JP3244982U - 多機能モジュールを搭載した車用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効果を改善する、多機能モジュールを搭載した車用制御装置を提供する。
【解決手段】装置は、第１の回路基板１、充電モジュール２、モータ駆動モジュール、及び水冷却装置４を含む。第１の回路基板の互いに反対の二側は、第１の側１１及び第２の側１２として定義される。充電モジュールは第１の電子素子２１を含む。第１の電子素子は第１の回路基板の第１の側に設置され、第１の放熱面２１１を持つ。モータ駆動モジュールは第２の電子素子３１を含む。第２の電子素子は第１の回路基板の第１の側に設置され、第２の放熱面３１１を持つ。水冷却装置は第１の回路基板の第１の側に設置され、第１の放熱面及び第２の放熱面に当接し、第１の電子素子及び第２の電子素子の放熱を行う。充電モジュールとモータ駆動モジュールは、第１の回路基板の前記第１の側に統合され、共に水冷却装置で放熱される。
【選択図】図３

Description

本考案は、制御装置に関するものであり、特に電動車に適用される多機能モジュールを搭載した車用制御装置に関する。

既存の一般的な電動車や高出力装置に含まれる複数の制御装置は、分散型の配置を採用しており、それぞれに専用の放熱器が設定されている。このような設計は、比較的大きな空間を占有する必要があり、コストが高いという問題がある。多数の制御装置を限られた空間内に統合する場合、放熱効果が不十分となる問題が生じやすい。

本考案は、多機能モジュールを搭載した車用制御装置を公開するもので、これは従来の電動車や高出力装置において、充電モジュール及びモータ駆動モジュールが完全に独立した設計であるため、相対的に大きな空間を必要とし、また、放熱効果が不十分な問題が存在することを改善するためのものである。

本考案の１つの実施形態は、多機能モジュールを搭載した車用制御装置を公開する。該装置は、第１の回路基板、充電モジュール、モータ駆動モジュール及び水冷却装置を含む。第１の回路基板の互いに反対の二側は、第１の側と第２の側として定義される。充電モジュールは、第１の電子素子を含み、該第１の電子素子は第１の回路基板の第１の側に設置され、第１の放熱面を有する。モータ駆動モジュールは、第２の電子素子を含み、該第２の電子素子は第１の回路基板の第１の側に設置され、第２の放熱面を有する。水冷却装置は、第１の回路基板の第１の側に設置され、第１の放熱面及び第２の放熱面に当接して、第１の電子素子及び第２の電子素子の冷却を行う。充電モジュールとモータ駆動モジュールは、第１の回路基板の第１の側に統合され、共に水冷却装置によって冷却される。

以上のように、本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置は、第１の回路基板、充電モジュール、モータ駆動モジュール及び水冷却装置等の設計を通じて、従来の電動車において、充電モジュール及びモータ駆動モジュールが比較的大きな空間を占め、放熱効果が不足している問題を効果的に改善することができる。

本考案の特徴及び技術内容がより一層分かるように、以下本考案に関する詳細な説明と添付図面を参照する。しかし、提供される添付図面は参考と説明のために提供するものに過ぎず、本考案の実用新案登録請求の範囲を制限するためのものではない。

本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第１の実施形態の模式図である。 図１の俯瞰図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第１の実施形態の一部分解模式図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第１の実施形態の別の一部分解模式図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第１の実施形態の異なる視点の側面図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第１の実施形態の異なる視点の側面図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第２の実施形態の第１の電子素子及び第２の電子素子の模式図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第２の実施形態の別の一部分解模式図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第２の実施形態の異なる視点の側面図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第２の実施形態の異なる視点の側面図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の特定の実施形態の第１の電子素子及び第２の電子素子に対応する異なる視点の模式図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の特定の実施形態の第１の電子素子及び第２の電子素子に対応する異なる視点の模式図である。 本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の特定の実施形態の一部分解模式図である。

以下の説明中、特定図式を参照するか、または特定図式に示すようにと指示された場合、その指示は後述する説明と及びの関連内容の大部分が特定図式に現れることを強調するためのものであり、後述する説明が特定図式のみを参照できるという制限はない。

図１から図５を合わせて参照されたい。図１は本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第１の実施形態の模式図であり、図２は図１の俯瞰図である。図３は本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第１の実施形態の一部分解模式図であり、図４は本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第１の実施形態の別の一部分解模式図である。図５及び図６は本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第１の実施形態の異なる視点からの側面図である。

本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００は、第１の回路基板１、充電モジュール２、モータ駆動モジュール３及び水冷却装置４を含む。本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００は、電動車に適用され、電動車は充電電池組及びモータＡを含む。第１の回路基板１は回路板であり、充電モジュール２は前記充電電池組と接続するためのもので、充電モジュール２は外部電源を充電電池が必要とする電流及び電圧に変換するためのものである。モータ駆動モジュール３は前記モータＡ及び前記充電電池組と接続するためのものであり、モータ駆動モジュール３は前記充電電池組から提供される電力を、モータＡの動作に必要な電圧及び電流に変換するためのものである。水冷却装置４は例えば一般的な各種の水冷板、水冷ラジエータなどであり、ここでの制限はない。

図３を参照すると、第１の回路基板１の互いに対向する二側は、それぞれ第１の側１１及び第２の側１２として定義される。充電モジュール２は、複数の第１の電子素子２１を含む。複数の第１の電子素子２１の少なくとも１つは、第１の回路基板１の第１の側１１に配置され、第１の電子素子２１は、第１の放熱面２１１を有する。第１の電子素子２１とは、充電モジュール２が動作する際（すなわち、外部電源が充電モジュール２を通じて充電バッテリーに充電する際）、大量の熱を発生する要素とされるものであり、例えば、第１の電子素子２１は、功率因数校正制御器（Power Factor Correction, PFC）、全橋変換素子（F-bridge、D-bridge）などであるが、これに限らない。特定の実施形態において、この充電モジュール２は、車載充電器（On-Board Battery Charger, OBC）である。

なお、本実施形態の図３において、充電モジュール２が含む３つの第１の電子素子２１（例えばFPC、F-bridge、D-bridge）が第１の回路基板１の第１の側１１に配置される例を示しているが、第１の回路基板１の第１の側１１に配置される第１の電子素子２１の数に特別な制限はない。実際の適用において、第１の回路基板１のサイズや回路レイアウト等の設計に基づき、第１の回路基板１の第１の側１１に配置される第１の電子素子２１の数を増減することができる。

図３において、モータ駆動モジュール３は３つの功率ユニットを含む。各功率ユニットは、２つの第２の電子素子３１で構成されている。これらの第２の電子素子３１のうち、少なくとも１つは第１の回路基板１の第１の側１１に配置されており、第２の電子素子３１は第２の放熱面３１１を有する。モータ駆動モジュール３が動作する際（例えば、充電モジュールからの電力がモータＡに供給されてモータＡが回転する時）、第２の電子素子３１は大量の熱を生じる。例として、第２の電子素子３１は、各種のスイッチング素子（例えば、功率チップ）などであるが、これに限らない。また、本実施形態において、各功率ユニットは２つの第２の電子素子３１で構成されており、この２つの第２の電子素子３１は並列に接続されて、より大きな駆動電流をモータに供給するためである。しかし、第２の電子素子３１の接続方法に関して、前述の説明に限定されるものではない。実際の要件に応じて、各功率ユニットには、第２の電子素子３１を１つ設置することも、より多くの第２の電子素子３１を設置することも可能である。また、並列に接続されている第２の電子素子３１は、同じ仕様（例えば、同じ出力電流）の電子素子であることも、異なる仕様の電子素子であることも可能である。功率ユニットから出力される駆動電流は、金属シートを通じて、第１の回路基板１の第２の側１２から外部に伝達される。特定の実施形態において、このモータ駆動モジュール３は、逆転器（traction inverter）である。

説明すべきは、本実施形態中、モータ駆動モジュール３が含む６個の第２の電子素子３１（例えば６個のスイッチユニット）を第１の回路基板１の第１の側１１に設置する例としているが、モータ駆動モジュール３が第１の回路基板１の第１の側１１に設置される第２の電子素子３１の数量は、これに限らない。実際の応用中、第１の回路基板１のサイズや回路レイアウトなどの設計に基づいて、第１の回路基板１の第１の側１１に設置される第２の電子素子３１の数量を増減することができる。

実際の応用では、図１に示すように、充電モジュール２及びモータ駆動モジュール３がそれぞれ含む複数のコンデンサ２２、３２、インダクタンス、センサー要素の少なくとも１つは、第１の回路基板１の第２の側１２に設置することができる。これらのコンデンサ２２、２３は、第１の回路基板１を貫通する金属挿入シートで第１の回路基板１の第１の側１１の第１の電子素子２１または第２の電子素子３１に電気的に接続することができる。特定の実施形態において、充電モジュール２及びモータ駆動モジュール３の一部の電子部品も、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００が含む補助回路基板５００に設置することができる。補助回路基板５００には、例えば変圧器２００、コンデンサ３００、インダクタンス４００などが設置されてもよい。

実施形態のうちの１つにおいて、図１に示すように、モータ駆動モジュール３は、ホールセンサ３４を含むことができる。ホールセンサ３４は、第２の側１２に設置され、複数の穿孔を持つ。モータ駆動モジュール３とモータ間の接続線は穿孔を通して設置される。モータ駆動モジュール３が接続線に電流を流すと、接続線の周りに磁場が発生する。ホールセンサ３４は、磁場の変化を検出して、対応する信号を生成する。ホールセンサ３４に接続された関連プロセッサは、これらの信号に基づいて、モータの回転状態を確認することができる。

図３及び図４に示すように、具体的な実施形態の１つにおいて、第１の回路基板１の第２の側１２は、第１のエリア１３及び第２のエリア１４を有するものとなる。第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１は、第１の回路基板１の第１の側１１上、第１のエリア１３に対応する位置に配置される。充電モジュール２及びモータ駆動モジュール３にそれぞれ含まれるコンデンサ２２、３２は、第１のエリア１３に配置する。実施形態のうちの１つにおいて、モータ駆動モジュール３に含まれる駆動回路は、第２のエリア１４に配置する。

実施形態のうちの１つにおいて、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００は、制御回路板５を更に含む。この制御回路板５は、第２のエリア１４に対応して配置し、第２のエリア１４上に設置される。好ましくは、第１の回路基板１の厚みは、制御回路板５の厚みよりも大きい。これにより、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００の全体構造の強度を確保する。

多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００は、制御器５２（例えばMCUとなる）を含み、制御器５２は前記制御回路板５に設置できる。特定の実施形態において、第１の回路基板１の第２の側１２には、複数の第１の接続ポート１５が設置されてもよい。制御回路板５の一方の側には、複数の第２の接続ポート５１が対応して設置され、制御回路板５は複数の第２の接続ポート５１を通じて複数の第１の接続ポート１５に接続することができる。このような設計により、制御回路板５は、第１の回路基板１の第２の側１２に高く持ち上げられて設置されることができ、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００の全体の長さと全体の幅を効果的に短縮することができる。さらに、制御回路板５と第１の回路基板１との間に隙間を形成し、空気が流れることにより、散熱を補助することができる。

水冷却装置４は、第１の回路基板１の第１の側１１に設置され、水冷却装置４は第１の回路基板１の一側面を向く、第１の放熱面２１１及び第２の放熱面３１１に当接する。水冷却装置４は、第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１を冷却するために使用される。実際の応用において、各第１の電子素子２１及び各第２の電子素子３１が水冷却装置４によりよく当接するために、第１の放熱面２１１と水冷却装置４との間、及び第２の放熱面３１１と水冷却装置４との間に、それぞれ熱伝導構造体を設置するようにしてもよい。熱伝導構造体は、例えば、散熱膠などとなる。

第１の回路基板１及び水冷却装置４の固定方法については、実際の要求に応じて設計することができる。例として、第１の回路基板１及び水冷却装置４にそれぞれ複数のねじ穴、またはねじ穴を有する構造を設け、複数のネジと合わせて、第１の回路基板１及び水冷却装置４を相互に固定する方法がある。また、関連するクランプやその他の機構を利用して、第１の回路基板１及び水冷却装置４を同時に固定することができる。あるいは、第１の回路基板１及び水冷却装置４はそれぞれ関連するブラケットに固定され、両者が固定された後、水冷却装置４が第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１に対応して当接するようになる。実際の使用において、第１の回路基板１は、相対的に厚い仕様を選択することができ、これにより、第１の回路基板１が十分な支持強度を持ち、第１の回路基板１及び水冷却装置４を相互に固定することができるようになる。

図３に示すように、本実施形態のある具体的な実施形態において、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００は、直流変換素子６及び車用圧縮機駆動素子７を含むことができる。直流変換素子６及び車用圧縮機駆動素子７は第１の回路基板１の第１の側１１に設置され、水冷却装置４は直流変換素子６及び車用圧縮機駆動素子７に当接する。直流変換素子６は、直流電の電圧／電流の変換（すなわち、いわゆるDC-DC変換器）を行うためのものであり、車用圧縮機駆動素子７は、電動車上の関連する空気圧縮器（air compressor）を制御／駆動するための素子である。直流変換素子６及び車用圧縮機駆動素子７を第１の回路基板１の第１の側１１に設置し、両者を水冷却装置４に当接させることで、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００の動作時に、さらに優れた放熱効果を持つことができるようになる。

図５及び図６に示すように、第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１は、水冷却装置４と第１の回路基板１の間に配置されている。第１の電子素子２１の第１の放熱面２１１と第１の回路基板１との間の高さは、第１の高さとして定義され、第２の電子素子３１の第２の放熱面３１１と第１の回路基板１との間の高さは、第２の高さとして定義される。好ましい実施形態において、第２の高さと第１の高さの差は、第１の高さの１０％を超えない。

上記のように、本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００は、充電モジュール２及びモータ駆動モジュール３がそれぞれ含む大部分の電子素子を、同一の第１の回路基板１上に統合し、充電モジュール２が含む第１の電子素子２１及びモータ駆動モジュール３が含む第２の電子素子３１を、第１の回路基板１の第１の側１１に配置し、第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１を水冷却装置４に当接するように設置する。このような設計により、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００の全体的なサイズを効果的に縮小することができるだけでなく、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００の放熱効果も効果的に向上することができる。

注目すべきは、実際の適用において、水冷却装置４のサイズは、第１の回路基板１と大体同じであり、第１の回路基板１の第１の側１１に設置される第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１は、基本的には水冷却装置４に当接することができるが、これに限定されない。第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１が水冷却装置４に当接できる限り、水冷却装置４のサイズや外形は、要求に応じて変更することができる。

既存技術において、電動車内で含まれる充電モジュール及びモータ駆動モジュールは、通常、異なるメーカーによって製造されている。両モジュールは互いに独立した回路基板を有しているため、電動車のメーカーは充電モジュールとモータ駆動モジュールの散熱のために２組のファンを使用しなければならない。このため、充電モジュール及びモータ駆動モジュールは大量の空間を取る必要があり、また、このような設計では２組のファンの設置位置に対して追加の設計を行う必要がある。そうしないと、充電モジュール及びモータ駆動モジュールがそれぞれ生成する熱エネルギーが効果的に排出されない可能性がある。

図７から図１０を参照されたい。図７は本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第２の実施形態の第１の電子素子及び第２の電子素子の模式図である。図８は本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第２の実施形態の別の部分分解模式図である。図９及び図１０は本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の第２の実施形態の異なる視点の側面図である。

図７～図９に示すように、本実施形態と前記実施形態のいずれかの違いは、前記の第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１が、それぞれ本体Ｂと複数のピンＣを含むことである。各ピンＣは、本体Ｂが第１の回路基板１の底面Ｂ１に面して外に延伸し、各ピンＣと本体Ｂの接続位置は、本体Ｂの側面に位置していない。また、実際の要求に応じて、本体Ｂの両側に位置するピンＣの配置（如く、数と位置）が異なることができる。第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１は、複数のピンＣを通じて第１の回路基板１に固定され、本体Ｂと第１の回路基板１の間には、隙間Ｓが形成される（図９参照）。例えば、前記の第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１は、表面実装技術（ＳＭＴ）またはダブルインラインパッケージ（ＤＩＰ）の方法で第１の回路基板１に設置することができる。好ましくは、隙間Ｓは１ｍｍ～５ｍｍの間である。図１０に示すように、第１の回路基板１に含まれる回路レイアウト１６の一部は、隙間Ｓの中に対応して配置されることができる。上述の設計により、第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１が動作するとき、周囲の空気も隙間Ｓの中で流れることができ、放熱を助けることができる。

好ましくは、本体Ｂの頂面Ｂ２（即ち前記の第１の放熱面及び第２の放熱面）は、熱伝導構造体Ｂ３を含むことができる。実際の応用において、熱伝導構造体Ｂ３は電鍍や塗布等の方法で、前記本体Ｂの頂面Ｂ２上の金属層に形成される。熱伝導構造体Ｂ３の設計により、水冷却装置４が第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１の第１の放熱面及び第２の放熱面に当接する時、熱伝導構造体Ｂ３は水冷却装置４と接触する。これにより、第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１が動作中に発生する熱を熱伝導構造体Ｂ３を通じて水冷却装置４に効果的に伝達することができる。熱伝導構造体Ｂ３の形成方法、形状、及び占有する面積等は、要求に応じて変更可能であり、図示されているものに限定されない。

言及すべきは、実際の応用において、第１の回路基板１の第１の側１１に設置される全ての電子素子は、前記本体Ｂ、複数のピンＣ及び熱伝導構造体Ｂ３の設計を含むことができる。すなわち、前記直流変換素子６及び車用圧縮機駆動素子７も同様に本体Ｂ、複数のピンＣ及び熱伝導構造体Ｂ３を包含することができる。

図２、図４、図８から図１０に示すように、実際の応用において、第１の回路基板１の第１の側１１の回路レイアウト１６の部分区間には、はんだ区間を有し、更にはそのはんだ区間に補助導電シート８が設けられている。補助導電シート８の厚さは隙間Ｓよりも小さく、補助導電シート８の部分区間は隙間Ｓ内に位置する。

具体的に言うと、複数の補助導電シート８が、第２の電子素子３１と第１の回路基板１との間の隙間Ｓに配置されることができる。そして、複数の補助導電シート８の一端は、第１の回路基板１の第１の側に突出するように配置されてもよい。２つの補助導電シート８が第１の回路基板１に突出する端は、充電電池と接続するために使用される。各第２の電子素子３１の部分ピンＣは、補助導電シート８を有する回路レイアウト１６に接続される。補助導電シート８の配置により、充電電池と第１の回路基板１上の回路レイアウト１６との接続が容易になり、また、抵抗を減少させることができる。

３つの第２の電子素子３１がそれぞれ備えた部分のピンＣは、第１の回路基板１の第２の側１２の３つの連通導電性構造体９とも接続されており、３つの連通導電性構造体９は、モータＡの三相線と接続するために使用される。隙間Ｓの設計を通じて、第１の回路基板１の第１の側１１に位置する、３つの連通導電性構造体９と接続される回路レイアウト１６が、隙間Ｓの中に配置されることができ、これにより、第１の回路基板１の空間をより効率的に利用することができ、結果として、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００の全体的な体積を縮小することができる。

図１１及び図１２を合わせて参照されたい。これは本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の実施形態の１つである第１の電子素子及び第２の電子素子が異なる視角で示される模式図である。本体Ｂの頂面Ｂ２は、放熱面として用いられる（即ち、前記の第１の電子素子の第１の放熱面又は第２の電子素子の第２の放熱面）で、熱伝導構造体Ｂ３は放熱面に対応して設置される。

この実施形態と上記の実施形態の最大の相違点は、第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１に備えられた本体Ｂが、２つの溝Ｂ４をさらに含むことである。各溝Ｂ４は放熱面の縁部に隣接して設置され、２つの溝Ｂ４は本体Ｂが熱伝導構造体Ｂ３を有する側で窪むように形成される。そして、各溝Ｂ４は同じ列に位置する複数のピンＣに隣接している。２つの溝Ｂ４の設計により、各ピンＣから熱伝導構造体Ｂ３までの沿面距離（Creepage）を増加させることができ、ピンＣと熱伝導構造体Ｂ３（通常は導体）及び外部の水冷却装置との間の絶縁効果を確保することができる。各溝Ｂ４の深さ、幅、サイズ等は図示のものに限らず、実際の応用においては要求に応じて変更することができる。

なお、本実施形態の図面において、各ピンＣが前記本体の第１の側から外向きに下向きに延伸形成され、そして、ピンＣの末端には第１の回路基板に接続するための水平部分がある。しかし、ピンＣと前記本体Ｂの設置方法はこれに限らず、本実施形態の変更例の１つにおいて、ピンＣと前記本体Ｂの設置方法は、図７に示されているように（すなわち、ピンＣが前記本体Ｂの底面Ｂ１から外向きに延伸されている）ものである。本実施形態のピンＣは、表面実装技術（ＳＭＴ）による取り付けに適している。しかしながら、本考案はこれに限定されない。

図１３を参照されたい。図１３は、本考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置の一実施形態の部分的な分解模式図である。この実施形態と前述の実施形態との最大の違いは、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００が、第２の回路基板６００を含むことができ、この第２の回路基板６００と第１の回路基板１とは、水冷却装置４の同じ側に設置されることである。

実際の使用において、第２の回路基板６００と水冷却装置４との間の垂直距離は、第１の回路基板１と水冷却装置４との間の垂直距離と同じであるか、または異なることができる。第２の回路基板６００が水冷却装置４の一側を向いている側には、２の第３の電子素子６０１が設置されており、例として、２の第３の電子素子６０１は、直流変換素子及び車用圧縮機駆動素子であるということができる。第２の回路基板６００に設置されている第３の電子素子６０１の種類や数に関しては、図に示されているものや上述の説明に限定されない。

実際の応用において、第２の回路基板６００は例えば、ネジやナットなどの関連する固定具を用いて、水冷却装置４の一側に取り外し可能または取り外し不可能として設置される。そして、第２の回路基板６００と水冷却装置４との間には隙間が存在し、この隙間は、第２の回路基板６００に設置される第３の電子素子６０１を収容するために用いられる。

説明すべきは、多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００が含む第１の回路基板１及び第２の回路基板６００は、例えば関連する電気コネクタやフラットケーブルなどの部品を用いて、相互に電気的に接続されるが、これに限定されない。

多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００が第１の回路基板１及び第２の回路基板６００を含む設計を採用することにより、関連する技術者は、第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１の数量、サイズ、体積、高さならびに第３の電子素子６０１の数量、サイズ、体積、高さ等を基に、対応する第１の回路基板１及び第２の回路基板６００のサイズ、第１の回路基板１と水冷却装置４との間の垂直距離、第２の回路基板６００と水冷却装置４との間の垂直距離、第１の回路基板１の厚さ、第２の回路基板６００の厚さ等を設計することができる。これにより、第１の電子素子２１、第２の電子素子３１及び第３の電子素子６０１全てが最適な放熱効果を得ることができる。

例えば、各第１の電子素子２１（または各第２の電子素子３１）及び各第３の電子素子６０１が第１の回路基板１に設置された後、第１の電子素子２１（または各第２の電子素子３１）の頂面及び第３の電子素子６０１の頂面は、それぞれ第１の回路基板１の高さとは異なることとなる。そのため、第１の電子素子２１（または各第２の電子素子３１）及び第３の電子素子６０１が同じ第１の回路基板１の側に設置される場合、第１の電子素子２１（または各第２の電子素子３１）及び第３の電子素子６０１のうち、一つだけが水冷却装置４に接触する可能性がある。このため、水冷却装置４に接触できない電子素子は、水冷却装置４に接触できる電子素子に比べ、良好な放熱効果を得ることができないである。

一方、本実施形態の多機能モジュールを搭載した車用制御装置１００は、第２の回路基板６００の設計を通じて、関連技術者が実際の要求に応じて、ほぼ同じ高さの電子素子（第１の電子素子２１及び第２の電子素子３１）を第１の回路基板１に設置し、他の第３の電子素子６０１を第２の回路基板６００に設置することができる。これにより、第１の電子素子２１、第２の電子素子３１及び第３の電子素子６０１が基本的にはすべて水冷却装置４に接触することができ、良好な放熱効果を得ることができるである。

また、第２の回路基板６００の設計を通じて、関連技術者は第１の回路基板１の寸法を縮小することができる。そして、第１の回路基板１の変形量も相対的に小さくなる。第２の回路基板６００の設計を通して、第１の回路基板１または第２の回路基板６００と水冷却装置４の間の隙間を通じての気流が助けられ、さらに放熱効果を向上させることができる。

総じて、前記考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置は、複数の制御装置（例えば充電モジュール及びモータ駆動モジュール）を一つに統合し、これらの制御装置が水冷却装置を共用するようにする。このような設計により、全体の体積及び寸法を効果的に縮小することができる。また、前記考案の多機能モジュールを搭載した車用制御装置では、第１の電子素子及び第２の電子素子を回路基板の同一の側に配置し、第１の電子素子の第１の放熱面及び第２の電子素子の第２の放熱面が水冷却装置に当接するような設計になっている。これにより、全体の放熱効果を効果的に向上させることができる。前記考案の多機能モジュールを搭載した制御装置は、電動車に適用することができるだけでなく、一般的な高出力デバイスにも適用することができ、効果的な集中放熱効果を達成することができる。

以上に開示される内容は本考案の好ましい実施可能な実施例に過ぎず、これにより本考案の実用新案登録請求の範囲を制限するものではないので、本考案の明細書及び添付図面の内容に基づき為された等価の技術変形は、全て本考案の実用新案登録請求の範囲に含まれるものとする。

１００：多機能モジュールを搭載した車用制御装置
１：第１の回路基板
１１：第１の側
１２：第２の側
１３：第１のエリア
１４：第２のエリカ
１５：第１の接続ポート
１６：回路レイアウト
２：充電モジュール
２１：第１の電子素子
２１１：第１の放熱面
２２：コンデンサ
３：モータ駆動モジュール
３１：第２の電子素子
３１１：第２の放熱面
３２：コンデンサ
３４：ホールセンサ
４：水冷却装置
５：制御回路板
５１：第２の接続ポート
５２：制御器
６：直流変換素子
７：車用圧縮機駆動素子
８：補助導電シート
９：連通導電性構造体
２００：変圧器
３００：コンデンサ
４００：インダクタンス
５００：補助回路基板
６００：第２の回路基板
６０１：第３の電子素子
Ａ：モータ
Ｂ：本体
Ｂ１：底面
Ｂ２：頂面
Ｂ３：熱伝導構造体
Ｂ４：溝
Ｃ：ピン
Ｓ：隙間

Claims (15)

1. 第１の側及び第２の側が定義される第１の回路基板と、
   前記第１の回路基板の前記第１の側に設置され第１の放熱面を有する第１の電子素子、を含む充電モジュールと、
   前記第１の回路基板の前記第１の側に設置され第２の放熱面を有する第２の電子素子、を含むモータ駆動モジュールと、
   前記第１の回路基板の前記第１の側に設置され、前記第１の放熱面及び前記第２の放熱面に当接し、前記第１の電子素子及び前記第２の電子素子を冷却するために使用される水冷却装置と、
   を備え、
   前記充電モジュール及び前記モータ駆動モジュールは前記第１の回路基板の前記第１の側に統合され、共に前記水冷却装置で冷却される、
   ことを特徴とする、複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
2. 前記第１の電子素子及び前記第２の電子素子は、前記水冷却装置及び前記第１の回路基板の間に位置し、前記第１の放熱面と前記第１の回路基板との間の高さは第１の高さとして定義され、前記第２の放熱面と前記第１の回路基板との間の高さは第２の高さとして定義され、前記第２の高さと前記第１の高さとの差は前記第１の高さの１０％を超えない、請求項１に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
3. 直流変換素子及び車用圧縮機駆動素子をさらに備え、
   前記直流変換素子及び前記車用圧縮機駆動素子は、前記第１の回路基板の前記第１の側に設置され、前記水冷却装置は前記直流変換素子及び前記車用圧縮機駆動素子に当接する、 請求項１に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
4. 前記充電モジュール及び前記モータ駆動モジュールがそれぞれ含むコンデンサ、インダクタンス、センサー要素のうち少なくとも一つは、前記第１の回路基板の前記第２の側に設置されている、請求項１に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
5. 前記第１の放熱面には熱伝導構造体が設置されており、前記第１の電子素子は、前記熱伝導構造体を介して前記水冷却装置に接触し、前記熱伝導構造体は熱伝導ゲル又は前記第１の電子素子に形成される金属層である、請求項１に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
6. 前記第２の放熱面には熱伝導構造体が設置されており、前記第２の電子素子は、前記熱伝導構造体を介して前記水冷却装置と接触し、前記熱伝導構造体は熱伝導ゲルまたは前記第２の電子素子に形成された金属層である、請求項１に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
7. 前記第１の電子素子及び前記第２の電子素子は、それぞれ本体及び複数のピンを含み、前記本体は複数の前記ピンを介して前記第１の回路基板の前記第１の側に固定され、かつ前記本体と前記第１の回路基板との間には１ｍｍ～５ｍｍ隙間が形成される、請求項１に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
8. 各前記ピンは、前記本体における前記第１の回路基板に向かう底面から外に延伸する、請求項７に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
9. 前記第１の回路基板は、前記第１の側の複数の回路レイアウトの部分区間に補助導電シートが設置され、前記補助導電シートの厚さは前記隙間よりも小さく、前記補助導電シートの部分区間は前記隙間に対応して位置している、請求項８に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
10. 前記本体はさらに放熱面及び複数の溝を含み、各々の前記溝は前記放熱面の縁部に位置している、請求項７に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
11. 前記第１の回路基板の前記第２の側には第１のエリア及び第２のエリアを有しており、前記第１の電子素子及び前記第２の電子素子は、前記第１の回路基板の前記第１の側における前記第１のエリアに対応する位置に設置され、前記充電モジュール及び前記モータ駆動モジュールはそれぞれ前記第１のエリアに配置されたコンデンサを含み、前記多機能モジュールを搭載した車用制御装置の制御回路板は前記第２のエリアに設置している、請求項１に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
12. 制御回路板をさらに備え、
    前記第１の回路基板の前記第２の側に、複数の第１の接続ポートが設置され、
    前記制御回路板の一方側に複数の第２の接続ポートが設置され、前記制御回路板は、複数の前記第２の接続ポートを通じて複数の前記第１の接続ポートに接続される、請求項１に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
13. 前記第１の回路基板の厚さは、前記制御回路板の厚さよりも大きい、請求項１２に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
14. 第２の回路基板、及び少なくとも１つの第３の電子素子をさらに備え、
    前記第２の回路基板と前記第１の回路基板とは、前記水冷却装置の同じ側に設置され、前記第３の電子素子は、前記第２の回路基板における前記水冷却装置に向かう側に設置され、前記第３の電子素子は前記水冷却装置に当接する、請求項１に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。
15. 前記第１の回路基板と前記水冷却装置との垂直距離は、前記第２の回路基板と前記水冷却装置との垂直距離とは異なる、請求項１４に記載の複数の機能モジュールを搭載した車用制御装置。

Images