断熱部材は、前記第１放熱部と前記第２放熱部との間に位置する断熱部を有する。

車両の制御装置は、パワー素子、コンデンサ、及びこれらを接続する回路部を有し、入力電圧を出力電圧に変換する変換部と、前記変換部を収容する本体部を有するケースと、前記ケースに収容されるとともに車両に設けられる操作部への操作量に応じて前記変換部において変換された電力を出力させる制御部とを備える。前記パワー素子から発生する熱を放熱する金属製の第１放熱部と、前記コンデンサから発生する熱を放熱する金属製の第２放熱部と、を備える。前記ケースは、少なくとも一部に前記第１放熱部及び前記第２放熱部よりも熱伝達率が低い断熱部材を有し、前記断熱部材は、前記第１放熱部と前記第２放熱部との間に位置する断熱部を有する。

本発明によれば、出力電圧がより安定する電力変換装置、及び車両の制御装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態における電力変換装置が搭載される電動車両である電動二輪車の模式図である。 図２は、第１実施形態における電力変換装置の断面図である。 図３は、第１実施形態における電力変換装置の底面図である。 図４は、第２実施形態における電力変換装置の側面図である。 図５は、第２実施形態における電力変換装置の断面図である。 図６は、変形形態における電力変換装置の断面図である。 図７は、図２に示す電力変換装置の変形例を示す断面図である。 図８は、図７に示す電力変換装置の底面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における電力変換装置が搭載される電動車両である電動二輪車の模式図である。

図１に示すように、電動二輪車１０は、前輪１１と、後輪１２と、車体１３と、ハンドル１４と、スロットル１５と、バッテリ１６と、ＢＭＵ（Battery Management Unit）１７と、モータ１８と、送風ファン（不図示）と、電力変換装置３０と、を備える。

前輪１１は車体１３の前方下部に、後輪１２は車体１３の後方下部に、それぞれ取り付けられる。

ハンドル１４は、車体１３の前部に取り付けられる。ハンドル１４が操作されることにより、車体１３に対する前輪１１の操舵角が変更される。

スロットル１５は、ハンドル１４に取り付けられる。スロットル１５が操作されると、操作量に応じた電気信号が生成される。スロットル１５の操作量を示す電気信号は、電力変換装置３０に入力される。

バッテリ１６は、充電器２１が接続されることにより、外部電源から充電される。バッテリ１６は、例えば、車体１３の下部、いわゆる前輪１１と後輪１２との間に位置するステップ２２の下側の搭載部２３に搭載される。

ＢＭＵ１７は、バッテリ１６の電圧や温度等の情報から、バッテリ１６における充放電を制御する。ＢＭＵ１７により、バッテリ１６における過充電や過放電が抑制される。なお、ＢＭＵ１７は、ステップ２２の下側の搭載部２３に搭載される。ＢＭＵ１７とバッテリ１６とは、一体型のユニットであってもよい。

電力変換装置３０は、バッテリ１６から入力される入力電圧を出力電圧に変換し、モータ１８に出力する。電力変換装置３０は、スロットル１５の操作量に応じて、モータ１８に出力する電力量を調整する。なお、電力変換装置３０は、車体１３の後部、いわゆるハンドル１４の操作者が着座するシート２４の下部空間２５に搭載される。

モータ１８は、電力変換装置３０から入力される電力により駆動する。モータ１８は、出力電圧で入力される電力により駆動し、その駆動力により後輪１２を回転させる。なお、モータ１８は、シート２４の下部に搭載される。

図示しない送風ファンは、車体１３に取り付けられ、シート２４の下部空間２５に外気を取り込む。下部空間２５は、送風ファンによる送風により空気が循環される。電力変換装置３０は、送風ファンと対向する位置に設けられている。電力変換装置３０には、送風ファンによる送風が直接当たる。

図２は、第１実施形態における電力変換装置の断面図である。

図２に示すように、電力変換装置３０は、パワー素子３１を含むパワーモジュール３２、コンデンサ３３、並びにＰバスバ、Ｎバスバ及びこれらを保持する絶縁基板を含む回路部３４を有し、入力電圧を出力電圧に変換する変換部３５と、変換部３５を収容するケース３６とを備える。また、ケース３６は、制御部３７を収容する。

パワー素子３１は、スイッチング素子であり、入力される直流を所定電圧に変換し出力する。パワー素子３１は、電圧を変換する過程において発熱する。パワー素子３１が所定の性能を発揮することができる上限温度である耐熱温度Ｔ１は、コンデンサ３３が所定の性能を発揮することができる上限温度である耐熱温度Ｔ２よりも高い。なお、パワー素子３１を含むパワーモジュール３２の一部である。パワーモジュール３２は、電力を制御するパワーMOSFETや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT） などのパワーデバイスの駆動回路や自己保護機能が組み込まれている。

コンデンサ３３は、平滑コンデンサであって、充放電を繰り返すことにより、一定電圧の直流を出力する。コンデンサ３３が所定の性能を発揮することができる上限温度である耐熱温度Ｔ２は、パワー素子３１が所定の性能を発揮することができる上限温度である耐熱温度Ｔ１よりも低い。

Ｐバスバ、Ｎバスバ及びこれらを保持する絶縁基板を含む積層体である回路部３４は、パワー素子３１を含むパワーモジュール３２とコンデンサ３３とを接続する。

変換部３５は、パワー素子３１を含むパワーモジュール３２、コンデンサ３３、及び回路部３４がそれぞれ機能することにより、バッテリ１６から入力される入力電圧を出力電圧に変換する。

制御部３７は、スロットル１５の操作量に応じて、変換部３５からモータ１８に出力する電力量を調整する制御回路を含む基板である。

図３は、第１実施形態における電力変換装置の底面図である。

図２及び図３に示すように、ケース３６は、樹脂製である箱状の本体部４０を備える。本体部４０は、断熱部材である。本体部４０は、板状の上壁４１と、板状の下壁４２と、上壁４１と下壁４２とを繋ぐ周壁４３とを有する。上壁４１と下壁４２とが対向するとともに平行である。周壁４３は、第１周壁４３ａ、第２周壁４３ｂ、第３周壁４３ｃ、及び第４周壁４３ｄを含む。第１周壁４３ａと第３周壁４３ｃとが対向するとともに平行である。第２周壁４３ｂと第４周壁４３ｄとが対向するとともに平行である。上壁４１、下壁４２、及び周壁４３により、本体部４０が構成され、本体部４０の内外が区画される。なお、本実施形態において、上壁４１と下壁４２とが対向する方向をＺ方向、第１周壁４３ａと第３周壁４３ｃとが対向する方向をＸ方向、第２周壁４３ｂと第４周壁４３ｄとが対向する方向をＹ方向に、それぞれ規定する。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、互いに直交する方向である。なお、Ｚ方向は、上下方向と対応する。

上壁４１及び下壁４２は、Ｘ方向及びＹ方向に広がる板面を有する。第１周壁４３ａ及び第３周壁４３ｃは、Ｙ方向及びＺ方向に広がる板面を有する。第２周壁４３ｂ及び第４周壁４３ｄは、Ｘ方向及びＺ方向に広がる板面を有する。なお、下壁４２は、断熱部材に相当する。

断熱部材である下壁４２には、Ｚ方向に貫通する開口部４４と、Ｚ方向に貫通する貫通孔４５とが形成されている。

開口部４４は貫通孔４５よりも第１周壁４３ａ側に設けられる。開口部４４は、Ｘ方向及びＹ方向に広がる矩形状の孔である。開口部４４のＹ方向長さは、開口部４４のＸ方向長さよりも長い。

貫通孔４５は開口部４４の第３周壁４３ｃ側に８つ設けられる。８つの貫通孔４５は、Ｘ方向に幅を有しＹ方向に延びるスリット状の孔である。８つの貫通孔４５は、互いに平行である。貫通孔４５のＸ方向長さは、Ｙ方向長さと比較して十分に短い。なお、貫通孔４５のＹ方向長さと開口部４４のＹ方向長さは互いに等しい。

８つの貫通孔４５と開口部４４との間は離れている。断熱部材である下壁４２において、８つの貫通孔４５と開口部４４との間の部位を特に断熱部４６という。断熱部４６は、断熱部材である下壁４２の一部である。

下壁４２の下面、すなわち、ケース３６の外側に臨む外面には、乱流発生構造５０が設けられる。乱流発生構造５０は、下壁４２の下面からＸ方向他方側に向かって突出する第１突起５１及び第２突起５２を含む。第１突起５１は、Ｘ方向及びＹ方向に対して傾斜する第１端面５３を有する。第２突起５２は、Ｘ方向及びＹ方向並びに第１端面５３に対して傾斜する第２端面５４を有する。第１突起５１及び第２突起５２は、複数の貫通孔４５の間に設けられる。第１突起５１及び第２突起５２は、Ｙ方向沿って交互に並んでいる。

ケース３６は、金属製のキャップ６０を備える。キャップ６０は、Ｘ方向に延びる四角筒である。キャップ６０のＸ方向一方側、すなわち上側に位置する上端部６１は開口する。上端部６１は、開口部４４に取り付けられる。キャップ６０のＸ方向他方側に位置する下端部６２は、下底部６３により閉塞される。キャップ６０は、下壁４２よりＸ方向他方側に突出する。

下底部６３の上面は、コンデンサ３３と接触する。すなわち、キャップ６０は、下底部６３においてコンデンサ３３を直接支持する。

なお、下壁４２の開口部４４とキャップ６０の上端部６１との間は、耐水性を有する接着剤９１で接着される。接着剤９１は、開口部４４と上端部６１との間からケース３６の内部へ液体の進入を抑制する防水部材としての機能を発揮する。接着剤９１は、液体に限らず塵や埃等がケース３６の内部へ進入することも抑制する。

電力変換装置３０は、パワー素子３１を含むパワーモジュール３２を冷却する第１放熱部７０と、コンデンサ３３を冷却する第２放熱部としてのキャップ６０と、を備える。本玲の第２放熱部であるキャップ６０は、ケース３６の一部を構成する。

第１放熱部７０は、パワー素子３１及びパワーモジュール３２と金属板９２を介して接触する基部７１と、基部７１から延びる８つの放熱フィン７２と、を有する。

第２放熱部であるキャップ６０は、コンデンサ３３を覆う。キャップ６０は、樹脂で覆う場合と比較して、コンデンサ３３の放熱をより積極的に行う。キャップ６０により、コンデンサ３３が耐熱温度Ｔ２を超えることが抑制される。

基部７１は、Ｘ方向及びＹ方向に広がる板状である。基部７１のＸ方向長さ及びＹ方向長さは、８つの貫通孔４５のＸ方向長さ及びＹ方向長さよりも長い。基部７１の下面は、下壁４２の上面に接触する。すなわち、下壁４２は、基部７１を支持する支持部である。基部７１は、下壁４２に設けられる８つの貫通孔４５を塞ぐ。なお、基部７１の下面と下壁４２の上面との間は、耐水性を有する接着剤９１で接着される。接着剤９１は、８つの貫通孔４５からケース３６の内部へ液体の進入を抑制する防水部材としての機能を発揮する。接着剤９１は、液体に限らず塵や埃等がケース３６の内部へ進入することも抑制する。

なお、基部７１は、金属板９２を介してパワー素子３１及びパワーモジュール３２を支持しているが、金属板９２は、省略してもよい。すなわち、基部７１は、パワー素子３１及びパワーモジュール３２を直接接触する状態で、これらを支持してもよい。

放熱フィン７２は、基部７１の下面から下方に向かって延びる板材である。８つの放熱フィン７２は、互いに平行に位置しており、８つの放熱フィン７２が設けられる間隔は、８つの貫通孔４５が設けられる間隔と同じである。放熱フィン７２のＸ方向長さ及びＹ方向長さは、貫通孔４５のＸ方向長さ及びＹ方向長さよりも若干短い。８つの放熱フィン７２は、それぞれ対応する８つの貫通孔４５に挿入される。放熱フィン７２は、ケース３６の外側に突出する。すなわち、放熱フィン７２は、下部空間２５に露出する。なお、放熱フィン７２のＺ方向長さは、キャップ６０のＺ方向長さよりも長い。言い換えると、下壁４２の下面から放熱フィン７２の長さは、下壁４２の下面からキャップ６０の下端部６２までの長さよりも長い。

なお、電力変換装置３０は、送風ファンの下流側に設けられる。すなわち、電力変換装置３０は、放熱フィン７２と送風ファンとがＹ方向において並ぶ位置に設けられる。この構成により、送風ファンからの送風が、隣り合う放熱フィン７２同士の間を通り抜ける。また、送風ファンからの送風が、放熱フィン７２とキャップ６０との間を通り抜ける。

つぎに、電力変換装置３０の作用及び効果について説明する。

（１）電力変換装置３０は、パワー素子３１、コンデンサ３３、及び回路部３４を有し、入力電圧を出力電圧に変換する変換部３５と、変換部３５を収容する本体部４０を有するケース３６と、を備える。また、電力変換装置３０は、パワー素子３１から発生する熱を放熱する金属製の第１放熱部７０と、コンデンサ３３から発生する熱を放熱する金属製の第２放熱部と、を備える。第２放熱部は、キャップ６０である。ケース３６は、少なくとも一部に第１放熱部７０及びキャップ６０よりも熱伝達率が低い断熱部材である下壁４２を有する。断熱部材であるの一部である断熱部４６は、第１放熱部７０とキャップ６０との間に位置する。

この構成によれば、第１放熱部７０とキャップ６０との間に断熱部４６が位置するため、第１放熱部７０とキャップ６０とが直接接触している場合と比較して、第１放熱部７０からキャップ６０へ熱が移動しにくい。したがって、パワー素子３１がコンデンサ３３の耐熱温度Ｔ２よりも高い温度に発熱した場合でも、コンデンサ３３の蓄電量は低下しにくい。このため、周知の電力変換装置と比較して、電力変換装置３０の出力電圧がより安定する。

（２）第１放熱部７０は、パワー素子３１と接触する基部７１と、基部７１から延びる放熱フィン７２と、を有する。断熱部材である下壁４２は、基部７１を支持する支持部であり、ケース３６の内外を繋ぐ貫通孔４５を有する。放熱フィン７２は、貫通孔４５に挿入される。

この構成によれば、放熱フィン７２により、第１放熱部７０と空気との接触面積が増えるので、第１放熱部７０と空気との間の熱交換が促進される。これにより、パワー素子３１の温度上昇が抑制されるので、よりコンデンサ３３への熱の移動が抑制される。ひいては、コンデンサ３３の蓄電量は低下しにくい。これにより、電力変換装置３０の出力電圧がより安定する。

（３）基部７１は、貫通孔４５を塞ぐ。この構成によれば、水等の液体や塵や埃等の異物が貫通孔４５からケース３６の内部へ進入することも抑制することができる。

（４）下壁４２は、外面に乱流発生構造５０を有する。この構成により、放熱フィン７２と熱交換できる空気量が増える。したがって、パワー素子３１から発生する熱をより効率よく放熱することができ、ひいては、パワー素子３１を含むパワーモジュール３２の温度上昇が抑制される。

（５）貫通孔４５は複数設けられ、放熱フィン７２は、貫通孔４５と同数設けられる。乱流発生構造５０は、複数の貫通孔４５の間に位置する。この構成により、乱流発生構造が他の部位に設けられる場合と比較して、放熱フィン７２と熱交換できる空気量が増える。したがって、パワー素子３１から発生する熱をさらに効率よく放熱することができる。

（６）第２放熱部であるキャップ６０は、ケース３６の一部を構成するとともに、コンデンサ３３を覆う。このように、キャップ６０は、２つの機能を有しているため、コンデンサ３３の温度上昇が抑制されるとともに、電力変換装置３０が小型である。

（７）断熱部材である下壁４２は、開口部４４を有し、キャップ６０は、ケース３６に取り付けられることにより、開口部４４を覆う。開口部４４という簡易な構成により、キャップ６０が２つの機能を発揮できる。電力変換装置３０の製造も容易である。

（８）キャップ６０は、下底部６３を有する筒体であって、下底部６３は、コンデンサ３３を支持する。すなわち、キャップ６０はコンデンサ３３と直接接触する。この構成により、金属製のキャップ６０は、コンデンサ３３をより効率よく放熱することができる。

（９）放熱フィン７２は、Ｚ方向に延びる。キャップ６０は、Ｚ方向に延びる。すなわち、放熱フィン７２は、キャップ６０が延びる方向と平行に延びる。放熱フィン７２とキャップ６０とが同一方向に延びることにより、電力変換装置３０のＺ方向の寸法を抑制できる。また、これら両構成に送風ファンからの送風を集中して当てることができる。このため、放熱フィン７２及びキャップ６０と空気との熱交換が行われやすい。

（１０）下壁４２と基部７１との間は、接着剤９１により接着される。接着剤９１は、８つの貫通孔４５からケース３６の内部へ液体の進入を抑制する防水部材としての機能を発揮する。接着剤９１は、液体に限らず塵や埃等がケース３６の内部へ進入することも抑制する。

（１１）接着剤９１は、耐水性を有する材料である。これにより、接着剤９１は、ケース３６の内部へ液体の進入を抑制する防水部材としての機能を発揮する。

（１２）乱流発生構造５０は、下壁４２の外面から延びる第１突起５１及び第２突起５２である。第１突起５１及び第２突起５２という簡易な構成により、電力変換装置３０、とくに放熱フィン７２にあたる空気の流れを乱流にすることができる。これにより、放熱フィン７２と空気との熱交換が行われやすい。

（１３）第１突起５１及び第２突起５２は、放熱フィン７２に対して交差する方向に延びる第１端面５３及び第２端面５４を有する。放熱フィン７２に対して第１突起５１及び第２突起５２を傾けるという簡易な構成により、放熱フィン７２にあたる空気の流れを乱流にすることができる。これにより、放熱フィン７２と空気との熱交換が行われやすい。

（１４）第１端面５３と第２端面５４とは、互いに交差する方向に延びる。第１端面５３と第２端面５４とが互いに他に対して傾くという簡易な構成により、放熱フィン７２にあたる空気の流れを乱流にすることができる。これにより、放熱フィン７２と空気との熱交換が行われやすい。

（１５）車両の制御装置である電力変換装置３０は、パワー素子３１、コンデンサ３３、及びこれらを接続する回路部３４を有し、入力電圧を出力電圧に変換する変換部３５と、変換部３５を収容する本体部４０を有するケース３６と、ケース３６に収容されるとともに車両に設けられる操作部であるスロットル１５への操作量に応じて変換部３５において変換された電力を出力させる制御部３７とを備える。車両の制御装置である電力変換装置３０は、スロットル１５の操作に応じてモータ１８の駆動を制御するとともに、モータ１８への出力電圧がより安定する。
＜第２実施形態＞
次に、電力変換装置の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態において、上記第１実施形態と同一の構成については、符号の百の位に「１」をつけて、その詳細な説明を省略する。

図４は、第２実施形態における電力変換装置の側面図である。図５は、第２実施形態における電力変換装置の断面図である。

図４及び図５に示すように、電力変換装置１３０は、パワー素子１３１、コンデンサ１３３、及び回路部１３４を有する変換部１３５と、変換部１３５を収容するケース１３６とを備える。ケース１３６は、制御部１３７も収容する。

ケース１３６は、本体部１４０と、キャップ１６０とを有する。コンデンサ１３３は、キャップ１６０の下底部１６３に直接支持される。

ケース１３６は、下壁１４２の下側に設けられる収容部１８０を備える。収容部１８０は、キャップ１６０に対してＸ方向における第３側壁１３３ｃ側に位置する。下壁１４２には、本体部１４０と収容部１８０とを繋ぐ貫通孔１７５が設けられる。

収容部１８０は、Ｘ方向に対向する第１側壁１８１及び第２側壁１８２と、Ｚ方向に対向する下壁１４２及び底壁１８３とにより囲まれる部位である。第１側壁１８１及び第２側壁１８２は、Ｙ方向及びＺ方向に広がる板面を有する。底壁１８３は、Ｘ方向及びＹ方向に広がる板面を有する
第２側壁１８２には、Ｘ方向に貫通する貫通孔１８５が形成されている。

貫通孔１８５は５つ設けられる。５つの貫通孔１８５は、Ｚ方向に幅を有しＹ方向に延びるスリット状の孔である。５つの貫通孔１８５は、Ｚ方向において互いに平行である。貫通孔１８５のＺ方向長さは、Ｙ方向長さと比較して十分に短い。

収容部１８０には、パワー素子１３１と、第１放熱部１７０とが収容される。

第１放熱部１７０は、基部１７１と、基部１７１から延びる放熱フィン１７２とを備える。

基部１７１は、Ｙ方向及びＺ方向に広がる板状である。基部１７１のＹ方向長さ及びＺ方向長さは、第２側壁１８２のＹ方向長さ及びＺ方向長さよりも長い。基部１７１のＸ方向の第２側壁１８２側の板面と第２側壁１８２のＸ方向の基部１７１側の板面とが接触する。すなわち、第２側壁１８２は、基部１７１を支持する支持部である。基部１７１は、第２側壁１８２に設けられる５つの貫通孔１８５を塞ぐ。

なお、基部１７１と第２側壁１８２との間は、耐水性を有する接着剤１９１で接着される。接着剤１９１は、液体に限らず塵や埃等がケース１３６、とくに収容部１８０の内部へ進入することも抑制する。

放熱フィン１７２は、第２側壁１８２のＸ方向の第３周壁１４３ｃ側の板面からＸ方向の第３周壁１４３ｃ側に向かって延ビル板材である。５つの放熱フィン１７２は、互いに平行に位置しており、５つの放熱フィン１７２が設けられる間隔は、５つの貫通孔１８５が設けられる間隔と同じである。放熱フィン１７２のＹ方向長さ及びＺ方向長さは、貫通孔１８５のＹ方向長さ及びＺ方向長さよりも若干短い。５つの放熱フィン１７２は、それぞれ対応する５つの貫通孔１８５に挿入される。放熱フィン１７２は、ケース３６の外側、すなわち収容部１８０の外側に突出する。したがって、放熱フィン１７２は、下部空間２５に露出する。

なお、電力変換装置１３０は、送風ファンの下流側に設けられる。すなわち、電力変換装置１３０は、放熱フィン１７２と送風ファンとがＹ方向において並ぶ位置に設けられる。この構成により、送風ファンからの送風が、隣り合う放熱フィン１７２同士の間を通り抜ける。また、送風ファンからの送風が、放熱フィン１７２とキャップ１６０との間を通り抜ける。

次に、電力変換装置１３０の作用及び効果について説明する。

（１６）放熱フィン１７２は、Ｘ方向に延びる。キャップ１６０は、Ｚ方向に延びる。すなわち、放熱フィン１７２は、キャップ１６０が延びる方向と交差する。すなわち、放熱フィン１７２は、キャップ１６０が延びる方向と交差する方向に延びる。このように、放熱フィン１７２とキャップ１６０とが互いに交差する方向に延びていても、これら両構成に送風ファンからの送風が当たりやすい。このため、放熱フィン１７２及びキャップ１６０と空気との熱交換が行われやすい。
＜変形形態＞
次に、電力変換装置の変形形態について説明する。なお、図面を用いて説明する変形例において、上記第１実施形態と同一の構成については、符号の百の位に「２」をつけて、その詳細な説明を省略する。

電力変換装置は、パワー素子、コンデンサ、及び回路部を有していればよい。電力変換装置が備えるパワー素子、コンデンサ、及び回路部の数は任意である。

図６は、図２に示す電力変換装置の変形例を示す断面図である。図６に示すように、電力変換装置２３０は、パワー素子２３１を含むパワーモジュール２３２を２つと、コンデンサ２３３、及び回路部２３４を有する変換部２３５を備える。

パワー素子２３１を含む２つのパワーモジュール２３２は、Ｘ方向においてコンデンサ２３３及び回路部２３４を挟む位置に設けられる。例えば、コンデンサ２３３から第１周壁２４３ａ側に位置するパワー素子２３１及びパワーモジュール２３２を電気的にハイサイド側として機能させ、コンデンサ２３３から第３周壁２４３ｃ側に位置するパワー素子２３１及びパワーモジュール２３２を電気的にローサイド側として機能させる。

第１放熱部２７０は、第２放熱部であるキャップ２６０の２倍の個数である２個が設けられる。２つの第１放熱部２７０は、第２放熱部であるキャップ２６０を中心に対称に設けられる。

このように構成した場合でも、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、パワー素子２３１を一か所にまとめる場合と比較して、放熱フィン２７２と空気とが接触する面積が増えるため、放熱フィン２７２から空気への放熱が行われやすい。したがって、パワー素子２３１の温度上昇を抑制しやすくなり、よりコンデンサ２３３への熱の移動が抑制される。ひいては、コンデンサ２３３の蓄電量は低下しにくい。これにより、電力変換装置２３０の出力電圧がより安定する。

また、キャップ２６３は、断熱部材である本体部２４０よりも熱伝導率の高い充填剤２９１を介してコンデンサ２３３と接触する。これにより、キャップ２６３がコンデンサ２３３との間に隙間を介してコンデンサ２３３を覆う場合と比較して、コンデンサ２３３の温度上昇を抑制することができる。

次に、電力変換装置の変形例について説明する。なお、図面を用いて説明する変形形態において、上記第１実施形態と同一の構成については、符号の百の位に「３」をつけて、その詳細な説明を省略する。

図７は、図２に示す電力変換装置の変形例を示す断面図である。図８は、図７に示す電力変換装置の底面図である。図７及び図８に示すように、放熱フィン３７２が、Ｘ方向に延びていてもよい。すなわち、放熱フィン３７２は、Ｘ方向及びＺ方向に広がる板状であってもよい。また、複数枚、ここでは９枚の放熱フィン３７２は、Ｙ方向に並ぶ。この場合、送風ファン３１９は、図７及び図８のＸ方向左側に配置される。すなわち、図７及び図８のＸ方向右側が送風ファン３１９の駆動により生じる空気の流れの下流側となる。

したがって、空気の流れの上流側から下流側に向かうにしたがって、放熱フィン３７２、キャップ３６０の順に配置される。このような配置とすることで、送風ファン３１９により下部空間２５に取り込まれる空気は、複数枚の放熱フィン３７２の間を通り、キャップ３６０にあたる。すなわち、送風ファン３１９により下部空間２５に取り込まれる空気は、放熱フィン３７２及びキャップ３６０との間で熱交換を行う。これにより、放熱フィン３７２と直接または間接的に接触するパワー素子３３１を含むパワーモジュール３３２、及びキャップ３６０と直接または間接的に接触するコンデンサ３３３における温度上昇を抑制する。なお、間接的に接触とは、放熱フィン３７２とパワー素子３３１を含むパワーモジュール３３２との間、或いはキャップ３６０とコンデンサ３３３との間に、充填剤が介在されている場合のことを指す。

このように、送風ファン３１９、放熱フィン３７２、及びキャップ３６０を直線的に並べなければならないような狭い空間内に電力変換装置３３０を設けなければならない場合であっても、電力変換装置３３０の冷却性能の低下を抑制して、所望する機能を発揮することができる。また、電力変換装置３３０を他の部品（モータ等）と干渉しない位置に設けることができる。言い換えると、電動二輪車において、電力変換装置や他の部品（モータ等）の搭載位置の自由度が向上する。にこのように、ケースに対する放熱フィンの向きは、自由に設定してもよい。また、送風ファンに対するケースの位置、すなわち、送風ファンに対する放熱フィン及びキャップの位置は、自由に設定してもよい。

キャップは、下底部においてコンデンサと直接接触したが、コンデンサと接触する位置は下底部に限らない。キャップとコンデンサとの接触は、筒状の部位であってもよい。また、キャップは、下底部においてコンデンサと直接接触し、コンデンサの周囲を覆う周面においてコンデンサと充填剤を介して間接的に接触していてもよい。

キャップは、四角筒状に限らない。キャップは、円筒状など他の筒状であってもよい。また、キャップは、コンデンサを放熱させる第２放熱部として機能する形状であれば、板状であってもよいし、放熱フィンが取り付けられるなど種々の形状を取りうる。

キャップは、ケースの一部を構成しなくてもよい。

放熱フィンの数は、９や６に限らず、任意の数に設定されればよい。

放熱フィンが挿入される貫通孔の数は、９や６に限らず、任意の数に設定されればよい。ただし、放熱フィンと貫通孔とは同数が望ましい。

乱流発生構造としての第１突起及び第２突起は、どちらか一方が設けられればよい。また、突起形状の表面は、平面に限らず、曲面であってもよい。また、乱流発生構造は、突起形状に限らない。乱流発生構造は、例えば凹状など、放熱フィンと熱交換する空気の量が増える構造であればよい。

乱流発生構造は、必ずしも貫通孔同士の間に設けられなくてもよい。

乱流発生構造は、ケースに設けられる場合に限らない。例えば放熱フィンに乱流発生構造を設けてもよい。

ケースとキャップとの固定は、接着剤に限らない。例えばねじ止め、スナップフィットや圧入などで固定されてもよい。なお、ケースとキャップとの固定がねじ止め、スナップフィットや圧入などで固定される場合であっても、接着剤を使用してもよい。この場合、接着剤は耐水性を有していない材料であってもよい。

ケースと第１放熱部との固定は、接着剤に限らない。例えばねじ止め、スナップフィットや圧入などで固定されてもよい。なお、ケースと第１放熱部との固定がねじ止め、スナップフィットや圧入などで固定される場合であっても、接着剤を使用してもよい。この場合、接着剤は耐水性を有していない材料であってもよい。

第１放熱部とキャップとの間に断熱部があれば、ケースの大部分が金属で形成されていてもよい。

ケースは、スロットルの操作量に応じて、変換部からモータに出力する電力量を調整する制御回路を含む制御部を収容しなくてもよい。ケースが制御部を収容しない場合、より電力変換装置を小型化することができる。

上記実施形態及び変形形態において、説明に使用したＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及び上下方向は、単に説明に使用したものであり、電動二輪車への搭載姿勢を限定するものではない。

上記実施形態及び変形形態において、電力変換装置の搭載対象は電動二輪車に限らない。車輪の数によらず電動車両であれば、電力変換装置を搭載することができる。また、車両に限らず、モータを駆動源として移動する飛行体などの推進体であれば、電力変換装置を搭載することができる。

上記実施形態及び変形形態は、技術的に矛盾しない範囲において互いに組み合わせてもよい。

１０・・・電動二輪車
１１・・・前輪
１２・・・前輪
１３・・・車体
１４・・・ハンドル
１５・・・スロットル
１６・・・バッテリ
１７・・・ＢＭＵ
１８・・・モータ
２１・・・充電器
２２・・・ステップ
２３・・・搭載部
２４・・・シート
２５・・・下部空間
３０，１３０，２３０，３３０・・・電力変換装置
３１，１３１，２３１，３３１・・・パワー素子
３２，１３２，２３２，３３２・・・パワーモジュール
３３，１３３，２３３，３３３・・・コンデンサ
３４，１３４，２３４・・・回路部
３５，１３５，２３５・・・変換部
３６，１３６，２３６，３３６・・・ケース
３７，１３７，２３７・・・制御部
３１９・・・送風ファン
４０，１４０，２４０・・・本体部（断熱部材）
４１，１４１，２４１・・・上壁
４２，１４２，２４２・・・下壁（断熱部材）
４３，１４３，２４３・・・周壁
４４，１４４，２４４・・・開口部
４５，１４５，２４５・・・貫通孔
４６，１４６，２４６・・・断熱部
５０・・・乱流発生構造
５１・・・第１突起
５２・・・第２突起
５３・・・第１端面
５４・・・第２端面
６０，１６０，２６０，３６０・・・キャップ（第２放熱部）
６１，１６１，２６１・・・上端部
６２，１６２，２６２・・・下端部
６３，１６３，２６３・・・下底部（底部）
７０，１７０，２７０・・・第１放熱部
７１，１７１，２７１・・・基部
７２，１７２，２７２，３７２・・・放熱フィン
９１・・・接着剤
１７５・・・貫通孔
１８０・・・収容部
１８１・・・第１側壁
１８２・・・第２側壁
１８３・・・底壁
１８５・・・貫通孔
２９１・・・充填剤

Claims (19)

1. パワー素子、コンデンサ、及びこれらを接続する回路部を有し、入力電圧を出力電圧に変換する変換部と、前記変換部を収容する本体部を有するケースと、を備える電力変換装置において、
   前記パワー素子から発生する熱を放熱する金属製の第１放熱部と、
   前記コンデンサから発生する熱を放熱する金属製の第２放熱部と、を備え、
   前記ケースは、少なくとも一部に前記第１放熱部及び前記第２放熱部よりも熱伝達率が低い断熱部材を有し、
   前記断熱部材は、前記第１放熱部と前記第２放熱部との間に位置する断熱部を有する電力変換装置。
2. 前記第１放熱部は、前記パワー素子と接触する基部と、前記基部から延びる放熱フィンと、を有し、
   前記断熱部材は、前記基部を支持する支持部と、前記本体部の内外を繋ぐ貫通孔とを有し、
   前記放熱フィンは、前記貫通孔に挿入される、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記基部は、前記貫通孔を塞ぐ、請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記断熱部材は、前記支持部の外面に乱流発生構造を有する、請求項２又は３に記載の電力変換装置。
5. 前記貫通孔は複数設けられ、
   前記放熱フィンは、前記貫通孔と同数設けられ、
   前記乱流発生構造は、複数の前記貫通孔の間に位置する、請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記第２放熱部は、前記ケースの一部を構成するとともに、前記コンデンサを覆う、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。
7. 前記第２放熱部は、前記コンデンサと直接接触する、請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記第２放熱部は、前記断熱部材よりも熱伝導率の高い充填剤を介して前記コンデンサと接触する、請求項６に記載の電力変換装置。
9. 前記断熱部材は、前記本体部の内外を繋ぐ開口部を有し、
   前記第２放熱部は、前記ケースに取り付けられることにより、前記開口部を覆うキャップである請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。
10. 前記キャップは、底部を有する筒体であって、
    前記底部は、前記コンデンサを支持する、請求項９に記載の電力変換装置。
11. 前記放熱フィンは、前記キャップが延びる方向と平行に延びる、請求項９に記載の電力変換装置。
12. 前記放熱フィンは、前記キャップが延びる方向と交差する方向に延びる請求項１０に記載の電力変換装置。
13. 前記断熱部材と前記基部との間の間は、接着剤により接着される、請求項２〜１２のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。
14. 前記接着剤は、耐水性を有する材料である、請求項１３に記載の電力変換装置。
15. 前記乱流発生構造は、前記断熱部材の外面から延びる突起である、請求項４〜１４のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。
16. 前記突起は、前記放熱フィンに対して交差する方向に延びる端面を有する、請求項１５に記載の電力変換装置。
17. 前記突起は、第１端面を有する第１突起と、第２端面とを有する第２突起とを有し、
    第１端面と第２端面とは、互いに交差する方向に延びる請求項１５又は１６に記載の電力変換装置。
18. 前記第１放熱部は、前記第２放熱部の２倍の個数が設けられ、
    ２つの前記第１放熱部は、前記第２放熱部を中心に対称に設けられる、請求項１〜１７のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。
19. パワー素子、コンデンサ、及びこれらを接続する回路部を有し、入力電圧を出力電圧に変換する変換部と、前記変換部を収容する本体部を有するケースと、前記ケースに収容されるとともに車両に設けられる操作部への操作量に応じて前記変換部において変換された電力を出力させる制御部とを備える車両の制御装置において、
    前記パワー素子から発生する熱を放熱する金属製の第１放熱部と、
    前記コンデンサから発生する熱を放熱する金属製の第２放熱部と、を備え、
    前記ケースは、少なくとも一部に前記第１放熱部及び前記第２放熱部よりも熱伝達率が低い断熱部材を有し、
    前記断熱部材は、前記第１放熱部と前記第２放熱部との間に位置する断熱部を有する車両の制御装置。

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