JP2010283222A

JP2010283222A - 自動車

Info

Publication number: JP2010283222A
Application number: JP2009136385A
Authority: JP
Inventors: Kenshiro Shiba; 健史郎芝
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-12-16

Abstract

【課題】電動機の駆動に用いられる駆動部を少なくとも格納するケース及びパワーモジュールとこのケース及びパワーモジュールを冷却する冷却装置との熱伝導性をより向上させる。
【解決手段】ケース本体４２と冷却媒体流路５０とは、各々に凹凸形状に形成された接合面が互いに噛合された状態で密着されてなる。これにより、接合面５４の表面積を大きくすることができると共に接合面５４の部位によってケース本体４２及びパワーモジュールと冷却媒体流路５０との距離にバラツキが生じるのを抑制することができ、ケース本体４２及びパワーモジュールと冷却媒体流路５０との熱伝導性をより向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、車両に搭載されるＩＧＢＴなどの回路素子を格納するパワーモジュールとこのパワーモジュールからの熱を放熱する冷却装置とを備え、パワーモジュールと冷却装置とが密着して熱伝導グリスを充填されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、パワーモジュールの放熱板を凸状に反らせてパワーモジュールと冷却装置（ケース）との間に隙間ができるのを抑制してパワーモジュールと冷却装置との密着性を向上させている。

２００５−８６０１８号公報

上述の自動車では、熱伝導グリスの圧力によってパワーモジュールや冷却装置が変形したり製造誤差のためにパワーモジュールと冷却装置とが密着する接合面の平面性が確保されず、接合面の部位によってはパワーモジュールと冷却装置との距離が大きくなってしまう場合がある。一般に、熱伝導グリスの熱伝導率は、空気の熱伝導率に比して大きいものの放熱板や冷却装置の熱伝導率に比しては小さいため、熱伝導グリスが充填される間隙が大きくなるとパワーモジュールと冷却装置との熱伝導性が低下してしまう。

本発明の自動車は、電動機の駆動に用いられる駆動部を少なくとも格納するケース及びパワーモジュールとこのケース及びパワーモジュールを冷却する冷却装置との熱伝導性をより向上させることを主目的とする。

本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
走行用の動力を出力する電動機と、前記電動機の駆動に用いられる駆動部と、前記駆動部を介して前記電動機と電力をやりとりするバッテリと、少なくとも前記駆動部を格納するケース及びパワーモジュールと、前記ケース及びパワーモジュールを冷却する冷却媒体が循環可能で該ケース及びパワーモジュールに密着される冷却媒体流路を有する冷却手段と、を備える自動車において、
前記ケース及びパワーモジュールと前記冷却媒体流路とは、各々に凹凸形状に形成された接合面が互いに噛合されると共に熱伝導グリスが充填されて密着されてなる、
ことを特徴とする。

この本発明の自動車では、電動機の駆動に用いられる駆動部を格納するケース及びパワーモジュールとこのケース及びパワーモジュールを冷却する冷却媒体が循環可能でケース及びパワーモジュールに密着される冷却媒体流路を有する冷却手段とを備え、ケース及びパワーモジュールと冷却媒体流路とは、各々に凹凸形状に形成された接合面が互いに噛合されると共に熱伝導グリスが充填されて密着されてなる。このようにケース及びパワーモジュールと冷却媒体流路との接合面が凹凸形状に形成されることにより、接合面の表面積を大きくすることができ、ケース及びパワーモジュールと冷却媒体流路との熱伝導性をより向上させることができる。しかも、互いに接合面が噛合された状態で密着されることにより、製造誤差や熱伝導グリスの圧力によってケース及びパワーモジュールと冷却媒体流路との距離が大きくなっても、ケース及びパワーモジュールと冷却媒体流路との凸形状に形成された部分同士については距離が変化するのを抑制することができ、接合面の部位によってケース及びパワーモジュールと冷却媒体流路との距離にバラツキが生じるのを抑制してケース及びパワーモジュールと冷却媒体流路との熱伝導性をより向上させることができる。なお、「駆動部」としては、電動機を駆動するインバータやバッテリの電力を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータなどが含まれる。

本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。電気自動車２０に搭載されたユニットケース４０の断面の概略を示す断面図である。比較例としてケース本体４２と冷却媒体流路５０との接合面５４ａが平面に形成されている場合のユニットケース４０ａの断面の概略を示す断面図である。駆動部を収納するパワーモジュールと冷却媒体流路５０との接合面１５４の断面の概略を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、電気自動車２０に搭載されたユニットケース４０の断面の概略を示す断面図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動輪２６ａ，２６ｂに接続されたモータ２２と、モータ２２を駆動するインバータ２４と、充放電可能なバッテリ３０と、二つのトランジスタＴ１，Ｔ２とリアクトルＬとを有してバッテリ３０からの電力を昇圧してインバータ２４に供給する昇圧コンバータ３２とを備える。ここで、インバータ２４や昇圧コンバータ３２はユニットケース４０に収納されており、ユニットケース４０は、車両の図示しない支持部材にボルトによって締結され、車両が衝突するなどユニットケース４０に衝撃が作用したときには、安全のため、支持部材から離脱して移動可能なように取り付けられている。なお、実施例では、インバータ２４と昇圧コンバータ３２とが本発明の「駆動部」に相当する。

ユニットケース４０は、図２に示すように、昇圧コンバータ３２やインバータ２４を格納するための金属製のケース本体４２と、ケース本体４２の上面と下面とをそれぞれ覆う金属製のアッパーカバー４４，ロアーカバー４６とから構成されている。ケース本体４２は、上面に昇圧コンバータ３２のリアクトルＬを格納するためのリアクトル格納部４２ａを有しており、リアクトルＬは、リアクトル格納部４２ａとの間隙に熱伝導性の高い絶縁性の充填材５６（例えば、エポキシ樹脂など）が充填されてケース本体４２に格納される。また、ケース本体４２には、インバータ２４の図示しないスイッチング素子や昇圧コンバータ３２のトランジスタＴ１，Ｔ２などの回路素子４８が図示しない絶縁性のシートを介してケース本体４２ａに当接するように格納される。このようにリアクトルＬや回路素子４８をケース本体４２に格納することにより、リアクトルＬや回路素子４８を一体に保護することができると共にリアクトルＬや回路素子４８から生じる熱をケース本体４２を介して放熱することができる。なお、こうした素子の格納については、本発明の中核をなさないから、これ以上の詳細な説明については省略する。

ケース本体４２の下面には、図示しない電動式ポンプから圧送される冷却媒体（例えば、空気や水など）が循環する冷却媒体流路５０が密着されている。このケース本体４２と冷却媒体流路５０との接合面５４は、図２に示すように、各々に凹凸形状に形成されている。そして、ケース本体４２と冷却媒体流路５４とが密着される際には、ケース本体４２下面に熱伝導グリス５２（例えば、シリコングリスなど）を塗布した状態でケース本体４２と冷却媒体流路５０とが互いに噛合するよう密着される。したがって、ケース本体４２と冷却媒体流路５０との接合面５４には熱伝導グリス５２が充填されることになる。このようにケース本体４２と冷却媒体流路５０との接合面５４が各々に凹凸形状に形成されることにより、接合面５４の表面積を大きくすることができ、ケース本体４２及びパワーモジュールと冷却媒体流路５０との熱伝導性をより向上させることができる。即ち、リアクトルＬや回路素子４８，パワーモジュールから生じる熱をより効率よく放熱することができるのである。

いま、ケース本体４２と冷却媒体流路５０との接合面５４がそれぞれ平面に形成されているときを考えると、図３に示すように、熱伝導グリス５２の圧力によるケース本体４２や冷却媒体流路５０の変形や製造誤差によってケース本体４２と冷却媒体流路５０との距離が大きくなる場合がある。一般的に、熱伝導グリス５２は、空気に比しては熱伝導率が大きいものの（例えば、１０倍程度など）、ケース本体４２や冷却媒体流路５０に比しては熱伝導率が小さいため（例えば、１００分の１倍程度など）、熱伝導グリス５２が充填される間隙が大きくなると、ケース本体４２と冷却媒体流路５０との熱伝導性が低下してしまう。これに対して、実施例の電気自動車２０では、ケース本体４２と冷却媒体流路５０とを互いに噛合させた状態で密着させることにより、熱伝導グリス５２の圧力や製造誤差によってケース本体４２と冷却媒体流路５０との距離（図２中、ｗ１）が若干大きくなったとしても、ケース本体４２と冷却媒体流路５０との凸形状に形成された部分同士については互いの距離（図２中、ｗ２）が変化するのを抑制することができる。したがって、こうした構成により、接合面５４の平面の歪みによる影響を抑制して接合面５４の部位によってケース本体４２と冷却媒体流路５０との距離にバラツキが生じるのを抑制することができ、互いの熱伝導性を向上させることができる。また、こうした構成により、熱伝導グリス５２の圧力を考慮して必要以上にケース本体４２や冷却媒体流路５０の剛性を高くする必要がなくなり、ユニットケース４０の小型化や軽量化を図ることができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、ケース本体４２及びパワーモジュールと冷却媒体流路５０とは、各々に凹凸形状に形成された接合面５４が互いに噛合された状態で密着されてなるから、接合面５４の表面積を大きくすることができると共に接合面５４の部位によってケース本体４２と冷却媒体流路５０との距離にバラツキが生じるのを抑制することができ、ケース本体４２及びパワーモジュールと冷却媒体流路５０との熱伝導性をより向上させることができる。

実施例の電気自動車２０では、ケース本体４２の上部にリアクトルＬと回路素子４８とが格納されると共にケース本体４２と冷却媒体流路５０との各々に凹凸形状に形成された接合面５４が互いに噛合された状態で密着されるものとしたが、図４に示すように、駆動部を格納するパワーモジュールと冷却媒体流路５０との各々に凹凸形状に形成された接合面１５４が互いに噛合されると共に熱伝導グリス５２が充填されて密着されてなるものとしても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ２２が「電動機」に相当し、バッテリ３０が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ３２とインバータ２４とが「駆動部」に相当し、回路素子４８やリアクトルＬを格納すると共に冷却媒体流路５０との接合面５４が凹凸形状に形成されたケース本体４２やパワーモジュールが「ケース及びパワーモジュール」に相当し、接合面５４が凹凸形状に形成されてケース本体４２と密着される冷却媒体流路５０や冷却媒体を圧送する図示しない電動式ポンプが「冷却手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。

２０電気自動車、２２モータ、２４インバータ、２６ａ，２６ｂ駆動輪、３０バッテリ、３２昇圧コンバータ、４０，４０ａユニットケース、４２ケース、４２ａリアクトル格納部、４４アッパーカバー、４６ロアーカバー、４８回路素子、５０冷却媒体流路、５２熱伝導グリス、５４，５４ａ，１５４接合面、Ｔ１，Ｔ２トランジスタ、Ｄ１，Ｄ２ダイオード、Ｌリアクトル。

Claims

走行用の動力を出力する電動機と、前記電動機の駆動に用いられる駆動部と、前記駆動部を介して前記電動機と電力をやりとりするバッテリと、少なくとも前記駆動部を格納するケース及びパワーモジュールと、前記ケース及びパワーモジュールを冷却する冷却媒体が循環可能で該ケース及びパワーモジュールに密着される冷却媒体流路を有する冷却手段と、を備える自動車において、
前記ケース及びパワーモジュールと前記冷却媒体流路とは、各々に凹凸形状に形成された接合面が互いに噛合されると共に熱伝導グリスが充填されて密着されてなる、
ことを特徴とする自動車。