(57)【要約】【課題】半導体モジュールの温度を冷却機側に取付けられた温度センサによってより正確に計測する方法が可能な車両制御装置の半導体冷却装置を提供する。【解決手段】主回路の半導体スイッチ素子が一方の面に装着された受熱ブロック２と、受熱ブロック２に接続された複数のヒートパイプ４と、ヒートパイプ４に固定された放熱フィン５とを有し、放熱フィン５を冷却することにより、受熱ブロック２上の半導体スイッチ素子の冷却を行う車両制御装置の半導体冷却装置において、受熱ブロックの素子取付面以外の面に半導体スイッチ素子の近傍となる溝を設け、溝に温度センサ６を取付け、冷却性能を損なうこと無く半導体スイッチ素子温度を正確に計測可能とした。受熱ブロック２は、隣り合うヒートパイプ４の間に矩形断面の溝が形成され、溝の底部に前記温度センサ６を取付けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路の半導体スイッチ素子が一方の面に装着された受熱ブロックと、該受熱ブロックに接続された複数のヒートパイプと、該ヒートパイプに固定された放熱フィンとを有し、前記放熱フィンを冷却することにより、前記受熱ブロック上の半導体スイッチ素子の冷却を行う車両制御装置の半導体冷却装置において、
受熱ブロックの素子取付面以外の面に前記半導体スイッチ素子の近傍となる溝を設け、該溝に温度センサを取付け、冷却性能を損なうこと無く半導体スイッチ素子温度を正確に計測可能としたことを特徴とする車両制御装置の半導体冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両制御装置の半導体冷却装置において、
前記受熱ブロックは、隣り合うヒートパイプの間に矩形断面の溝が形成され、該溝の底部に前記温度センサを取付けたことを特徴とする車両制御装置の半導体冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置の半導体冷却装置に係り、特に車両制御装置に搭載された電力変換素子等の半導体を冷却するのに好適な半導体冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両制御装置には半導体モジュールからなる電力変換素子が搭載されている。この半導体モジュールの破損を防ぐため、半導体モジュール内の半導体チップの温度を一定範囲内に保つのが好ましく、このため半導体チップの温度を検知する必要がある。しかし、特許文献１にて開示されているような温度測定機能を持つ半導体モジュールを使用する場合を除くと、従来は、図３のように半導体モジュールを取付ける受熱板（受熱ブロック）２における素子取付面上の半導体モジュール近傍に温度センサ６１を設けて受熱ブロック温度を測定し半導体モジュールを保護していた（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−７６９９４３号公報
【特許文献２】特開２０００−２００８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の車両制御装置の半導体冷却装置において、図４に示すように、受熱板２における電力変換素子３の横の温度センサ位置６１で受熱ブロック温度を測定しており、この場合の車両制御装置起動時の発熱体(チップ)と温度センサ位置における受熱板温度との温度差△Ｔ２の変化の時間推移を示すと、図５のようになる。なお、図５において横軸は時間、縦軸は温度差である。温度差△Ｔ２は、起動直後一旦大きくなった（オーバーハング特性）後、時間と共に一定値に収束するようなカーブを描く。このような温度差△Ｔ２による温度検出遅れが生じると、温度センサが異常な温度上昇を検出する前に発熱体（チップ）温度が許容値異常となってしまい、半導体モジュールの破損を招く可能性がある。また、定常状態における収束値も、放熱フィン周りの風速等、冷却条件の変化に伴う放熱フィン熱抵抗変化の影響を受け大きく変動する。このため温度センサによる計測値から発熱体（チップ）の温度を推定するアルゴリズムは複雑且つ精度の低いものとなり、最悪条件に合わせてマージンを持たせて半導体冷却装置を設計する必要がある、といった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解消し得るものとしてなされたものであり、その目的とするところは半導体モジュールの温度を冷却機側に取付けられた温度センサによってより正確に計測する方法が可能な車両制御装置の半導体冷却装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、主回路の半導体スイッチ素子が一方の面意装着された受熱板と、該受熱板に接続された複数のヒートパイプと、該ヒートパイプに固定された放熱フィンとを有し、前記放熱フィンを冷却することにより、前記受熱板上の前記半導体の冷却を行う車両制御装置の半導体冷却装置において、半導体モジュールの温度を正確に計測し、かつ半導体モジュールから受熱板への熱伝達を阻害せぬ様、受熱板の素子取付面以外の面から受熱板の素子取付面のごく近傍に温度センサを取付けたことが本発明の特徴である。
【０００６】
すなわち、本発明は、主回路の半導体スイッチ素子が一方の面に装着された受熱ブロックと、該受熱ブロックに接続された複数のヒートパイプと、該ヒートパイプに固定された放熱フィンとを有し、前記放熱フィンを冷却することにより、前記受熱ブロック上の半導体スイッチ素子の冷却を行う車両制御装置の半導体冷却装置において、受熱ブロックの素子取付面以外の面に前記半導体スイッチ素子の近傍となる溝を設け、該溝に温度センサを取付け、冷却性能を損なうこと無く半導体スイッチ素子温度を正確に計測可能とした車両制御装置の半導体冷却装置である。
【０００７】
また、本発明は、前記受熱ブロックは、隣り合うヒートパイプの間に矩形断面の溝が形成され、該溝の底部に前記温度センサを取付けた車両制御装置の半導体冷却装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体モジュールの温度を冷却機側に取付けられた温度センサによってより正確に計測する方法が可能な車両制御装置の半導体冷却装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、本発明の車両制御装置の半導体冷却装置の実施例を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である車両制御装置の半導体冷却装置の断面図である。図１、２に示すように、半導体冷却装置１はアルミニウム合金で形成された受熱板（受熱ブロック）２を有し、この受熱板２上に半導体モジュール等の電力変換素子３が取付けられている。受熱板２には、Ｌ字形状をなしたヒートパイプ４が並んで接続されている。各ヒートポンプ４の内部は真空状態をなし、その内部には純水が充填されている。また、各ヒートポンプ４の上部先端側には放熱フィン５が固定されている。各放熱フィン５は矩形状をなし、それぞれ等間隔にヒートポンプ４に固定されている。本実施例では、図２に示すように、隣り合うヒートポンプ４の間に矩形断面の溝を設け、その溝の底部に受熱板２の温度を検出する温度センサ６を設置した。溝を設けた面は、半導体モジュール３内の発熱体である半導体スイッチ素子（チップ）７の近傍となるよう、受熱ブロック２の素子取付面以外の面、例えば裏面である。
【００１０】
本実施例によれば、図４において、半導体モジュール３内の発熱体である半導体スイッチ素子（チップ）７と温度センサ位置における受熱板温度との温度差△Ｔ１は、車両制御起動時に、図６に示すような時間推移を辿る。すなわち、従来例のように過度状態における温度差にオーバーハングが発生せず、また放熱フィン部の熱抵抗変化等外乱による空気の乱れの影響も受け難くなる。このため、温度差△Ｔ１は簡易な関数で容易に近似することができる。すなわち、演算アルゴリズムの簡略化、高精度化により、より信頼性の高い半導体モジュールの保護が実現可能となり、また温度予測の誤差を考慮したマージンを削ることが可能となるため、半導体冷却装置の小型化を図ることが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例の半導体冷却装置の概略断面図である。
【図２】図１の半導体冷却装置を下から見た図である。
【図３】従来例の半導体冷却装置の概略斜視図である。
【図４】従来例と実施例における発熱体（チップ）と温度センサ取付位置の違いを示した断面図である。
【図５】従来例の発熱体（チップ）と温度センサ位置受熱板温度との差を表したグラフである。
【図６】実施例の発熱体（チップ）と温度センサ位置受熱板温度との差を表したグラフである。
【符号の説明】
【００１２】
１  半導体冷却装置
２  受熱板
３  電力変換素子
４  ヒートパイプ
５  放熱フィン
６  温度センサ
７  発熱体（チップ）
【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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