JP2012119587A - On-vehicle controller - Google Patents

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Yasuhito Tanaka
泰仁 田中
Misato Ishii
美里 石井
Akihiro Odaka
章弘 小高
Takashi Kuroda
岳志 黒田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an on-vehicle controller which supports a flexible mount substrate so as to suppress the deformation of the mount substrate.SOLUTION: In an on-vehicle controller, flexible mount substrates 31 and 32, on which heating circuit components are mounted, are disposed in a housing 6H having a sealed structure. The mount substrates are supported on a support substrate 35, which has higher rigidity than that of the mount substrates fixed to the housing 6H and suppresses deformation, so as to form a gas passage. Further, a cooling gas, which conducts heat exchange with front and rear surfaces of the mount substrates through a heat exchange part 7 and circulates in the housing, is supplied.

Description

本発明は、可撓性を有し、発熱する回路部品を搭載した実装基板を配設した車載用制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle-mounted control device provided with a mounting board on which a flexible and heat generating circuit component is mounted.

この種の車載用制御装置としては、パワートランジスタを実装したパワー基板と発熱素子を実装した制御基板とを含む複数の基板を多層に備え、冷却プレート上にパワー基板を密着して配設するとともに、冷却プレートに密着して立設したアルミブロックによって各基板の一端縁部を互いにそれぞれ所定間隔で支持し、各基板の他端縁部を、パワー基板に電気接続され且つ基板外コンデンサに電気接続されたバスバーによって、互いに夫々所定管区で支持してなるように構成して、小型化され、高い構成と耐振動強度を有する、また、良好な冷却性能を有する車両用空調装置の制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As this type of in-vehicle control device, a plurality of substrates including a power substrate on which a power transistor is mounted and a control substrate on which a heating element is mounted are provided in multiple layers, and the power substrate is disposed in close contact with the cooling plate. The aluminum block is installed in close contact with the cooling plate to support one end edge of each board at a predetermined interval, and the other end edge of each board is electrically connected to the power board and to the capacitor outside the board. Proposed a control device for a vehicle air conditioner that is configured to be supported by each other in a predetermined region by a bus bar, is downsized, has a high configuration and vibration resistance strength, and has a good cooling performance (For example, refer to Patent Document 1).

特開2004−140114号公報JP 2004-140114 A

しかしながら、上記特許文献1に記載された従来例にあっては、パワートランジスタを実装するパワー基板については冷却プレート上に密着させて載置するので、冷却することができるとともに、車両から伝達される振動や衝撃によって撓むことをある程度抑制することができるが、他の基板については冷却プレートに立設されたアルミブロックと支柱とによって多層支持するようにしているので、冷却効果が少ないとともに、車両からの振動や衝撃が伝達されたときに基板が撓み、実装部品に繰り返し応力が作用して損傷したり、実装部品を基板に固定するための半田付け部が損傷して接触不良を生じたりするという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、振動や衝撃が伝達されたときに、可撓性を有する基板の撓みを抑制することができるとともに、冷却効果も高めることができる車載用制御装置を提供することを目的としている。
However, in the conventional example described in Patent Document 1, since the power substrate on which the power transistor is mounted is placed in close contact with the cooling plate, it can be cooled and transmitted from the vehicle. Although bending to some extent by vibration and impact can be suppressed, the other boards are supported in multiple layers by the aluminum blocks and columns that are erected on the cooling plate. The board bends when vibrations or shocks are transmitted from it and the mounting parts are repeatedly stressed and damaged, or the soldering part for fixing the mounting parts to the board is damaged, resulting in poor contact There is an unresolved issue.
Therefore, the present invention has been made by paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and can suppress the bending of the flexible substrate when vibration or impact is transmitted, It aims at providing the vehicle-mounted control apparatus which can also improve a cooling effect.

上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る車載用制御装置は、密閉構造の筐体内に発熱する回路部品を実装した可撓性を有する実装基板が配設された車載用制御装置であって、前記実装基板を前記筐体に固定された当該実装基板より剛性が高く撓みの抑制が可能な支持基板上に気体通路を形成するように支持するとともに、前記実装基板の表裏に熱交換部によって熱交換されて前記筐体内を循環する冷却気体を供給するようにしたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, an in-vehicle control apparatus according to an embodiment of the present invention includes an in-vehicle control in which a flexible mounting board in which a circuit component that generates heat is mounted in a hermetically sealed casing is disposed. The apparatus is configured to support the mounting substrate so as to form a gas passage on a support substrate that is higher in rigidity than the mounting substrate fixed to the housing and capable of suppressing bending, and on the front and back of the mounting substrate. A cooling gas that is heat-exchanged by the heat-exchange unit and circulates in the housing is supplied.

この構成によると、可撓性を有する実装基板をこれより剛性が高い支持基板に気体通路を形成するように支持し、実装基板の表裏に筐体内で循環する冷却気体を供給するので、車両から振動や衝撃が車載用制御装置に伝達されたときに、実装基板の撓みを抑制して、実装部品やその固定部に繰り返し応力が作用することを抑制することができ、耐久性を向上させることができるとともに、実装基板に対する冷却性能を向上させることができる。   According to this configuration, the mounting substrate having flexibility is supported so as to form a gas passage in the support substrate having higher rigidity, and the cooling gas circulating in the housing is supplied to the front and back of the mounting substrate. When vibration and shock are transmitted to the vehicle-mounted control device, the bending of the mounting board can be suppressed, and repeated stress can be prevented from acting on the mounting component and its fixed part, thereby improving durability. In addition, the cooling performance for the mounting substrate can be improved.

また、本発明の他の形態に係る車載用制御装置は、前記支持基板は、前記実装基板を当該支持基板に植立した所要数の柱状スペーサによって支持されていることを特徴としている。
この構成によると、柱状スペーサを介して実装基板を支持基板上に支持するので、実装基板と実装基板との間に流体抵抗の少ない気体通路を形成することができ、冷却気体による実装基板の冷却効果を向上させることができる。
Moreover, the vehicle-mounted control apparatus which concerns on the other form of this invention is characterized by the said support substrate being supported by the required number of columnar spacers which planted the said mounting substrate in the said support substrate.
According to this configuration, since the mounting substrate is supported on the support substrate via the columnar spacer, a gas passage with low fluid resistance can be formed between the mounting substrate and the mounting substrate. The effect can be improved.

また、本発明の他の形態に係る車載用制御装置は、前記支持基板が導電性部材で構成されている場合に、当該支持基板と前記実装基板との間に絶縁部材を配置したことを特徴としている。
この構成によると、支持基板と実装基板との間に絶縁部材を配置することにより、冷却気体の風量が小さい場合に、支持基板と実装基板との間隔を電気的な絶縁距離を確保できない間隔まで近接させて冷却気体の有効利用が可能となる。
In the vehicle-mounted control device according to another aspect of the present invention, when the support substrate is formed of a conductive member, an insulating member is disposed between the support substrate and the mounting substrate. It is said.
According to this configuration, by disposing an insulating member between the support substrate and the mounting substrate, when the air volume of the cooling gas is small, the distance between the support substrate and the mounting substrate can be set to an interval where an electrical insulation distance cannot be secured. The cooling gas can be effectively used in close proximity.

本発明によれば、発熱する回路部品を実装し可撓性を有する実装基板を密閉構造の筐体内に配置した車載用制御装置で、車両から伝達される振動や衝撃に対して実装基板の撓みを抑制して実装された回路部品の損傷や回路部品を固定する半田付け部の損傷を抑制して接触不良の発生を防止することができるとともに、実装基板に対する冷却性能を向上させることができる。   According to the present invention, in a vehicle-mounted control device in which a heat generating circuit component is mounted and a flexible mounting substrate is arranged in a sealed housing, the mounting substrate is bent with respect to vibration and impact transmitted from the vehicle. It is possible to prevent the occurrence of contact failure by suppressing the damage of the circuit component mounted by suppressing the damage and the damage of the soldering portion for fixing the circuit component, and the cooling performance for the mounting substrate can be improved.

本発明を適用し得る電気駆動車両の一実施形態を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an electrically driven vehicle to which the present invention can be applied. 電力変換装置を示す正面板部を取り外した状態の模式的縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view of the state which removed the front plate part which shows a power converter device. 図2のA−A線上の断面図である。It is sectional drawing on the AA line of FIG. 液冷ヒートシンクの平面図である。It is a top view of a liquid cooling heat sink. 液冷ヒートシンクの底面図である。It is a bottom view of a liquid cooling heat sink. 支持基板の装着状態を示す平面図である。It is a top view which shows the mounting state of a support substrate. 制御基板の装着状態を示す平面図である。It is a top view which shows the mounting state of a control board. 制御基板及び支持基板を示す拡大正面図である。It is an enlarged front view which shows a control board and a support substrate. 制御基板に実装した回路部品の熱伝導状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the heat conduction state of the circuit components mounted in the control board. 制御基板及び支持基板の冷却風吹込み状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cooling air blowing state of a control board and a support substrate.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明を電気駆動車両としての電気自動車に適用した場合の概略構成を示す図である。
図中、1は電気自動車であって、この電気自動車1は、例えば車両前部側に前端を駆動する電動モータ2が配設されているとともに、この電動モータ2を駆動する車載制御装置としての電力変換装置3及びこの電力変換装置3に対して制御信号を供給する車両制御装置4が配設され、さらに電力変換装置3及び車両制御装置4に対して電源を供給する多数の蓄電池を収納する蓄電池収納部5が配設されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration when the present invention is applied to an electric vehicle as an electrically driven vehicle.
In the figure, reference numeral 1 denotes an electric vehicle. The electric vehicle 1 is provided with, for example, an electric motor 2 for driving the front end on the front side of the vehicle, and as an in-vehicle control device for driving the electric motor 2. A power conversion device 3 and a vehicle control device 4 that supplies a control signal to the power conversion device 3 are arranged, and further stores a large number of storage batteries that supply power to the power conversion device 3 and the vehicle control device 4. A storage battery storage 5 is provided.

電力変換装置3は、図2〜図5に示すように、直方体状の液密性を有する筐体6を有する。この筐体6は、上下に2分割された上端を開放した箱状の下部分割筐体6Lと、上下端部を開放した角筒状の上部分割筐体6Hと、下部分割筐体6L及び上部分割筐体6H間に介挿された両者の分割面を閉塞する所定の厚みを有する平板状に形成された例えば水冷式の液冷ヒートシンク7とで構成されている。ここで、上部分割筐体6Hは上端部が蓋体8によって閉塞されている。   As shown in FIGS. 2 to 5, the power conversion device 3 includes a casing 6 having a rectangular parallelepiped liquid-tightness. The casing 6 includes a box-shaped lower divided casing 6L that is divided into two parts in the upper and lower directions, an open upper end, a rectangular tube-shaped upper divided casing 6H that is open at the upper and lower ends, a lower divided casing 6L, and an upper section. It is composed of, for example, a water-cooled liquid-cooled heat sink 7 formed in a flat plate shape having a predetermined thickness that closes both divided surfaces interposed between the divided housings 6H. Here, the upper divided housing 6 </ b> H is closed at the upper end by the lid 8.

液冷ヒートシンク7は、図4及び図5に示すように、所定の厚みを有する扁平な直方体形状に形成され、前端側に比較的幅狭で左右方向に両端部近傍まで延長する気体通路11が上下に貫通して形成されているとともに、後端側に気体通路11に比較して幅広で左右方向に両端部近傍まで延長する気体通路12が上下に貫通して形成されている。
そして、液冷シートシンク7の前端面には、冷却媒体としの冷却水が供給される冷却水供給口13及び冷却水排出口14が外部に露出して突出形成されている。なお、電気自動車1には、図示しないが、冷却水排出口14から排出される冷却後の冷却水を冷却する電気自動車1の前面に設けられたラジエータなどの熱交換器と、この熱交換器で冷却された冷却水を貯留するリザーバタンクと、このリザーバタンクに貯留された冷却水をポンプで加圧して冷却水供給口13に供給する冷却システムが設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the liquid cooling heat sink 7 is formed in a flat rectangular parallelepiped shape having a predetermined thickness, and has a gas passage 11 that is relatively narrow on the front end side and extends to the vicinity of both end portions in the left-right direction. A gas passage 12 is formed so as to penetrate vertically, and a gas passage 12 that is wider than the gas passage 11 and extends in the left-right direction to the vicinity of both end portions is vertically penetrated.
A cooling water supply port 13 and a cooling water discharge port 14 to which cooling water as a cooling medium is supplied are formed on the front end surface of the liquid cooling sheet sink 7 so as to be exposed to the outside. Although not shown, the electric vehicle 1 includes a heat exchanger such as a radiator provided on the front surface of the electric vehicle 1 for cooling the cooled cooling water discharged from the cooling water discharge port 14, and the heat exchanger. And a cooling system that stores the cooling water cooled in step 1 and a cooling system that pressurizes the cooling water stored in the reservoir tank with a pump and supplies the cooling water to the cooling water supply port 13.

また、液冷ヒートシンク7の上面における気体通路11及び12間には、図4に示すように、前述した蓄電池で構成される直流電源の直流電力を昇降圧するチョッパ回路を構成するパワーモジュールとしてのIGBTモジュール21と、チョッパ回路から出力される直流電力を例えば3相交流電力に変換するインバータを構成するパワーモジュールとしての3個のIGBTモジュール22とが冷却水挿通溝17の延長方向と直交する方向に所定間隔を保って並列配置されている。ここで、IGBTモジュール21及び22は、直列に接続されたスイッチング素子としてのIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、保護回路等を内蔵している。   Further, between the gas passages 11 and 12 on the upper surface of the liquid-cooled heat sink 7, as shown in FIG. 4, an IGBT as a power module constituting a chopper circuit for stepping up and down the DC power of the DC power source constituted by the storage battery described above. The module 21 and three IGBT modules 22 as power modules that constitute an inverter that converts DC power output from the chopper circuit into, for example, three-phase AC power are in a direction orthogonal to the extending direction of the cooling water insertion groove 17. They are arranged in parallel at a predetermined interval. Here, the IGBT modules 21 and 22 incorporate an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) as a switching element connected in series, a protection circuit, and the like.

また、液冷ヒートシンク7の下面における気体通路11及び12間には、図5に示すように、前述したチョッパ回路を構成する比較的大型の立方体形状のリアクトル23が冷却水排出口14側の半部に配置されているとともに、このリアクトル23と隣接して冷却水供給口13側に放熱フィン24が配設され、さらに図3及び図5に示すように放熱フィン24の気体通路12側に設けられた放熱フィン24で冷却された冷却風を気体通路12側に送風するルーバー付きの送風ファン25とが配置されている。   Further, between the gas passages 11 and 12 on the lower surface of the liquid cooling heat sink 7, as shown in FIG. 5, a relatively large cube-shaped reactor 23 that constitutes the above-described chopper circuit is a half on the cooling water discharge port 14 side. The heat dissipating fins 24 are disposed on the cooling water supply port 13 side adjacent to the reactor 23, and further provided on the gas passage 12 side of the heat dissipating fins 24 as shown in FIGS. A blower fan 25 with a louver that blows the cooling air cooled by the radiating fins 24 toward the gas passage 12 is disposed.

さらに、前述したチョッパ回路を構成するコンデンサ26及び前記チョッパ回路及びインバータ間に介挿される平滑用の3つのコンデンサ27が、図3に示すように、その端子側を液冷ヒートシンク7の気体通路12内に接触することなく所定の間隔を開けて挿通した状態で下部分割筐体6Lに固定されている。
一方、液冷ヒートシンク7に固定されたIGBTモジュール21及び22の上方には、図2及び図3に示すように、IGBTモジュール21及び22に内蔵されたIGBTのゲートを制御するゲート駆動回路等の制御回路を実装した実装基板としての制御基板31及び電源回路やリレー等を実装した電源基板32が平行に配置されている。
Further, the capacitor 26 constituting the chopper circuit and the three smoothing capacitors 27 inserted between the chopper circuit and the inverter are connected to the gas passage 12 of the liquid-cooled heat sink 7 at the terminal side thereof as shown in FIG. It is fixed to the lower divided housing 6L in a state of being inserted with a predetermined interval without contacting the inside.
On the other hand, above the IGBT modules 21 and 22 fixed to the liquid cooling heat sink 7, as shown in FIGS. 2 and 3, a gate driving circuit for controlling the gates of the IGBTs built in the IGBT modules 21 and 22, etc. A control board 31 as a mounting board on which a control circuit is mounted and a power board 32 on which a power circuit, a relay, and the like are mounted are arranged in parallel.

これら制御基板31及び電源基板32のそれぞれは、上部分割筐体6Hの内周面に、固定された支持部材33によって支持されている。この支持部材33は、図6に示すように、上部分割筐体6Hの前後左右の内壁に固定された複数のL字状の固定金具34と、この固定金具34によって支持された金属板又は厚手のガラス入りエポキシ樹脂等の剛性の高い支持基板35と、この支持基板35の上面における前後端部及び前後方向の中央部にそれぞれ植立された複数本の絶縁部材で構成されたスペーサ36とで構成されている。ここで、スペーサ36は、図8で拡大に示すように、頭部に雌ねじ部が形成された円柱部36aと、この円柱部36aの下端面から下方に突出する支持基板35に形成された取付孔37内に貫通される支持突起36bとで構成されている。ここで、支持基板35の剛性は制御基板31及び電源基板32の剛性に比較して倍以上に設定されている。   Each of the control board 31 and the power supply board 32 is supported by a support member 33 fixed to the inner peripheral surface of the upper divided housing 6H. As shown in FIG. 6, the support member 33 includes a plurality of L-shaped fixing brackets 34 fixed to the front, rear, left and right inner walls of the upper divided housing 6H, and a metal plate or a thick plate supported by the fixing brackets 34. A highly rigid support substrate 35 such as glass-filled epoxy resin, and a spacer 36 composed of a plurality of insulating members respectively planted at the front and rear end portions and the front-rear direction center portion of the upper surface of the support substrate 35. It is configured. Here, as shown in an enlarged view in FIG. 8, the spacer 36 is attached to a cylindrical portion 36 a having a female screw portion formed on the head and a support substrate 35 that protrudes downward from the lower end surface of the cylindrical portion 36 a. The support protrusion 36b is inserted into the hole 37. Here, the rigidity of the support substrate 35 is set to be twice or more the rigidity of the control substrate 31 and the power supply substrate 32.

そして、スペーサ36の上端に、個別に制御基板31及び電源基板32が載置され、これら制御基板31及び電源基板32にスペーサ36に対向して形成されたねじ挿通孔38に取付ねじ39を挿通してスペーサ36の雌ねじ部に螺合させることにより、図7及び図8に示すように、スペーサ36上に制御基板31及び電源基板32がねじ止め固定されている。したがって、支持基板35と制御基板31及び電源基板32との間には所定の空間に設けられるとともに、薄くて撓み易い制御基板31及び電源基板32を剛性の高い支持基板35で撓むことなく保持することができる。   The control board 31 and the power supply board 32 are individually placed on the upper end of the spacer 36, and the mounting screw 39 is inserted into the screw insertion hole 38 formed in the control board 31 and the power supply board 32 so as to face the spacer 36. Then, the control board 31 and the power supply board 32 are screwed and fixed onto the spacer 36 as shown in FIGS. Therefore, the control board 31 and the power supply board 32 that are provided in a predetermined space between the support board 35 and the control board 31 and the power supply board 32 and are thin and easily bent are held without being bent by the support board 35 having high rigidity. can do.

また、支持基板35と制御基板31及び電源基板32との間隔は、後述する送風ファン40の冷却風吐出風量を小さくするとともに、全体の構成を小型化するために、電気的な絶縁距離より短く設定しており、このため、支持基板35と制御基板31及び電源基板32との間の電気的な絶縁を確保するために、絶縁部材としての絶縁シート41がスペーサ36の中間部に固定されて配置されている。   In addition, the distance between the support substrate 35, the control substrate 31, and the power supply substrate 32 is shorter than the electrical insulation distance in order to reduce the cooling air discharge amount of the blower fan 40 described later and to reduce the overall configuration. Therefore, in order to ensure electrical insulation between the support substrate 35, the control substrate 31, and the power supply substrate 32, an insulating sheet 41 as an insulating member is fixed to an intermediate portion of the spacer 36. Has been placed.

このように、支持基板35上にスペーサ36を介して制御基板31及び電源基板32を個別に載置することにより、図9に示すように、制御基板31及び電源基板32に実装した回路部品42が発熱して、その熱がリード43を介して制御基板31及び電源基板32の下面側の半田付け等の電気的接続部44に熱伝導されて基板全体の温度が上昇するが、この場合に、制御基板31及び電源基板32の下方に気体通路を形成する空間が形成されているので、基板裏面側の温度上昇を抑制することができる。   In this way, by individually placing the control board 31 and the power supply board 32 on the support board 35 via the spacers 36, the circuit components 42 mounted on the control board 31 and the power supply board 32 as shown in FIG. The heat is transferred to the electrical connection portion 44 such as soldering on the lower surface side of the control board 31 and the power supply board 32 via the lead 43, and the temperature of the whole board rises. Since the space for forming the gas passage is formed below the control board 31 and the power supply board 32, the temperature rise on the back side of the board can be suppressed.

さらに、上部分割筐体6Hにおける右内壁の気体通路12に対向する位置に、制御基板31及び電源基板32と支持基板35とに対向する送風ファン40が配設されている。この送風ファン40を配置するために、制御基板31及び電源基板32とこれらの支持基板35とが図4及び図5に示すように右後方部に切欠き部31a,32a及び35aが形成されている。   Further, a blower fan 40 facing the control board 31, the power supply board 32, and the support board 35 is disposed at a position facing the gas passage 12 on the right inner wall of the upper divided housing 6H. In order to arrange the blower fan 40, the control board 31, the power supply board 32 and the support board 35 are formed with notches 31a, 32a and 35a in the right rear part as shown in FIGS. Yes.

また、送風ファン40は空気吸込み口が上部分割筐体6Hの右内壁側の下方に開口されており、気体通路12から送風ファン25によって供給される冷却風を吸込み、前面に配設された図示しないルーバーによって、図10に示すように、制御基板31及び電源基板32の表裏を通って気体通路11側に達するように冷却風を分散送風する。
また、液冷ヒートシンク7に対して下部分割筐体6L及び上部分割筐体6Hが図2及び図3に示すように、パッキン等のシール部材45及び46を介して連結されるとともに、上部分割筐体6Hに蓋体8がパッキン等のシール部材47を介して連結されて筐体6が密封構造とされている。
Further, the blower fan 40 has an air suction opening opened below the right inner wall side of the upper divided housing 6H, sucks the cooling air supplied from the gas passage 12 by the blower fan 25, and is disposed on the front surface. As shown in FIG. 10, the cooling air is distributed and blown by the louver that does not pass through the front and back of the control board 31 and the power supply board 32 to reach the gas passage 11 side.
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the lower split housing 6L and the upper split housing 6H are connected to the liquid cooling heat sink 7 via seal members 45 and 46 such as packing, and the upper split housing. The lid body 8 is connected to the body 6H via a seal member 47 such as packing, so that the housing 6 has a sealed structure.

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、電力変換装置3を電気自動車1に搭載して、液冷ヒートシンク7の冷却水供給口13及び冷却水排出口14を電気自動車1に搭載した冷却システムに連結することにより、冷却システムから冷却水が冷却水供給口13に供給されるとともに、冷却水排出口14から排出される冷却後の冷却水が冷却システムに戻される。このとき、液冷ヒートシンク7の冷却水供給口13及び冷却水排出口14が直接外部に露出しているので、冷却システムとの接続を容易に行うことができるとともに、その接続の際に筐体6の液密性が崩れることはなく、冷却水が筐体6内に漏れることを確実に防止することができる。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
Now, the power conversion device 3 is mounted on the electric vehicle 1, and the cooling water supply port 13 and the cooling water discharge port 14 of the liquid cooling heat sink 7 are connected to the cooling system mounted on the electric vehicle 1, thereby cooling from the cooling system. Water is supplied to the cooling water supply port 13 and the cooled cooling water discharged from the cooling water discharge port 14 is returned to the cooling system. At this time, the cooling water supply port 13 and the cooling water discharge port 14 of the liquid cooling heat sink 7 are directly exposed to the outside, so that the connection with the cooling system can be easily performed, and the housing at the time of the connection The liquid tightness of 6 is not lost, and it is possible to reliably prevent the cooling water from leaking into the housing 6.

そして、電気自動車1のイグニッションスイッチがオン状態とされると、電力変換装置3が作動状態となり、アクセルペダル等が操作されることにより、車両制御装置4から制御指令が入力されることにより、電力変換が開始されて制御指令に応じた3相電力を電動モータ2に供給する。
このように、電力変換装置3が作動状態となると、各回路部品が発熱することになり、特に発熱量の大きいIGBTモジュール21,22とリアクトル23とは直接液冷ヒートシンク7に接触されて固定されているので、液冷ヒートシンク7を流れる冷却水によって冷却される。
Then, when the ignition switch of the electric vehicle 1 is turned on, the power conversion device 3 is activated, and the accelerator pedal or the like is operated, whereby a control command is input from the vehicle control device 4, thereby Conversion is started, and three-phase power corresponding to the control command is supplied to the electric motor 2.
As described above, when the power conversion device 3 is activated, each circuit component generates heat. In particular, the IGBT modules 21 and 22 and the reactor 23 that generate a large amount of heat are directly contacted and fixed to the liquid-cooled heat sink 7. Therefore, it is cooled by the cooling water flowing through the liquid cooling heat sink 7.

これに加えて、液冷ヒートシンク7の下面に、リアクトル23と近接し、且つ冷却水供給口13側に放熱フィン24が配設され、この放熱フィン24の気体通路12側に送風ファン25が配設されているので、液冷ヒートシンク7の低温が放熱フィン24に伝導されることになり、この放熱フィン24で筐体6内に閉じ込められた空気を冷却する。
そして、冷却された空気が送風ファン25のルーバーによって冷却風としてコンデンサ26及び27に分散されて吹き付けられ、これらコンデンサ26及び27を冷却する。このとき、コンデンサ26及び27は、図3に示すように、液冷ヒートシンク7の気体通路12に対して前後方向に所定の間隔を開けて挿通されているので、冷却風がコンデンサ26及び27の全側面を冷却して通ることができ、コンデンサ26及び27の冷却効果を向上させることができる。
In addition to this, on the lower surface of the liquid cooling heat sink 7, a radiating fin 24 is disposed on the cooling water supply port 13 side in the vicinity of the reactor 23, and a blower fan 25 is disposed on the gas passage 12 side of the radiating fin 24. Therefore, the low temperature of the liquid-cooled heat sink 7 is conducted to the heat radiating fins 24, and the air trapped in the housing 6 is cooled by the heat radiating fins 24.
Then, the cooled air is dispersed and blown to the capacitors 26 and 27 as cooling air by the louver of the blower fan 25, and the capacitors 26 and 27 are cooled. At this time, the capacitors 26 and 27 are inserted at a predetermined interval in the front-rear direction with respect to the gas passage 12 of the liquid-cooled heat sink 7 as shown in FIG. All sides can be cooled and passed, and the cooling effect of the capacitors 26 and 27 can be improved.

そして、液冷ヒートシンク7の上面側の気体通路12の上方にも気体通路12に対向して送風ファン40が配設されており、この送風ファン40によって、上部分割筐体6Hの右側壁の下面側からコンデンサ26及び27を冷却した冷却風を取込み、ルーバーによって、図10に示すように、制御基板31及び電源基板32と支持基板35との間の空間部、制御基板31の下部及び電源基板32の上部側に冷却風を分散して吹き込む。この冷却風によって制御基板31及び電源基板32に実装されている発熱部品を冷却するとともに、IGBTモジュール21,22を冷却し、これらを冷却後の冷却風が気体通路11を通って放熱フィン24に戻って冷却され、再度送風ファン25によって、コンデンサ26及び27に吹き付けされる冷却風循環路が形成される。   A blower fan 40 is also disposed above the gas passage 12 on the upper surface side of the liquid-cooled heat sink 7 so as to face the gas passage 12, and the lower surface of the right side wall of the upper divided housing 6H is provided by the blower fan 40. Cooling air that has cooled the capacitors 26 and 27 is taken in from the side, and as shown in FIG. 10, the space between the control board 31 and the power supply board 32 and the support board 35, the lower part of the control board 31, and the power supply board Cooling air is dispersed and blown into the upper side of 32. The cooling air cools the heat generating components mounted on the control board 31 and the power supply board 32, and cools the IGBT modules 21 and 22, and the cooling air after cooling them passes through the gas passage 11 to the radiating fins 24. A cooling air circulation path is formed which is cooled back and cooled and blown again to the capacitors 26 and 27 by the blower fan 25.

このように、上記実施形態によると、下部分割筐体6L及び上部分割筐体6Hが液冷ヒートシンク7を介して連結され、液冷ヒートシンク7によって、発熱部品となるIGBTモジュール21,22、リアクトル23を直接冷却することができる。このとき、下部分割筐体6L及び上部分割筐体6Hが液冷ヒートシンク7によって分断されるが、液冷ヒートシンク7に所定距離離間した気体通路11及び12を形成することにより、下部分割筐体6L及び上部分割筐体6H間で気体通路11及び12を通じて気体の流入出が可能となり、下部分割筐体6L及び上部分割筐体6Hに温度差が生じることを防止することができる。   Thus, according to the above-described embodiment, the lower divided housing 6L and the upper divided housing 6H are connected via the liquid cooling heat sink 7, and the IGBT modules 21 and 22 and the reactor 23 serving as heat-generating components are connected by the liquid cooling heat sink 7. Can be cooled directly. At this time, the lower divided housing 6L and the upper divided housing 6H are divided by the liquid cooling heat sink 7. By forming the gas passages 11 and 12 spaced apart from the liquid cooling heat sink 7 by a predetermined distance, the lower divided housing 6L is formed. In addition, gas can flow in and out through the gas passages 11 and 12 between the upper divided housing 6H, and a temperature difference between the lower divided housing 6L and the upper divided housing 6H can be prevented.

しかも、液冷ヒートシンク7に放熱フィン24を装着するとともに、この放熱フィン24に送風ファン25を配置することにより、冷却風を形成することができる。この送風ファン25と上部側の送風ファン40とによって強制的に冷却風を循環する冷却風循環路を形成することができ、筐体6の内部温度をむらなく平均化することができる。このため、発熱部品のレイアウトの自由度を向上させることができるとともに、放熱のための空間を広くとる必要がなく、全体を小型化することができる。このとき、放熱フィン24が冷却水供給口13側に設けられているので、空気の冷却効果をより高めることができる。   In addition, the cooling air can be formed by mounting the radiating fins 24 on the liquid cooling heat sink 7 and disposing the blower fan 25 on the radiating fins 24. A cooling air circulation path for forcibly circulating cooling air can be formed by the air blowing fan 25 and the upper air blowing fan 40, and the internal temperature of the housing 6 can be averaged evenly. For this reason, it is possible to improve the degree of freedom of the layout of the heat generating components, and it is not necessary to make a space for heat dissipation, and the whole can be downsized. At this time, since the radiation fins 24 are provided on the cooling water supply port 13 side, the air cooling effect can be further enhanced.

このとき、制御基板31及び電源基板32はこれらを支持する支持基板35に対してスペーサ36分の間隔を開けて平行に支持されているので、送風ファン40から吐出される冷却風が制御基板31及び電源基板32とこれらを支持する支持基板35間に吹き込まれると、この冷却風が制御基盤31及び電源基盤32とこれを支持する支持基板35間の気体通路を通ることになり、冷却風が上下方向に飛散することなく確実に送風ファン40とは反対側の端部まで到達することになり、冷却効果を向上させることができる。   At this time, the control board 31 and the power supply board 32 are supported in parallel to the support board 35 that supports them with an interval of the spacer 36, so that the cooling air discharged from the blower fan 40 is supplied to the control board 31. When the cooling air is blown between the power supply substrate 32 and the support substrate 35 supporting them, the cooling air passes through the gas passages between the control substrate 31 and the power supply substrate 32 and the support substrate 35 supporting them, and the cooling air is It will reach | attain to the edge part on the opposite side to the ventilation fan 40 reliably, without scattering in an up-down direction, and can improve a cooling effect.

また、剛性の低い制御基板31及び電源基板32をそれぞれ剛性の高い支持基板35でスペーサ36を介して支持するようにしたので、電気自動車1のように車体から伝達される振動や衝撃が多く伝達される場合に、振動や衝撃によって制御基板31及び電源基板32が撓むことを防止することができ、制御基板31及び電源基板32が撓むことによる繰り返し応力によって実装された電気部品が破損したり、制御基板31及び電源基板32と実装される電気部品とを電気的に接続する半田付け等の電気的接続部44が破損して接触不良を起こしたりすることを確実に防止することができる。   Further, since the control board 31 and the power supply board 32 having low rigidity are each supported by the support board 35 having high rigidity via the spacers 36, a lot of vibration and impact transmitted from the vehicle body as in the electric vehicle 1 are transmitted. In this case, it is possible to prevent the control board 31 and the power supply board 32 from being bent due to vibration or impact, and the mounted electrical components are damaged by repeated stress due to the control board 31 and the power supply board 32 being bent. It is possible to reliably prevent the electrical connection portion 44 such as soldering that electrically connects the control board 31 and the power supply board 32 and the electrical components to be mounted from being damaged and causing a contact failure. .

さらに、上述したように、送風ファン40の吐出風量を小さく抑制するととともに、小型化の要求によって、制御基板31及び電源基板32とこれらを支持する支持基板35との間の間隔を電気的な絶縁距離以下に設定した場合に、制御基板31及び電源基板32とこれを支持する支持基盤35との間に絶縁部材としての絶縁シート41を設けることにより、制御基板31及び電源基板32とこれらを支持する支持基板35との絶縁を確保することができる。   Further, as described above, the amount of air discharged from the blower fan 40 is suppressed to be small, and the space between the control board 31 and the power supply board 32 and the support board 35 that supports them is electrically insulated according to the demand for downsizing. When the distance is set to be less than the distance, an insulating sheet 41 as an insulating member is provided between the control board 31 and the power supply board 32 and the support base 35 that supports the control board 31 and the power supply board 32, thereby supporting the control board 31 and the power supply board 32 and these. Insulation with the supporting substrate 35 to be performed can be ensured.

また、上記効果を有する電力変換装置3を搭載することにより、走行環境による温度変化にかかわらず耐久性の高い電気自動車を提供することができる。
なお、上記実施形態においては、送風ファン40を上部分割筐体6Hの右後端部に配設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、制御基板31及び電源基板32とこれらを支持する支持基板35との間に冷却風を吐出できればよく、任意の位置に設置することができる。このとき、送風ファン25との関係で、液冷ヒートシンク7の上下で良好な冷却風循環路が形成されればよいものである。
Moreover, by mounting the power conversion device 3 having the above-described effect, it is possible to provide a highly durable electric vehicle regardless of a temperature change due to a traveling environment.
In the above embodiment, the case where the blower fan 40 is disposed at the right rear end of the upper divided housing 6H has been described. However, the present invention is not limited to this, and the control board 31 and the power supply board 32 and these As long as the cooling air can be discharged between the support substrate 35 and the support substrate 35, it can be installed at an arbitrary position. At this time, a good cooling air circulation path may be formed above and below the liquid cooling heat sink 7 in relation to the blower fan 25.

また、上記実施形態においては、制御基板31及び電源基板32とこれらを支持する支持基板35との間隔を狭めて両者間に絶縁シート41を設置する場合について説明したが、制御基板31及び電源基板32とこれらを支持する支持基板35との間の距離を電気的な絶縁距離以上に設定できる場合には、絶縁シート41を省略することができる。
また、上記実施形態においては、制御基板31と電源基板32とを有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、制御基板と電源基板とが一体化された基板や他のパワー基板等を多層に形成する場合にも本発明を適用することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the space | interval of the control board 31 and the power supply board 32 and the support board | substrate 35 which supports these was narrowed and the insulating sheet 41 was installed between them, the control board 31 and the power supply board were demonstrated. In the case where the distance between the base plate 32 and the support substrate 35 supporting them can be set to be equal to or greater than the electrical insulation distance, the insulating sheet 41 can be omitted.
Moreover, in the said embodiment, although the case where it had the control board 31 and the power supply board 32 was demonstrated, it is not limited to this, The board | substrate with which the control board and the power supply board were integrated, and another power board The present invention can also be applied to the case where a plurality of layers are formed.

さらに、上記実施形態においては熱交換器として液冷ヒートシンクを適用した場合について説明したが、他の構成の熱交換器を適用することもできる。
また、上記実施形態においては、本発明を車載制御装置としての電力変換装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、車両の空調装置の制御装置や電動パワーステアリング装置の制御装置等の他の任意の車載用制御装置に本発明を適用することができる。
Furthermore, although the case where the liquid cooling heat sink was applied as a heat exchanger was demonstrated in the said embodiment, the heat exchanger of another structure can also be applied.
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a power conversion device as an in-vehicle control device has been described. However, the present invention is not limited to this, and a control device for a vehicle air conditioner or an electric power steering device can be used. The present invention can be applied to any other vehicle-mounted control device such as a control device.

さらに、上記実施形態においては、本発明による電力変換装置を電気自動車に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、軌条を走行する鉄道車両にも本発明を適用することができ、任意の電気駆動車両に適用することができ、さらに電力変換装置としては電気駆動車両にかぎらず、他の産業機器における電動モータ等のアクチュエータを駆動する場合に本発明の電力変換装置を適用することができる。   Furthermore, in the said embodiment, although the case where the power converter device by this invention was applied to the electric vehicle was demonstrated, it is not limited to this, It can apply this invention also to the rail vehicle which drive | works a rail. It can be applied to any electric drive vehicle, and the power conversion device is not limited to an electric drive vehicle, and the power conversion device of the present invention is applied when driving an actuator such as an electric motor in other industrial equipment. can do.

1…電気自動車、2…電動モータ、3…電力変換装置、4…車両制御装置、5…蓄電池収納部、6…筐体、6L…下部分割筐体、6H…上部分割筐体、7…液冷ヒートシンク、8…蓋体、11,12…気体通路、13…冷却水供給口、14…冷却水排出口、21,22…IGBTモジュール、24…リアクトル、25…送風ファン、26,27…コンデンサ、31…制御基板、32…電源基板、33…支持部材、34…固定金具、35…支持基板、36…スペーサ、39…取付ねじ、40…送風ファン、41…絶縁シート、42…回路部品   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric vehicle, 2 ... Electric motor, 3 ... Power converter device, 4 ... Vehicle control apparatus, 5 ... Storage battery storage part, 6 ... Case, 6L ... Lower division case, 6H ... Upper division case, 7 ... Liquid Cold heat sink, 8 ... Lid, 11, 12 ... Gas passage, 13 ... Cooling water supply port, 14 ... Cooling water discharge port, 21, 22 ... IGBT module, 24 ... Reactor, 25 ... Blower fan, 26, 27 ... Condenser , 31 ... Control board, 32 ... Power supply board, 33 ... Support member, 34 ... Fixing bracket, 35 ... Support board, 36 ... Spacer, 39 ... Mounting screw, 40 ... Blower fan, 41 ... Insulating sheet, 42 ... Circuit components

Claims (3)

密閉構造の筐体内に発熱する回路部品を実装した可撓性を有する実装基板が配設された車載用制御装置であって、
前記実装基板を前記筐体に固定された当該実装基板より剛性が高く撓みの抑制が可能な支持基板上に気体通路を形成するように支持するとともに、前記実装基板の表裏に熱交換部によって熱交換されて前記筐体内を循環する冷却気体を供給するようにしたことを特徴とする車載用制御装置。
A vehicle-mounted control device in which a flexible mounting board in which a circuit component that generates heat is mounted in a sealed housing is provided,
The mounting substrate is supported so as to form a gas passage on a supporting substrate that is higher in rigidity than the mounting substrate fixed to the housing and capable of suppressing bending, and heat is exchanged on the front and back of the mounting substrate by a heat exchange unit. An in-vehicle control device characterized in that a cooling gas which is exchanged and circulates in the housing is supplied.
前記支持基板は、前記実装基板を当該支持基板に植立した所要数の柱状スペーサによって支持されていることを特徴とする請求項1に記載の車載用制御装置。   The in-vehicle control device according to claim 1, wherein the support substrate is supported by a required number of columnar spacers in which the mounting substrate is planted on the support substrate. 前記支持基板が導電性部材で構成されている場合に、当該支持基板と前記実装基板との間に絶縁部材を配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載の車載用制御装置。   The in-vehicle control device according to claim 1, wherein an insulating member is disposed between the support substrate and the mounting substrate when the support substrate is formed of a conductive member.
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