(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれインバータチップの放熱面に密着固定された放熱プレートを背中合わせに配置し、両放熱プレートの少なくとも一方の背面には、放熱フィンが設けられ、両放熱プレート間に冷却媒体が流通されている電気自動車用インバータの冷却装置において、各インバータチップは、放熱プレートを背中合わせに配置したときに、互いに重ならない位置に配置され、各インバータチップが配置された側の放熱プレートの背面にのみ所定複数枚の放熱フィンが設けられ、前記放熱フィンを冷却する冷却媒体が流通する流路は、複数の直線状流路と、前記直線状流路同士を接続する、直線状流路の幅を半径とした半円形流路とを含み構成され、前記流路の断面積を一定とすることで冷却媒体の流通抵抗を一定としたことを特徴とする電気自動車用インバータの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるハイブリッドカーを含む電気自動車で用いられるインバータの冷却装置に係り、特に放熱フィンの配置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車やハイブリッドカーでは、バッテリから車両駆動用のモータを動作させる交流電圧を作り出すためにインバータが用いられている。図７は従来のインバータモジュール１でのインバータチップ１１の配置状況を表す説明図である。このインバータは、１つの駆動用モータに対応して設けられるインバータモジュール１を含む。このインバータモジュール１は、パワートランジスタ等のインバータチップ１１を複数搭載した基板を備えており、冷却装置としての放熱プレート２が取り付けられている。
【０００３】
各インバータチップ１１は発熱し易く、過度の発熱により通電可能な電流量が抑制されてしまう。つまり、その電気的性能を維持して、要求された電流を通電可能とするために、その放熱面を放熱プレート２に密着させて、十分な冷却をする必要がある。
【０００４】
インバータモジュール１内では、図７に示すように、インバータチップ１１が複数個（例えば４個）ずつの組となって、一列に並んで配置され、さらに、この組が一定の間隔を空けて複数配列されている。間隔を空けて配列しているのは、各インバータチップ１１への配線のためであり、また、インバータチップ１１を集中して配置すると、発生する熱が効率よく散逸しないからである。
【０００５】
従来の放熱プレート２は、一方の面をインバータチップ１１が固定される平面とし、その裏面（背面側）には、放熱フィン２１がほぼ垂直に立てられている。また、この放熱フィン２１に沿ってＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）等の冷却媒体が流通する。この放熱プレート２は、金属等の熱伝導率の高い物質を切削するなどして作製される。
【０００６】
従来の放熱プレート２について、図８を参照して説明する。図８は、従来の放熱プレート２の断面図である。図８に示す従来の放熱プレート２は、インバータチップ１１を密着固定する平面（Ａ）を備える。この平面Ａの背面（Ｂ）には、放熱フィン２１が立設され、面Ｂの外縁部の少なくとも２辺には凸部２２が形成されている。また、放熱プレート２は、凸部２２を壁として、放熱フィン２１のある面Ｂを覆う流路用蓋２３を含む。この流路用蓋２３と、凸部２２と、面Ｂとで囲まれる中空部分に、放熱フィン２１に沿って、冷却媒体としてのＬＬＣが流通する。
【０００７】
従来の放熱プレート２では、インバータチップ１１が発した熱が、放熱プレート２の平面Ａから放熱フィン２１へ伝搬する。この放熱フィン２１は、中空部分を流通するＬＬＣによって冷却される。こうして、インバータチップ１１の冷却が行われる。
【０００８】
尚、互いの仕切用リブが幅方向に隣接した状態で交互に配置され、仕切用リブに沿って冷却液を流通させて各々の外側の面に積載した発熱体を冷却する、一対の冷却ブロックを備えた冷却構造体が、特開平７−３８０２５号公報、「冷却構造体」に開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電気自動車用インバータの冷却装置では、２つの駆動用モータにそれぞれ交流電圧を供給するためには、２組のインバータモジュールと放熱プレートを設置しなければならず、設置容積が大きくなるという問題点があった。
【００１０】
そこで、特開平７−３８０２５号公報に記載の構造とすれば、インバータモジュールを両面に配置して、設置容積を小さくすることは可能である。しかし、チップのすぐ裏側にあるフィンには、チップからの熱の多くが伝搬するが、その周囲のフィンには、あまり多くの熱が伝搬しないことが知られており、当該構造では、フィンに相当するリブが交互に組み合わされているため、所定の十分な数のフィンをチップのすぐ裏側に設けようとすれば、リブの間隔が狭くなり、冷却液がスムーズに流通できず、冷却効率に限界があって、要求電流の通電ができないという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、一対のインバータモジュールを十分な冷却効率で冷却して要求電流を通電でき、かつ設置容積を小さくできる電気自動車用インバータの冷却装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための請求項１記載の発明は、それぞれインバータチップの放熱面に密着固定された放熱プレートを背中合わせに配置し、両放熱プレートの少なくとも一方の背面には、放熱フィンが設けられ、両放熱プレート間に冷却媒体が流通されている電気自動車用インバータの冷却装置において、各インバータチップは、放熱プレートを背中合わせに配置したときに、互いに重ならない位置に配置され、各インバータチップが配置された側の放熱プレートの背面にのみ所定複数枚の放熱フィンが設けられ、前記放熱フィンを冷却する冷却媒体が流通する流路は、複数の直線状流路と、前記直線状流路同士を接続する、直線状流路の幅を半径とした半円形流路とを含み構成され、前記流路の断面積を一定とすることで冷却媒体の流通抵抗を一定としたことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、従来と同様の構成をとるものについては、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る電気自動車用インバータの冷却装置の斜視図である。図１に示すように、本実施の形態の冷却装置は、２つの駆動用モータに各々対応して設けられた２つのインバータモジュール１ａ，１ｂの各々の放熱面にそれぞれ密着固定され、背中合わせに配置される一対の放熱プレート（ヒートシンク）５ａ，５ｂから基本的に構成されている。また、各インバータモジュール１は、複数の交流電圧生成用のインバータチップ１１を含む。
【００１５】
各インバータモジュール１内では、図７に示した従来のものと同様に、インバータチップ１１が４〜５個ずつの組となって、一列に配列され、さらに、この列が一定の間隔を空けて複数配列されている。また、このインバータチップ１１の放熱面には、放熱プレート５が密着固定されている。
【００１６】
ここで、本発明の特徴部分である、放熱プレート５の形状について説明する。放熱プレート５の背面を正面視すると、図２に示すように、周辺縁部分に凸部５１が形成されており、凸部５１の一部２カ所は、切削されて冷却媒体の導入路４１と排出路４２とが形成されている。また、この放熱プレート５の背面中央部には、仕切壁５２で仕切られた冷却媒体の直線状流路４３が複数形成され、各直線状流路４３は、その幅の長さを半径とする半円形の流路（以下、「半円形流路」と称する）４５によって接続されている。ここで、直線状流路４３を接続する部分を半円形に形成したのは、流路の断面積を一定にして、冷却媒体の流通抵抗を一定にするためである。
【００１７】
ここで、各直線状流路４３の幅は、少なくともインバータチップ１１のチップ幅（図７のｌの幅）の２倍の長さとしてあり、一対の放熱プレートが背中合わせに組み合わせ可能なように、その幅のほぼ半分のところまで、複数枚の放熱フィン５３が所定の間隔をあけて、仕切壁５２に平行に形成されている。
【００１８】
この放熱プレート５の直線状流路４３を図２のＡ−Ａで切ったときの断面を見ると、図３に示すように、凸部５１と、仕切壁５２とがほぼ同じ高さに形成されており、放熱フィン５３は、これらのほぼ倍の高さに形成されている。また、この放熱プレート５の半円形流路４５を図２のＢ−Ｂで切ったときの断面を見ると、図４に示すように、半円形流路４５には、半円形仕切壁５５が、仕切壁５２とほぼ同じ高さに形成されている。
【００１９】
さらに、本発明において特徴的なことは、図３に示したように、この複数枚の放熱フィン５３が、インバータチップ１１の列のちょうど裏側背面に配置されていることである。このように配置することで、インバータチップ１１が発した熱の大部分が所定複数枚の放熱フィン５３に伝搬する。従って、この所定複数枚の放熱フィン５３を介して、インバータチップ１１を効率よく冷却できる。
【００２０】
この放熱プレート５の一対を背中合わせに配置すると、図５に透視図として示すように、各放熱プレート５ａ，５ｂに形成された放熱フィン５３が、相手の直線状流路４３の放熱フィンが設けられていない部分に入り込んで、組み合わされ、この透視図をＣ−Ｃで切ったときの断面を見ると、図６に示すように、凸部５１ａ，５１ｂが互いの頂部をつきあわせて外周縁の壁をなし、さらに仕切壁５２ａ，５２ｂもその頂部をつきあわせて直線状流路４３を仕切る壁となっている。放熱フィン５３がこのように組み合わされ、放熱フィン５３が設けられた位置の表面側にインバータチップ１１が配置される。つまり、図６に示すように、放熱プレート５ａ，５ｂの各々に密着するインバータチップ１１は、互いに重ならない位置に配置されることになる。
【００２１】
次に、本発明の実施の形態に係る電気自動車用インバータの冷却装置に冷却媒体としてＬＬＣを流通させたときの状態について説明する。冷却媒体としてのＬＬＣは、図５に示した導入路４１から導入され、直線状流路４３ａを流通して、ここに形成された放熱フィン５３から熱を奪う。さらに、ＬＬＣは、半円形流路４５ａを通って、さらに図面下段の直線状流路４３ｂに導かれ、ここに形成された放熱フィン５３から熱を奪う。以下、同様にして、ＬＬＣが順次、図面下段の直線状流路４３を流通して、各流路に形成された放熱フィン５３から熱を奪い、排出路４２から排出される。
【００２２】
本実施の形態の電気自動車用インバータの冷却装置によれば、一対のインバータモジュール１のインバータチップ１１が発した熱が、各インバータチップ１１に密着固定された放熱プレート５の、特にインバータチップ１１が固定されている位置のすぐ背面に形成された、所定の複数枚の放熱フィン５３に伝搬し、ＬＬＣ等の冷却媒体が、これらの放熱フィン５３から十分な効率で熱を奪う。従って、インバータチップ１１が十分な効率で冷却されて、要求された電流の通電を可能にできる。しかも、放熱フィン５３がインバータチップ１１が設けられた側の背面（インバータチップ１１のすぐ裏側）にのみ設けられているので、放熱フィン５３の間が狭くならず、ＬＬＣがスムーズに流通して、冷却効率をより高めることができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、このように形成した放熱プレート５が背中合わせに組み合わせ可能となっているので、２つの駆動用モータのそれぞれに対応した一対のインバータモジュール１と、各インバータモジュール１に対応する一対の放熱プレート５との設置容積を小さくすることができる。
【００２４】
尚、一対の放熱プレート５ａ，５ｂは、放熱フィン５３の組が背中合わせに、相手の直線状流路４３の放熱フィンが設けられていない部分に入り込んで、組み合わせ可能であれば、必ずしも放熱フィン５３の組の数は同じにして、形状を同一にする必要はないが、同一の工程で作製して製造コストを低減できるので、同一の形状とするのが好適である。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、それぞれインバータチップの放熱面に密着固定された放熱プレートを背中合わせに配置し、両放熱プレートの少なくとも一方の背面には、放熱フィンが設けられ、両放熱プレート間に冷却媒体が流通され、各インバータチップは、放熱プレートを背中合わせに配置したときに、互いに重ならない位置に配置されており、各インバータチップが配置された側の放熱プレートの背面にのみ所定複数枚の放熱フィンが設けられた電気自動車用インバータの冷却装置としているので、インバータチップが十分な効率で冷却され、要求電流の通電を可能にでき、かつ、設置容積を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気自動車用インバータの冷却装置の斜視図である。
【図２】放熱プレート５の背面の正面図である。
【図３】放熱プレート５の断面図である。
【図４】放熱プレート５の断面図である。
【図５】一対の放熱プレート５を組み合わせたときの透視図である。
【図６】一対の放熱プレート５を組み合わせたときの状態を表す断面図である。
【図７】従来のインバータモジュール１でのインバータチップ１１の配置状況を表す説明図である。
【図８】従来の放熱プレート２の断面図である。
【符号の説明】
１  インバータモジュール、２，５  放熱プレート、  １１  インバータチップ、  ２１，５３  放熱フィン、２２，５１  凸部、２３  流路用蓋、４１  導入路、４２  排出路、４３  直線状流路、４５  半円形流路、５２  仕切壁、５５  半円形仕切壁。
【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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