(57)【要約】【課題】車両用インバータ装置において、内部で発生する熱を除去できるようにする。【解決手段】制御基板１４は、固定金具１７を介して、支柱１５に接続されている。そして、制御基板１４のＧＮＤパターン２０も同様に、固定金具１７を介して、支柱１５に接続されている。ここで、支柱１５と固定金具１７は、アルミ製であるため熱伝導性が良好である。また、ＧＮＤパターン２０は、アルミもしくは銅であるため熱伝導性が良好である。すなわち、制御基板１４は、支柱１５と固定金具１７を介して、冷却板１２と熱的に接続している。つまり、制御基板１４上の制御部品１９から発生する熱は、ＧＮＤパターン２０から固定金具１７と支柱１５を介して、冷却板１２へ伝導する。これにより、車両用インバータ装置１０は、制御基板１４上で発生する熱を冷却板１２へ効率よく伝導させ、外部へ放熱することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電流を交流電流に電力変換して電動機に電力を供給する車両用インバータ装置において、
このインバータ装置の内部で発生する熱を外部へ放熱して、このインバータ装置の内部を冷却する冷却板と、
この冷却板に接して設けられ、スイッチング素子を有し、このスイッチング素子のスイッチング動作により電力変換するパワー回路を有するパワー基板と、
前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路を有する制御基板と、
前記冷却板に立設され、この制御基板を支持する支柱と、
を有し、
この支柱は、金属製の材料からなり、この制御基板が有するＧＮＤパターンの一部に接続されていることにより、制御回路から発生する熱を冷却板へ移動させる、
ことを特徴とする車両用インバータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用インバータ装置において、
前記パワー基板と前記制御基板との間に位置し、電磁波を遮断するシールド板を有し、
このシールド板は、金属製の材料からなり、前記支柱に接している、
ことを特徴とする車両用インバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の原動機としての電動機に電力を供給する車両用インバータ装置に関し、特にその放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置は、直流電流を交流電流に変換して電動機（以下、モータと記す）に駆動電流を供給する装置である。モータの出力により走行するハイブリッド車または電気自動車等は、バッテリからの直流電流を交流電力に変換してモータに供給する装置として、車両用のインバータ装置を用いている。
【０００３】
車両用インバータ装置は、駆動電流が流れるパワー回路を有するパワー基板と、パワー回路を制御する制御回路を有する制御基板とを備えている。
【０００４】
パワー回路には、スイッチング素子が設けられている。このスイッチング素子がスイッチング動作をすることにより、直流電流が交流電流に電力変換される。スイッチング素子のスイッチング動作は、制御回路によって制御される。制御回路によってパワー回路を適切に制御することにより、車両用インバータ装置は、モータに適正な駆動電流を供給することができる。
【０００５】
車両用インバータ装置には、モータに供給する駆動電流が流れる。このため、当該装置が動作している間、熱が発生する。特に熱が発生する部位は、電力変換しているパワー回路のスイッチング素子である。よって、パワー基板に接するように冷却板を設けることにより、その熱を放熱し、当該装置内の温度上昇を防いでいる。
【０００６】
また、制御基板にも、スイッチング素子の発熱に比べると少量であるが、熱を発生する制御部品（例えば、トランス、駆動ＩＣ等）が設けられている。そのため、制御部品を制御基板上で分散して設置することにより、当該装置内の温度上昇を防いでいる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２９８１７６号公報
【特許文献２】実開平２−６７６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
車両は、車両用装置類を設置するスペースが限られている。そのため、常に設置スペースの効率を高める必要がある。つまり、車両用インバータ装置は、小型化に対応しなければならない。また、設置スペースの効率化のため、制御機能の統合化に対応する必要がある。すなわち、車両用インバータ装置は、別置のコンバータ用の制御回路を当該装置の制御基板上に設置しなければならない。そして、車両用インバータ装置は、モータの高出力化に対応する必要がある。これらの要求に対応するために、制御基板上の制御部品を集約して設置しなければならない。その結果、制御基板上において、集約された制御部品群から発生する熱が、装置内の温度上昇をまねき、車両用インバータ装置の故障の原因となる。
【０００９】
そこで、制御基板上の熱を車両用インバータ装置の外部へ放熱し、当該装置の内部を冷却するために、新規の冷却板又は冷却ファン等を増設する必要がある。しかし、冷却板及び冷却ファン等を増設するため、車両用インバータ装置は、小型化に対応できない。
【００１０】
本発明の目的は、簡易な構造により制御基板上で発生する熱を除去することができ、小型化に対応できる車両用インバータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の車両用インバータ装置は、直流電流を交流電流に電力変換して電動機に電力を供給するものであり、このインバータ装置の内部で発生する熱を外部へ放熱して、このインバータ装置の内部を冷却する冷却板と、この冷却板に接して設けられ、スイッチング素子を有し、このスイッチング素子のスイッチング動作により電力変換するパワー回路を有するパワー基板と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路を有する制御基板と、前記冷却板に立設され、この制御基板を支持する支柱とを有し、この支柱は、金属製の材料からなり、この制御基板が有するＧＮＤパターンの一部に接続されていることにより、制御回路から発生する熱を冷却板へ移動させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の車両用インバータ装置は、前記パワー基板と前記制御基板との間に位置し、電磁波を遮断するシールド板を有し、このシールド板は、金属製の材料からなり、前記支柱に接していることが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両用インバータ装置によれば、簡易な構造により制御基板上で発生する熱を除去することができ、小型化に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る車両用インバータ装置の概略構成について図を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両用インバータ装置の概略構成を示す断面図である。
【００１５】
車両用インバータ装置１０は、電気自動車やハイブリッド自動車などの原動機としてモータを備えた車両において、バッテリなどからの直流電流を交流電流に変換してモータに供給する装置である。車両用インバータ装置１０から供給された電力により、モータが駆動回転し、車両は、このモータの出力により走行することができる。
【００１６】
車両用インバータ装置１０は、駆動電流が流れるパワー回路を有するパワー基板１３と、パワー回路を制御する制御回路を有する制御基板１４とを備えている。パワー基板１３は、冷却板１２の上面に接して設けられ、制御基板１４は、冷却板１２の上方に離れて設けられている。そして、車両用インバータ装置１０のケース１１は、冷却板１２に、これら基板１３、１４を被うように取り付けられている。
【００１７】
冷却板１２の上面には、パワー基板１３と、パワー基板１３より外側に支柱１５が設けられている。
【００１８】
パワー基板１３は、パワー回路（図示せず）を実装し、冷却板１２の上面に接して設けられている。パワー回路は、例えば６個のスイッチング素子１６を有する三相ブリッジ回路を含む。スイッチング素子１６は、半導体スイッチング素子であり、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。スイッチング素子１６は、後述する制御回路からの指令に応じてスイッチング動作（オン／オフ）をする。これにより、パワー回路は、バッテリからの直流電流を交流電流に変換し、駆動電流をモータに供給することができる。
【００１９】
支柱１５は、冷却板１２の上面おいて垂直方向に４本設けられている。支柱１５は、熱伝導性が良好な材質である金属製であり、例えばアルミ製の略円筒形状である。支柱１５は、この上端部に、制御基板１４とシールド板１８の各四隅を支持している。そして、支柱１５には、制御基板１４とシールド板１８が固定金具１７で固定されている。固定金具１７は、熱伝導性の良好な材質である金属製であり、例えばアルミ製のビスまたはボルト等の雄ネジである。
【００２０】
制御基板１４は、少なくとも一層にＧＮＤパターン２０を含む多層基板である。制御基板１４は、パワー基板１３の上方に離れて位置している。制御基板１４は、四隅において、支柱１５の上端部に取り付けられている。詳しくは、制御基板１４は、雄ネジである固定金具１７によって支柱１５に接合されている。つまり、制御基板１４は、固定金具１７により厚さ方向を貫通されている。このとき、固定金具１７は、制御基板１４のＧＮＤパターン２０を接するように、貫通している。ここで、ＧＮＤパターン２０は、電気伝導性の良好な材質である金属により構成されており、例えばアルミまたは銅で構成されている。
【００２１】
制御基板１４は、制御回路（図示せず）を実装している。制御回路は、例えば駆動ＩＣ、トランス等の熱を発生する制御部品１９を有している。制御回路は、モータを制御するＥＣＵ（図示せず）または各種検出器（図示せず）に基づいて、パワー回路が有するスイッチング素子１６に対し指令を出す。これにより、前述したとおり、スイッチング素子１６は、適切なスイッチング動作をすることができる。
【００２２】
シールド板１８は、パワー基板１３と制御基板１４との間に位置している。そして、シールド板１８は、四隅において、支柱１５の上端部と制御基板１４に挟まれるように取り付けられている。シールド板１８は、電気伝導性の良好な金属製であり、例えば、アルミ製である。シールド板１８は、スイッチング素子１６のスイッチング動作により発生するノイズが放射するのを抑制もしくは遮断する。
【００２３】
冷却板１２は、車両用インバータ装置１０の内部で発生した熱を外部に放熱し、当該装置１０の内部を冷却する。冷却部１２の下面には、冷却フィン（図示せず）が設けられている。冷却フィンは、冷却部１２の下面に供給される冷却水と接触する。そして、冷却フィンは、冷却部１２から伝導する熱、すなわち、車両用インバータ装置１０の内部で発生した熱を、冷却水へ放散することができる。これにより、冷却板１２は、車両用インバータ装置１０の内部の温度上昇を抑制することができる。
【００２４】
次に本実施形態の車両用インバータ装置１０における放熱構造の機能について説明する。車両用インバータ装置１０において、発熱する主要な部品は、パワー基板１３に設けられているスイッチング素子１６と、制御基板１４に設けられている制御部品１９である。
【００２５】
パワー基板１３は、冷却板１２の上面に接して設けられている。すなわち、パワー基板１３は、冷却板１２と熱的に接続している。これは、車両用インバータ装置１０の内部で最も発熱する部品であるスイッチング素子１６から発生する熱を冷却板１２へ伝導するためである。これにより、車両用インバータ装置１０は、パワー基板１３上で発生する熱を冷却板１２へ効率よく伝導させ、外部へ放熱することができる。
【００２６】
制御基板１４は、固定金具１７を介して、支柱１５に接続されている。そして、制御基板１４のＧＮＤパターン２０も同様に、固定金具１７を介して、支柱１５に接続されている。ここで、支柱１５と固定金具１７は、アルミ製であるため熱伝導性が良好である。また、ＧＮＤパターン２０は、アルミもしくは銅であるため熱伝導性が良好である。すなわち、制御基板１４は、支柱１５と固定金具１７を介して、冷却板１２と熱的に接続している。これは、制御基板１４上の制御部品１９から発生する熱を冷却板１２へ伝導するためである。つまり、制御基板１４上の制御部品１９から発生する熱は、ＧＮＤパターン２０から固定金具１７を介して、支柱１５に伝導し、そして、冷却板１２へ伝導する。これにより、車両用インバータ装置１０は、制御基板１４上で発生する熱を冷却板１２へ効率よく伝導させ、外部へ放熱することができる。
【００２７】
また、シールド板１８は、固定金具１７を介して、支柱１５に接続されている。シールド板１８は、本実施形態においてアルミ製であるため、熱伝導性が良好である。すなわち、シールド板１８は、支柱１５と固定金具１７を介して、冷却板１２と熱的に接続している。これは、シールド板１８周囲の熱を冷却板１２へ伝導するためである。つまり、周囲からシールド板１８に伝達され熱は、固定金具１７を介して、支柱１５に伝導し、そして、冷却板１２へ伝導する。これにより、車両用インバータ装置１０は、シールド板１８の熱を冷却板１２へ効率よく伝導させ、外部へ放熱することができる。
【００２８】
以上のような構成により、車両用インバータ装置１０の内部で発生する熱を除去することができる。そして、新規に冷却板及び冷却ファン等の冷却装置を設けることはないため、車両用インバータ装置１０の小型化にも対応できる。
【００２９】
本実施形態では、支柱１５は円筒形状としているが、制御基板１４及びシールド板１８を支持できるものであれば、他の形状でもよい。例えば、壁形状であってもよい。
【００３０】
車両用インバータ装置１０は、車両の設置スペースの効率化のため、制御機能の統合化に対応する必要がある。本実施形態では、インバータ用の制御回路として制御基板１４が設けられている。しかし、設置スペースの効率化のためには、車両用インバータ装置１０に、別の用途の制御基板、例えば昇圧コンバータ用の制御回路として制御基板を設ける必要がある。このとき、車両用インバータ装置１０は、冷却板１２の上面において垂直方向に複数の制御基板（図示せず）を多層構造として設けることができる。そして、各制御基板の間に、支柱１５と同様な支柱（図示せず）を立設し、その上端部に制御基板が取り付けられる。支柱１５と同様な支柱は、冷却板１２に設けられた支柱１５の上部延長線上に設けたほうがよい。これにより、複数の制御基板は、冷却板１２と熱的に接続することになる。よって、車両用インバータ装置１０は、複数の制御基板による多層構造を採用しても、上述と同様の放熱効果を得ることができる。
【００３１】
また、複数の制御基板の間にシールド板（図示せず）を設けてもよい。このシールド板は、上述したように、支柱１５に取り付けられるため、冷却板１２と熱的に接続することになる。よって、車両用インバータ装置１０は、上述を同様の放熱効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態における車両用インバータ装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  車両用インバータ装置、１１  ケース、１２  冷却板、１３  パワー基板、１４  制御基板、１５  支柱、１６  スイッチング素子、１７  固定金具、１８  シールド板、１９  制御部品、２０  ＧＮＤパターン。
【図１】
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