JP3139871B2 - 自動車用半導体電力変換装置 - Google Patents

自動車用半導体電力変換装置

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JP3139871B2 JP05057276A JP5727693A JP3139871B2 JP 3139871 B2 JP3139871 B2 JP 3139871B2 JP 05057276 A JP05057276 A JP 05057276A JP 5727693 A JP5727693 A JP 5727693A JP 3139871 B2 JP3139871 B2 JP 3139871B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車に搭載される自
動車用半導体電力変換装置に係り、特に、半導体素子の
冷却構造を改善した自動車用半導体電力変換装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】自動車に搭載された従来の自動車用半導
体電力変換装置の一例を図3に示す。図3において、バ
ッテリー2の負荷側に接続されたインバータ1は、二つ
の役割を担っている。その一つは、自動車が走行すると
きに、バッテリー2から供給される直流電力を交流電力
に変換し、自動車に搭載されインバータ1の負荷側に接
続された誘導電動機3を駆動し、この誘導電動機3に直
結されているエンジン4の回転トルクを補って走行駆動
力を向上させるモード(以下、トルクアシストモードと
いう)である。
【0003】他の一つは、自動車の減速時の誘導電動機
3の回生エネルギーをインバータ1で逆変換し、バッテ
リー2の充電や図示しない自動車内部の照明及びクーラ
等の負荷9で消費される電力を得るモード(以下発電モ
ードという)である。
【0004】図4は、インバータ1の外観を示す斜視図
である。図4において、インバータ1の底面には、この
インバータ1の底面と取付面積が同一の大形の冷却フィ
ン5が設けられ、インバータ1の内部には、電力変換用
の半導体素子や抵抗器等の発熱体が取り付けられてい
る。インバータ1の構造部分には、軽量化と放熱の効果
を上げるために、アルミニウム板で構成され、同様に冷
却フィン5もアルミニウム鋳物で作られている。符号6
は、外部と接続する端子部を示す。
【0005】図5は、インバータ1を自動車に搭載した
状態を示す図である。図5において、自動車の荷台7の
下側の狭い部分にインバータ1は取り付けられ、冷却フ
ィン5は、ひだ5aが自動車の走行方向と平行となるよ
うに取り付けられている。図6は、図5のA−A断面図
を示し、インバータ1は、荷台7の下部に横に突設され
た取付台7aに取り付けられている。
【0006】次に、図7(a)は、一般的な自動車の運
転パターンを示すグラフで、加速→定速走行→減速→停
車→加速の繰り返しとなり、このパターンは、インバー
タに当たる風速にもほぼ同様にあてはめることができ
る。(b)は、インバータの電力損失を示し、自動車の
加速時は、トルクアシストモードであり、逆に減速時
は、発電モードであるため、インバータの電力損失は増
え、又、定速走行時は、トルクアシストが少ないため、
インバータの電力損失は減少する。さらに、停車時は、
発電モードで、バッテリーへの充電及び自動車の照明、
クーラ等の電源として使用されるだけであり、インバー
タの電力損失すなわち温度上昇は比較的少ない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成され、このように自動車に取り付けられる自動車用
半導体電力変換装置においては、停車時には、自動車の
移動がなく走行時の風速が得られないため、インバータ
の電力損失は(b)に示すように比較的少なくても冷却
フィンによる冷却の減少で、インバータの内部の温度は
著しく上昇し、内部に収納された半導体素子やスナバ回
路の電気部品の劣化又は寿命の低下を招くおそれがあ
る。なお、自動車の加減速時及び定速走行時は、冷却フ
ィンを冷却する空気の風速が得られるため、放熱効果が
大きく、インバータの内部の温度も安定している。
【0008】そのため、図8の斜視図に示すように、冷
却フィン5をインバータの上面に設け、冷却フィン5に
形成されたひだ5aの間の高温となった空気の上昇を容
易にして、自動車の停車時の放熱効果を向上させる方法
も考えられるが、インバータの上面は、走行する自動車
で巻き上げられた塵埃が堆積するので、この塵埃で冷却
フィン5の放熱が阻害され、内部の温度上昇を招くおそ
れがある。したがって、頻繁に、冷却フィン5の上面に
堆積した塵埃を除くことも考えられるが、この塵埃を除
去する作業も図6に示すように、この冷却フィン5が荷
台7の下部の非常に狭い部分に配置されているため作業
は困難である。
【0009】さらに、インバータの近傍に冷却フィンを
更に設け、停車時のみこの冷却ファンで強制的に冷却す
る方法も考えられるが、取付スペースが更に増えるだけ
でなく、取付部分を含めた自動車用半導体電力変換装置
全体の価格が高くなる欠点もある。
【0010】そこで、本発明の目的は、自動車が停車し
ているときでも、インバータが発生する熱を容易かつ有
効に放出することができ、電力変換器を構成する電気部
品の寿命の低下を防ぐことのできる自動車用半導体電力
変換装置を得ることである。
【0011】
【0012】
【課題を解決するための手段】 請求項に記載の発明
は、自動車の車台に搭載され外枠の下面に冷却フィンが
ひだの方向を自動車の走行方向と平行に設けられた自動
車用半導体電力変換装置において、外枠の側面に自動車
の走行方向と直交方向にひだが形成された冷却フィンを
設けたことを特徴とする。
【0013】請求項に記載の発明は、自動車の車台に
搭載され外枠の下面に冷却フィンがひだの方向を自動車
の走行方向と平行に設けられた自動車用半導体電力変換
装置において、外枠の側面に自動車の走行方向と直交方
向にひだが形成された冷却フィンを設け、この冷却フィ
ンのひだの間隔を自動車の走行方向と平行に設けたひだ
の間隔より大としたことを特徴とする。
【0014】
【作用】請求項に記載の発明においては、外枠の内部
に収納された電気部品は、自動車の停止時には、外枠の
側面に自動車の走行方向と直交方向にひだが形成された
冷却フィンによって冷却される。
【0015】請求項に記載の発明においては、外枠の
内部に収納された電気部品は、自動車の停止時には、外
枠の側面に自動車の走行方向と直交方向にひだが形成さ
れ、このひだの間隔が外枠の下面の冷却フィンのひだの
間隔よりも大なる冷却フィンによって冷却される。
【0016】
【実施例】以下、本発明の自動車用半導体電力変換装置
の一実施例を図1に示す斜視図に基づいて説明する。図
1において、インバータの下面には、従来と同様に冷却
フィン5が取り付けられているが、本発明の自動車用半
導体電力変換装置では、インバータの左側に冷却フィン
8Aが、インバータの右側に冷却フィン8Aと同形の冷
却フィン8Bが取り付けられ、さらに、インバータの図
1において後面にも、冷却フィン8Cが取り付けられて
いる。
【0017】これらの冷却フィン8A,8B,8Cのひ
だ部8aは、矢印Yで示す上下方向と平行に形成され、
これらのひだ8aの間隔H1は、図2(b)で示す部分
拡大平面図で示すように、冷却フィン5の部分拡大正面
図を示す図2(c)のひだ5aの間隔H2に比べて広く
(少なくとも15mm以上と)なっている。また、インバー
タの内部の補助フィン1aにも、図2(a)に示すよう
に両面にひだ部1bを形成している。
【0018】このように構成された自動車半導体電力変
換装置においては、自動車の走行時には、従来と同様
に、この自動車の走行による図1の矢印Xで示す方向の
外気の流れによって、冷却フィン5の下面に形成された
ひだ5aは冷却されて、内部の電気部品は冷却される。
同時に、左側面に取り付けられた冷却フィン8Aと右側
に取り付けられた冷却フィン8Bも、矢印X方向と平行
に流れる外気によって、図2(b)で示したひだ8aの
先端が特に冷却され、後側に取り付けられた冷却フィン
8Cも、インバータの後部に生じた渦状の気流によって
僅かに冷却される。
【0019】一方、自動車の停車時には、冷却フィン8
A,8B,8Cは、これらの冷却フィン8A,8B,8
Cに形成された図2(b)で示すひだ8aによって加熱
された外気が、図1の矢印Y方向に上昇することによっ
て冷却されるとともに、インバータの内部の補助フィン
1aも両面に形成されたひだ1bによって冷却される。
【0020】さらに、冷却フィン8A,8B,8Cは、
ひだ8aの間隔H1が冷却フィン5に形成されたひだ5
aと比べて広くなっているので、図2(b),(c)の
二点鎖線d1,d2で示すように、ひだ8aによって加
熱され、このひだ8aの周りに形成される高温の空気の
層の交叉を防ぐことができるので、自動車の停車時の自
然対流による冷却フィン8A,8B,8Cのひだ8a間
の通風抵抗の増加を防ぎ、冷却効果を上げることができ
る。
【0021】したがって、このように冷却フィンが設け
られた自動車用半導体電力変換装置においては、自動車
の走行中は走行方向と平行に形成された冷却フィン5に
よって内部の半導体素子やその他の電気部品を冷却する
とともに、自動車の停車中には、自動車の走行方向と直
交方向にひだが形成された冷却フィン8A,8B,8C
によって、流速の遅い自然対流時のフィンの冷却効果を
上げたので、インバータを構成する電気部品の寿命の低
下を防ぐことができる。
【0022】さらに、冷却用のファンの追加は不要で、
取付スペースの増加も僅かとなるので、自動車の他の部
品の取付スペースへの影響も防ぐことができ、重量の増
加もアルミニウム材のひだ部だけであるので、最小限に
抑えることができる。
【0023】
【0024】
【発明の効果】 請求項に記載の発明によれば、自動車
の車台に搭載され外枠の下面に冷却フィンがひだの方向
を自動車の走行方向と平行に設けられた自動車用半導体
電力変換装置において、外枠の側面に自動車の走行方向
と直交方向にひだが形成された冷却フィンを設けること
で、自動車の停車時の外枠内の電気部品を外枠の側面に
自動車の走行方向と直交方向に形成した冷却フィンで冷
するので、自動車が停車しているときでも、電気部品
を容易に冷却することができ、寿命の低下を防ぐことの
できる自動車用半導体電力変換装置を得ることができ
る。
【0025】請求項に記載の発明においては、自動車
の車台に搭載され外枠の下面に冷却フィンがひだの方向
を自動車の走行方向と平行に設けられた自動車用半導体
電力変換装置において、外枠の側面に自動車の走行方向
と直交方向にひだが形成された冷却フィンを設け、この
冷却フィンのひだの間隔を自動車の走行方向と平行に設
けたひだの間隔より大とすることで、自動車の停車時の
外枠内の電気部品を外枠の側面に自動車の走行方向と直
交方向に形成されたひだの間隔が外枠の下面の冷却フィ
ンの間隔よりも広い冷却フィンで冷却するので、自動車
が停車しているときでも、電気部品を容易に冷却するこ
とができ、寿命の低下を防ぐことのできる自動車用半導
体電力変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自動車用半導体電力変換装置の一実施
例を示す斜視図。
【図2】(a)は、図1の部分拡大詳細図、(b)は、
図1の部分拡大平面図、(c)は、図1の部分拡大正面
図。
【図3】従来及びこの種の自動車用半導体電力変換装置
が搭載された自動車の主回路を示す接続図。
【図4】従来の自動車用半導体電力変換装置の一例を示
す斜視図。
【図5】従来の自動車用半導体電力変換装置が自動車に
搭載された状態を示す図。
【図6】図5のA−A断面図。
【図7】(a)はこの種の自動車用半導体電力変換装置
の運転パターンを示すグラフ、(b)は、電力損失を示
すグラフ、(c)は、従来の自動車用半導体電力変換装
置の内部の温度上昇状態を示すグラフ。
【図8】従来の自動車用半導体電力変換装置の図4と異
なる一例を示す斜視図。
【符号の説明】
1…インバータ、2…バッテリー、3…誘導電動機、4
…エンジン、5,8A,8B,8C…冷却フィン、5
a,8a…ひだ、6…端子部、7…荷台、9…負荷

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動車の車台に搭載され外枠の下面に冷
    却フィンがひだの方向を前記自動車の走行方向と平行に
    設けられた自動車用半導体電力変換装置において、前記
    外枠の側面に前記自動車の走行方向と直交方向にひだが
    形成された冷却フィンを設けたことを特徴とする自動車
    用半導体電力変換装置。
  2. 【請求項2】 自動車の車台に搭載され外枠の下面に冷
    却フィンがひだの方向を前記自動車の走行方向と平行に
    設けられた自動車用半導体電力変換装置において、前記
    外枠の側面に前記自動車の走行方向と直交方向にひだが
    形成された冷却フィンを設け、この冷却フィンのひだの
    間隔を前記自動車の走行方向と平行に設けたひだの間隔
    に対し大としたことを特徴とする自動車用半導体電力変
    換装置。
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