WO2017043566A1 - 電動車制御装置 - Google Patents

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WO2017043566A1
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converter
cooling
housing
heat
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浩昭 尾谷
牧野　友由
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株式会社東芝
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an electric vehicle control device.
  • the railway vehicle is supplied with AC power from an overhead line via a pantograph provided on the roof of the vehicle body.
  • This AC power is supplied to the electric motor via an electric vehicle control device provided under the floor of the vehicle body.
  • the electric vehicle control device includes a converter that converts AC power into DC power, and an inverter that converts DC power output from the converter into AC power for driving an electric motor.
  • the electric vehicle control device is provided with a cooling unit such as a cooling fin for radiating heat generated by the converter or the inverter. Thereby, reduction of the heat loss of a converter or an inverter is aimed at.
  • cooling fins are arranged on the bottom side of the electric vehicle control device, a sufficient air volume cannot be obtained when the railway vehicle runs at a low speed, and the cooling capacity of the cooling fins decreases.
  • the cooling fins are arranged on the side surface side of the electric vehicle control device, the air volume is not stable compared to the case where the cooling fins are arranged on the bottom surface side when the railway vehicle travels at a high speed.
  • the cooling fin is designed to have a capacity capable of sufficiently cooling both the converter and the inverter, the cooling fin may be increased in size.
  • the converter and the inverter are integrated via the cooling fins, there is a possibility that the maintenance burden is increased even if any one of the converter, the inverter, and the cooling fin is maintained.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an electric vehicle control apparatus that can be reduced in size and improved in maintainability.
  • the electric vehicle control apparatus includes a housing, a converter, an inverter, a converter cooling unit, and an inverter cooling unit.
  • the housing is provided under the floor of the vehicle body.
  • the converter is housed in a housing, connected to an AC power source, and converts supplied AC power into DC power.
  • the inverter is housed in a housing and converts DC power into AC power for driving the motor.
  • the converter cooling unit is disposed on the bottom side of the housing and cools the converter.
  • the inverter cooling unit is disposed on the bottom side of the housing and cools the inverter.
  • the schematic block diagram which shows the electric vehicle control apparatus of 1st Embodiment The block diagram which shows the electric vehicle control apparatus of 1st Embodiment.
  • the schematic block diagram which shows the electric vehicle control apparatus of 2nd Embodiment The schematic block diagram which shows the electric vehicle control apparatus of 3rd Embodiment.
  • the schematic block diagram which shows the electric vehicle control apparatus of 4th Embodiment The schematic block diagram which shows the electric vehicle control apparatus in the modification of 4th Embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the electric vehicle control device 1
  • FIG. 2 is a block diagram of the electric vehicle control device 1.
  • the electric vehicle control device 1 performs drive control of an electric motor 3 provided in a vehicle body 2 of a railway vehicle, for example.
  • the electric vehicle control apparatus 1 includes a box-shaped housing 4 provided under the floor of the vehicle body 2, a converter 5 and an inverter 6 provided in the housing 4, and a converter cooling unit for cooling the converter 5. 7 and an inverter cooling unit 8 for cooling the inverter 6.
  • the electric vehicle control device 1 is connected to the overhead wire 11 via a main transformer (transformer) 9 and a pantograph 10.
  • the pantograph 10 collects AC power supplied to the overhead wire 11 and is also connected to the grounding point 12 via the main transformer 9.
  • a wheel 13 may be used as the contact point 12, for example.
  • Converter 5 converts AC power supplied via main transformer 9 into DC power.
  • Converter 5 is arranged on bottom surface 4 a of housing 4.
  • the inverter 6 converts the DC power converted by the converter 5 into AC power for driving the electric motor 3 and supplies it to the electric motor 3.
  • the inverter 6 is disposed on the side surface 4 b of the housing 4.
  • the converter cooling unit 7 is disposed on the bottom surface 4 a of the housing 4 so as to correspond to the converter 5.
  • the converter cooling unit 7 is a so-called heat sink, and includes a heat receiving plate 7a extending along the bottom surface 4a of the housing 4 and a fin-like heat radiating unit 7b extending downward from the heat receiving plate 7a. It is configured.
  • converter 5 is provided so that heat receiving plate 7a may contact.
  • the converter 5 is provided such that the semiconductor element 5a constituting the converter 5 is in contact with the heat receiving plate 7a.
  • the semiconductor element 5a it is comprised by switching elements, such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor: Insulated gate bipolar transistor), for example.
  • the heat radiating portion 7 b is formed so that the fin extends in the front-rear direction of the vehicle body 2. This makes it easier for the traveling wind to pass through the heat radiating portion 7b.
  • the inverter cooling unit 8 is disposed on the side surface 4 b of the housing 4 so as to correspond to the inverter 6.
  • the inverter cooling unit 8 includes a heat receiving plate 8 a extending along the side surface 4 b of the housing 4, and a heat radiating unit 8 b projecting outward from the heat receiving plate 8 a in the vehicle width direction of the vehicle body 2. Has been. And it is provided so that the inverter 6 may contact the heat receiving plate 8a.
  • the inverter 6 is provided such that the semiconductor element 6a constituting the inverter 6 is in contact with the heat receiving plate 8a.
  • the semiconductor element 6a it is comprised by switching elements, such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor: Insulated gate bipolar transistor), for example.
  • the heat radiating part 8b of the inverter cooling part 8 will be described in detail.
  • the heat radiating part 8b is provided on the heat pipe 14 extending obliquely upward from the heat receiving plate 8a, and the outer peripheral surface of the heat pipe 14. And a plurality of fins 15 extending in the normal direction to the extending direction of 14. Inside the heat pipe 14, a working fluid for encouraging heat exchange between the heat pipe 14 and the outside is enclosed. For this reason, the heat pipe 14 is provided obliquely with respect to the horizontal direction so that the working fluid normally circulates in the heat pipe 14.
  • the converter cooling unit 7 is disposed on the bottom surface 4a of the housing 4, the cooling capacity is improved by obtaining a large air volume when the railway vehicle is traveling at high speed.
  • the inverter cooling unit 8 is disposed on the side surface 4b of the housing 4, the cooling capacity can be efficiently increased by using the rising airflow when the railway vehicle travels at a low speed. By the way, the load applied to the converter 5 and the inverter 6 changes as shown in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing changes in the current values of the converter 5 and the inverter 6 when the vertical axis is the current value and the horizontal axis is the traveling speed of the railway vehicle.
  • the current value of converter 5 refers to the current value input to converter 5 (current value at point A in FIG. 2).
  • the current value of the inverter 6 refers to the current value output from the inverter 6 (current value at point B in FIG. 2).
  • the current value of the inverter 6 increases. As the traveling speed increases, the required torque decreases, and accordingly, the current value of the inverter 6 gradually decreases. That is, the inverter 6 has a large load when the railway vehicle is traveling at a low speed and a small load when the railway vehicle is traveling at a high speed.
  • the supply current of converter 5 gradually increases from the start of traveling. Since the amount of current supplied is large when the railway vehicle is traveling at high speed, the current value of converter 5 is maintained at a large value. That is, the converter 5 has a large load when the railway vehicle is traveling at a high speed and a small load when the train is traveling at a low speed.
  • this converter can be used when the railway vehicle having a heavy load on the converter 5 is traveling at high speed. 5 can be efficiently cooled.
  • the inverter 6 and the inverter cooling section 8 on the side surface 4b of the housing 4, the inverter 6 can be efficiently cooled when the railway vehicle having a heavy load on the inverter 6 travels at a low speed.
  • the converter cooling unit 7 may be formed to a size capable of cooling only the converter 5, and the inverter cooling unit 8 may be formed to a size capable of cooling only the inverter 6.
  • the semiconductor element 6a constituting the inverter 6 is provided in contact with the heat receiving plate 8a of the inverter cooling unit 8.
  • the semiconductor element 6a since the semiconductor element 6a generates a large amount of heat, the inverter 6 can be cooled more efficiently by bringing the semiconductor element 6a into contact with the heat receiving plate 8a, and the inverter cooling unit 8 can be downsized. .
  • the parts 5 to 8 can be easily maintained by dividing the cooling part into the converter 5 (converter cooling part 7) and the inverter 6 (inverter cooling part 8). That is, for example, when the converter 5 is to be maintained, the converter 5 and the converter cooling unit 7 may be removed from the housing 4, so that it is not necessary to remove the inverter 6 and the inverter cooling unit 8. Therefore, the respective parts 5 to 8 can be easily maintained.
  • the converter 5 and the converter cooling unit 7 are disposed on the bottom surface 4 a of the housing 4, and the inverter 6 and the inverter cooling unit 8 are disposed on the side surface 4 b of the housing 4.
  • the parts 5 to 8 are arranged on different surfaces according to their functions. For this reason, for example, when either one of the converter 5 or the inverter 6 is removed from the housing 4, the other does not get in the way, and the maintainability can be further improved.
  • the heat receiving plates 7a and 8a of the cooling units 7 and 8 are also disposed on the side surface 4b and the bottom surface 4a of the housing 4, the heat radiation properties of the heat receiving plates 7a and 8a themselves can be improved. That is, the heat receiving plate 7a of the converter cooling unit 7 is easily affected by the traveling wind when the railway vehicle is traveling at high speed, and can improve the heat dissipation during the traveling at high speed. In addition, the heat receiving plate 8a of the inverter cooling unit 8 is easily affected by the rising air current at low speed traveling, and can improve the heat radiation performance at low speed traveling.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the electric vehicle control apparatus 201 according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 1 described above.
  • the same reference numerals are given to the same aspects as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted (the same applies to the following embodiments).
  • the differences between the first embodiment and the second embodiment are the shapes of the inverter cooling section 8 of the first embodiment and the inverter cooling section 208 of the second embodiment. Is in a different point.
  • the inverter cooling unit 208 includes a heat receiving plate 8a, and a fin-like heat radiating unit 208b extending outward from the heat receiving plate 8a in the vehicle width direction of the vehicle body 2. , Is configured.
  • the heat dissipating part 208b is formed such that the fin extends in the vertical direction of the vehicle body 2. As a result, the rising airflow easily passes through the heat radiating portion 7b. Therefore, according to the second embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be achieved.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the electric vehicle control device 301 in the third embodiment, and corresponds to FIG. 1 described above. As shown in the figure, the difference between the first embodiment and the third embodiment is that the position of the inverter 6 of the first embodiment is different from the position of the inverter 6 of the third embodiment. It is in.
  • the inverter 6 of the third embodiment is disposed on the bottom surface 4 a of the housing 4 in the same manner as the converter 5.
  • a heat radiating section 308b that is in contact with the heat receiving plate 8a is provided on the outer peripheral surface of the heat pipe 314 and the heat pipe 314, and is in a direction normal to the extending direction of the heat pipe 314.
  • a plurality of extending fins 315 is provided on the outer peripheral surface of the heat pipe 314 and the heat pipe 314, and is in a direction normal to the extending direction of the heat pipe 314.
  • the heat pipe 314 is formed so as to extend outward from the bottom surface side of the heat receiving plate 8a in the vehicle width direction of the vehicle body 2 and then to extend obliquely upward with respect to the horizontal direction. Even in such a configuration, most of the heat pipes 314 of the inverter cooling unit 308 and the heat radiating unit 308b are arranged on the side surface 4b side of the housing 4, and thus the first embodiment described above. The same effect can be achieved.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle control device 401 according to the fourth embodiment, and corresponds to FIG. 1 described above. As shown in the figure, the difference between the first embodiment and the fourth embodiment is that the shape of the heat receiving plate 8a in the inverter cooling section 8 of the first embodiment and the inverter of the fourth embodiment. The shape of the heat receiving plate 408a in the cooling unit 408 is different.
  • the heat receiving plate 408 a in the inverter cooling unit 408 of the fourth embodiment includes a first plate 41 facing the side surface 4 b of the housing 4, and the first plate 41 to the inside of the housing 4. And a second plate 42 projecting toward the head.
  • the second plate 42 is formed so as to extend in the vehicle width direction and the vertical direction of the vehicle body 2.
  • the semiconductor element 6 a of the inverter 6 is provided in contact with the second plate 42.
  • the second plate 42 may be formed so as to extend in the vehicle width direction and the front-rear direction of the vehicle body 2.
  • the layout variations of the inverter 6 can be further increased.
  • the layout of the inverter 6 in the housing 4 can be further improved, and the inverter 6 can be downsized.
  • the converter cooling unit 7 includes the heat receiving plate 7a and the heat radiating unit 7b
  • the inverter cooling units 8 to 408 include the heat receiving plates 8a and 408a and the heat radiating units 8b to 408b.
  • the case where it is configured has been described.
  • the configurations of the converter cooling unit 7 and the inverter cooling units 8 to 408 are not limited to the above-described embodiments, and any configuration that can dissipate heat generated in the converter 5 and the inverter 6 may be used.
  • one electric vehicle control device 1 to 401 is illustrated and described under the floor of the vehicle body 2, but the present invention is not limited to this, and a plurality of electric vehicle control devices may be disposed under the floor of the vehicle body 2 as necessary. Vehicle control devices 1 to 401 can be provided. Even in this case, the inverter cooling units 8 to 408 may be arranged on the side surface 4b side of the housing 4. More preferably, the inverter cooling sections 8 to 408 are disposed outside the vehicle body 2 in the vehicle width direction.
  • the converter 5 and the converter cooling unit 7 are arranged on the bottom surface 4a of the casing 4, so that the converter 5 can be operated at a high speed when the railway vehicle is heavily loaded. Can be efficiently cooled. Further, by disposing the inverter 6 and the inverter cooling sections 8 to 408 on the side surface 4b of the casing 4, the inverter 6 can be efficiently cooled when the railway vehicle having a heavy load on the inverter 6 travels at a low speed. .
  • the converter cooling section 7 may be formed to a size capable of cooling only the converter 5, and the inverter cooling sections 8 to 408 may be formed to a size capable of cooling only the inverter 6. As described above, since the cooling objects of the cooling units 7 and 8 are divided and the converter 5 and the inverter 6 can be efficiently cooled, the entire cooling units 7 and 8 to 408 can be downsized.
  • the parts 5 to 8 and 408 can be easily maintained by dividing the cooling unit into the converter 5 (converter cooling unit 7) and the inverter 6 (inverter cooling units 8 to 408). That is, for example, when the converter 5 is to be maintained, the converter 5 and the converter cooling unit 7 may be removed from the housing 4, so that it is not necessary to remove the inverter 6 and the inverter cooling unit 8. For this reason, the respective parts 5 to 408 can be easily maintained.
  • the casing 5 is arranged such that the converter 5 and the converter cooling section 7 are arranged on the bottom surface 4 a of the casing 4, and the inverter 6 and the inverter cooling sections 8 to 408 are arranged on the side face 4 b of the casing 4.
  • the parts 5 to 408 are arranged on four different surfaces according to their functions. For this reason, for example, when either one of the converter 5 or the inverter 6 is removed from the housing 4, the other does not get in the way, and the maintainability can be further improved.

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Abstract

実施形態の電動車制御装置は、筐体と、コンバータと、インバータと、コンバータ用冷却部と、インバータ用冷却部と、を持つ。筐体は、車体の床下に設けられる。コンバータは、筐体内に収納され、交流電源に接続され、供給される交流電力を直流電力に変換する。インバータは、筐体内に収納され、直流電力を電動機の駆動用交流電力に変換する。コンバータ用冷却部は、筐体の底面側に配置され、コンバータを冷却する。インバータ用冷却部は、筐体の底面側に配置され、インバータを冷却する。

Description

電動車制御装置
　本発明の実施形態は、電動車制御装置に関する。
　鉄道車両は、車体の屋根上に設けられたパンタグラフを介し、架線から交流電力が供給される。この交流電力は、車体の床下に設けられた電動車制御装置を介して電動モータに供給される。電動車制御装置は、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータから出力された直流電力を電動モータ駆動用の交流電力に変換するインバータと、を備えている。
　ここで、電動車制御装置には、コンバータやインバータで発生する熱を放熱するための冷却フィン等の冷却部が設けられる。これにより、コンバータやインバータの熱損の低減化を図っている。
　ところで、電動車制御装置の底面側に冷却フィンを配置した場合、鉄道車両の低速走行時には十分な風量が得られず、冷却フィンの冷却能力が低下することが知られている。一方、電動車制御装置の側面側に冷却フィンを配置した場合、鉄道車両の高速走行時には底面側に冷却フィンを配置した場合と比較して風量が安定しないことが知られている。
　そこで、電動車制御装置の底面側と側面側との両側に渡って冷却フィンを配置し、コンバータおよびインバータの両者を冷却することが考えられる。
　しかしながら、冷却フィンを、コンバータおよびインバータの両者を十分冷却可能な容量に設計しようとすると、冷却フィンが大型化する可能性があった。
　また、コンバータやインバータが冷却フィンを介して一体化することになり、これらコンバータ、インバータ、および冷却フィンの何れか１つをメンテナンスしようとしてもメンテナンスの負担が大きくなってしまう可能性があった。
日本国特開２００３－４８５３３号公報
　本発明が解決しようとする課題は、小型化でき、かつメンテナンス性を向上できる電動車制御装置を提供することである。
　実施形態の電動車制御装置は、筐体と、コンバータと、インバータと、コンバータ用冷却部と、インバータ用冷却部と、を持つ。筐体は、車体の床下に設けられる。コンバータは、筐体内に収納され、交流電源に接続され、供給される交流電力を直流電力に変換する。インバータは、筐体内に収納され、直流電力を電動機の駆動用交流電力に変換する。コンバータ用冷却部は、筐体の底面側に配置され、コンバータを冷却する。インバータ用冷却部は、筐体の底面側に配置され、インバータを冷却する。
第１の実施形態の電動車制御装置を示す概略構成図。 第１の実施形態の電動車制御装置を示すブロック図。 第１の実施形態のコンバータおよびインバータの電流値の変化を示すグラフ。 第２の実施形態の電動車制御装置を示す概略構成図。 第３の実施形態の電動車制御装置を示す概略構成図。 第４の実施形態の電動車制御装置を示す概略構成図。 第４の実施形態の変形例における電動車制御装置を示す概略構成図。
　以下、実施形態の電動車制御装置を、図面を参照して説明する。
　（第１の実施形態）
　図１は、電動車制御装置１の概略構成図、図２は、電動車制御装置１のブロック図である。
　図１、図２に示すように、電動車制御装置１は、例えば、鉄道車両の車体２に設けられた電動モータ３の駆動制御を行うものである。電動車制御装置１は、車体２の床下に設けられた箱状の筐体４と、筐体４内に設けられたコンバータ５、およびインバータ６と、コンバータ５を冷却するためのコンバータ用冷却部７と、インバータ６を冷却するためのインバータ用冷却部８と、を備えている。
　また、電動車制御装置１は、メイントランス（変圧器）９、およびパンタグラフ１０を介して架線１１に接続されている。パンタグラフ１０は、架線１１に供給されている交流電力を集電するもので、メイントランス９を介して接地点１２にも接続されている。なお、接地点１２としては、例えば、車輪１３が挙げられる。
　コンバータ５は、メイントランス９を介して供給される交流電力を直流電力に変換する。コンバータ５は、筐体４の底面４ａに配置されている。
　一方、インバータ６は、コンバータ５によって変換された直流電力を電動モータ３の駆動用交流電力に変換し、電動モータ３に供給する。インバータ６は、筐体４の側面４ｂに配置されている。
　コンバータ用冷却部７は、コンバータ５に対応するように筐体４の底面４ａに配置されている。コンバータ用冷却部７は、いわゆるヒートシンクであって、筐体４の底面４ａに沿って延在する受熱プレート７ａと、受熱プレート７ａから下方に向かって延出するフィン状の放熱部７ｂと、により構成されている。そして、受熱プレート７ａにコンバータ５が接触するように設けられている。ここで、コンバータ５は、このコンバータ５を構成する半導体素子５ａが受熱プレート７ａに接触するように設けられている。なお、半導体素子５ａとしては、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のスイッチング素子で構成されている。放熱部７ｂは、フィンが車体２の前後方向に延出するように形成されている。これにより、放熱部７ｂ内を走行風が通りやすくなる。
　インバータ用冷却部８は、インバータ６に対応するように筐体４の側面４ｂに配置されている。インバータ用冷却部８は、筐体４の側面４ｂに沿って延在する受熱プレート８ａと、受熱プレート８ａから車体２の車幅方向外方に向かって突設された放熱部８ｂと、により構成されている。そして、受熱プレート８ａにインバータ６が接触するように設けられている。ここで、インバータ６は、このインバータ６を構成する半導体素子６ａが受熱プレート８ａに接触するように設けられている。なお、半導体素子６ａとしては、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のスイッチング素子で構成されている。
　インバータ用冷却部８の放熱部８ｂについて詳述すると、この放熱部８ｂは、受熱プレート８ａから斜め上方に向かって延出するヒートパイプ１４と、ヒートパイプ１４の外周面に設けられ、このヒートパイプ１４の延在方向に対して法線方向に延びる複数のフィン１５と、により構成されている。ヒートパイプ１４の内部には、このヒートパイプ１４と外部との熱交換を促進させるための作動液が封入されている。このため、ヒートパイプ１４は、このヒートパイプ１４内で作動液が正常に循環するように水平方向に対して斜めに設けられる。
　このような構成のもと、架線１１からパンタグラフ１０、メイントランス９、および電動車制御装置１を介して電動モータ３に電力が供給され、電動モータ３の駆動に伴って鉄道車両が所望の速度で走行する。
　このとき、電動車制御装置１のコンバータ５で発生する熱は、コンバータ用冷却部７を介して放熱される。これにより、コンバータ５が冷却される。一方、インバータ６で発生する熱は、インバータ用冷却部８を介して放熱される。これにより、インバータ６が冷却される。
　ここで、コンバータ用冷却部７は、筐体４の底面４ａに配置されているので、鉄道車両の高速走行時に大きな風量を得て冷却能力が向上する。一方、インバータ用冷却部８は、筐体４の側面４ｂに配置されているので、鉄道車両の低速走行時に上昇気流を利用して効率よく冷却能力を高めることができる。
　ところで、コンバータ５およびインバータ６にかかる負荷は、鉄道車両走行時において、以下で説明する図３のように変化する。
　図３は、縦軸を電流値とし、横軸を鉄道車両の走行速度とした場合のコンバータ５およびインバータ６の電流値の変化を示すグラフである。なお、図３において、コンバータ５の電流値とは、コンバータ５に入力される電流値（図２におけるＡ点の電流値）をいう。また、図３において、インバータ６の電流値とは、インバータ６から出力される電流値（図２におけるＢ点の電流値）をいう。
　同図に示すように、鉄道車両の走行開始時は大きなトルクが必要になるので、インバータ６の電流値が大きくなる。そして、走行速度が速くなるに従い、必要トルクが小さくなるので、これに伴いインバータ６の電流値が徐々に小さくなっていく。すなわち、インバータ６は、鉄道車両の低速走行時の負荷が大きく、高速走行時の負荷が小さい。
　これに対し、コンバータ５は、走行開始時から徐々に供給電流が大きくなる。そして、鉄道車両の高速走行時には電流の供給量が大きくなるので、コンバータ５の電流値は、大きい値のまま維持されることになる。すなわち、コンバータ５は、鉄道車両の高速走行時の負荷が大きく、低速走行時の負荷が小さい。
　したがって、上述の第１の実施形態のように、筐体４の底面４ａに、コンバータ５およびコンバータ用冷却部７を配置することにより、コンバータ５の負荷が大きい鉄道車両の高速走行時に、このコンバータ５を効率よく冷却することができる。また、筐体４の側面４ｂに、インバータ６およびインバータ用冷却部８を配置することにより、インバータ６の負荷が大きい鉄道車両の低速走行時に、このインバータ６を効率よく冷却することができる。しかも、コンバータ用冷却部７は、コンバータ５のみ冷却できる大きさに形成すればよく、インバータ用冷却部８は、インバータ６のみ冷却できる大きさに形成すればよい。このように、各冷却部７，８の冷却対象をそれぞれ分け、効率よくコンバータ５やインバータ６を冷却できるので、冷却部７，８全体として小型化を図ることができる。
　また、インバータ用冷却部８の受熱プレート８ａに、インバータ６を構成する半導体素子６ａが接触するように設けられている。ここで、半導体素子６ａは発熱量が大きいので、この半導体素子６ａを受熱プレート８ａに接触させることにより、インバータ６を、より効率よく冷却でき、インバータ用冷却部８の小型化も図ることができる。
　さらに、冷却部をコンバータ５用（コンバータ用冷却部７）とインバータ６用（インバータ用冷却部８）とに分けることにより、各部品５～８を容易にメンテナンスすることができる。つまり、例えば、コンバータ５をメンテナンスしようとする際には、このコンバータ５とコンバータ用冷却部７を筐体４から取り外せばよいので、わざわざインバータ６やインバータ用冷却部８を取り外す必要がなくなる。このため、各部５～８を容易にメンテナンスすることができる。
　また、筐体４の底面４ａに、コンバータ５およびコンバータ用冷却部７を配置し、筐体４の側面４ｂに、インバータ６およびインバータ用冷却部８を配置しているように、筐体４の異なる面に、それぞれ機能別に各部品５～８を配置している。このため、例えば筐体４からコンバータ５またはインバータ６の何れか一方を取り外す際に他方が邪魔にならず、さらにメンテナンス性を向上させることができる。
　さらに、各冷却部７，８の受熱プレート７ａ，８ａも、それぞれ筐体４の底面４ａとに側面４ｂとに配置されているので、受熱プレート７ａ，８ａ自体の放熱性も高めることができる。すなわち、コンバータ用冷却部７の受熱プレート７ａは、鉄道車両の高速走行時に走行風の影響を受け易く、高速走行時の放熱性を高めることができる。また、インバータ用冷却部８の受熱プレート８ａは、低速走行時に上昇気流の影響を受け易く、低速走行時の放熱性を高めることができる。
（第２の実施形態）
　次に、図４に基づいて、第２の実施形態について説明する。
　図４は、第２の実施形態における電動車制御装置２０１の概略構成図であって、前述の図１に対応している。なお、以下の説明において、第１の実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する（以下の実施形態についても同様）。
　同図に示すように、第１の実施形態と第２の実施形態との相違点は、第１の実施形態のインバータ用冷却部８と第２の実施形態のインバータ用冷却部２０８との形状が異なる点にある。
　より具体的には、第２の実施形態のインバータ用冷却部２０８は、受熱プレート８ａと、この受熱プレート８ａから車体２の車幅方向外方に向かって延出するフィン状の放熱部２０８ｂと、により構成されている。放熱部２０８ｂは、フィンが車体２の上下方向に延出するように形成されている。これにより、放熱部７ｂ内を上昇気流が通りやすくなる。
　したがって、上述の第２の実施形態によれば、前述の第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
（第３の実施形態）
　図５は、第３の実施形態における電動車制御装置３０１の概略構成図であって、前述の図１に対応している。
　同図に示すように、第１の実施形態と第３の実施形態との相違点は、第１の実施形態のインバータ６の位置と、第３の実施形態のインバータ６の位置とが異なる点にある。
　より具体的には、第３の実施形態のインバータ６は、コンバータ５と同様に筐体４の底面４ａに配置されている。一方、インバータ用冷却部３０８は、受熱プレート８ａに接触する放熱部３０８ｂが、ヒートパイプ３１４と、ヒートパイプ３１４の外周面に設けられ、このヒートパイプ３１４の延在方向に対して法線方向に延びる複数のフィン３１５と、により構成されている。
　ヒートパイプ３１４は、受熱プレート８ａの底面側から車体２の車幅方向外方に向かって延び、その後、水平方向に対して斜め上方に向かって延出するように形成されている。
　このように構成した場合であっても、筐体４の側面４ｂ側に、インバータ用冷却部３０８のヒートパイプ３１４の大部分、および放熱部３０８ｂが配置されるので、前述の第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
（第４の実施形態）
　図６は、第４の実施形態における電動車制御装置４０１の概略構成図であって、前述の図１に対応している。
　同図に示すように、第１の実施形態と第４の実施形態との相違点は、第１の実施形態のインバータ用冷却部８における受熱プレート８ａの形状と、第４の実施形態のインバータ用冷却部４０８における受熱プレート４０８ａの形状とが異なる点にある。
　より具体的には、第４の実施形態のインバータ用冷却部４０８における受熱プレート４０８ａは、筐体４の側面４ｂに面する第１プレート４１と、この第１プレート４１から筐体４の内部に向かって突設された第２プレート４２と、により構成されている。第２プレート４２は、車体２の車幅方向および上下方向に延在するように形成されている。
　このような構成のもと、第２プレート４２に、インバータ６の半導体素子６ａが接触するように設けられている。このように構成することで、前述の第１の実施形態と同様の効果に加え、筐体４内でのインバータ６のレイアウト性を高めることができると共に、インバータ６の小型化を図ることができる。
　なお、図７に示すように、第２プレート４２を、車体２の車幅方向および前後方向に延在するように形成してもよい。このように構成することで、さらにインバータ６のレイアウトのバリエーションを増やすことができる。このため、さらに筐体４内でのインバータ６のレイアウト性を高めることができると共に、インバータ６の小型化を図ることができる。
　なお、上述の各実施形態では、コンバータ用冷却部７が、受熱プレート７ａと放熱部７ｂとにより構成され、インバータ用冷却部８～４０８が、受熱プレート８ａ，４０８ａと放熱部８ｂ～４０８ｂとにより構成されている場合について説明した。しかしながら、コンバータ用冷却部７やインバータ用冷却部８～４０８の構成は、上述の各実施形態に限られるものではなく、コンバータ５やインバータ６で発生する熱を放熱できる構成であればよい。
　例えば、上述の実施形態では、ヒートパイプ１４～４１４は、内部に作動液が封入されているものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、熱を伝達可能な構成であればよい。
　また、上述の実施形態では、車体２の床下に電動車制御装置１～４０１を１つ図示して説明したが、これに限られるものではなく、必要に応じて車体２の床下に複数の電動車制御装置１～４０１を設けることが可能である。この場合であっても、筐体４の側面４ｂ側に、インバータ用冷却部８～４０８を配置すればよい。さらに望ましくは、インバータ用冷却部８～４０８を、車体２の車幅方向外方に配置するとよい。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、筐体４の底面４ａに、コンバータ５およびコンバータ用冷却部７を配置することにより、コンバータ５の負荷が大きい鉄道車両の高速走行時に、このコンバータ５を効率よく冷却することができる。また、筐体４の側面４ｂに、インバータ６およびインバータ用冷却部８～４０８を配置することにより、インバータ６の負荷が大きい鉄道車両の低速走行時に、このインバータ６を効率よく冷却することができる。しかも、コンバータ用冷却部７は、コンバータ５のみ冷却できる大きさに形成すればよく、インバータ用冷却部８～４０８は、インバータ６のみ冷却できる大きさに形成すればよい。このように、各冷却部７，８の冷却対象をそれぞれ分け、効率よくコンバータ５やインバータ６を冷却できるので、冷却部７，８～４０８全体として小型化を図ることができる。
　また、冷却部をコンバータ５用（コンバータ用冷却部７）とインバータ６用（インバータ用冷却部８～４０８）とに分けることにより、各部品５～８，４０８を容易にメンテナンスすることができる。つまり、例えば、コンバータ５をメンテナンスしようとする際には、このコンバータ５とコンバータ用冷却部７を筐体４から取り外せばよいので、わざわざインバータ６やインバータ用冷却部８を取り外す必要がなくなる。このため、各部５～４０８を容易にメンテナンスすることができる。
　また、筐体４の底面４ａに、コンバータ５およびコンバータ用冷却部７を配置し、筐体４の側面４ｂに、インバータ６およびインバータ用冷却部８～４０８を配置しているように、筐体４の異なる面に、それぞれ機能別に各部品５～４０８を配置している。このため、例えば筐体４からコンバータ５またはインバータ６の何れか一方を取り外す際に他方が邪魔にならず、さらにメンテナンス性を向上させることができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１，２０１，３０１，４０１…電動車制御装置、２…車体、３…電動モータ（電動機）、４…筐体、４ａ…底面、４ｂ…側面、５…コンバータ、６…インバータ、６ａ…半導体素子、７…コンバータ用冷却部、８，２０８，３０８，４０８…インバータ用冷却部、８ａ，４０８ａ…受熱プレート（受熱部）、８ｂ，２０８ｂ，３０８ｂ，４０８ｂ…放熱部、１４…ヒートパイプ、４１…第１プレート、４２…第２プレート

Claims (4)

  1. 　車体の床下に設けられる筐体と、
    　前記筐体内に収納され、交流電源に接続され、供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
    　前記筐体内に収納され、前記直流電力を電動機の駆動用交流電力に変換するインバータと、
    　前記筐体の底面側に配置され、前記コンバータを冷却するためのコンバータ用冷却部と、
    　前記筐体の側面側に配置され、前記インバータを冷却するためのインバータ用冷却部と、
    　を備えた電動車制御装置。
  2. 　インバータ用冷却部は、
    　　前記インバータからの熱を受熱する受熱部と、
    　　前記受熱部から伝達された熱を外部に放熱する放熱部と、
    　を備え、
    　前記受熱部に、前記インバータを構成する半導体素子が接触されている請求項１に記載の電動車制御装置。
  3. 　前記筐体の側面に、前記受熱部および前記放熱部が配置されている請求項２に記載の電動車制御装置。
  4. 　前記筐体の側面に、前記インバータが配置されていると共に、
    　前記筐体の底面に、前記コンバータが配置されている請求項１～請求項３の何れか１項に記載の電動車制御装置。
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