JP6006285B2 - 自動車用電装部品ケース - Google Patents

Description

本発明は自動車用電装部品ケースに関するのもであって、より詳しくは、電装部品から発生する熱を放熱することができる電装部品ケースに関するものである。

最近、電気を利用して走行する電気自動車の技術開発が急速に発展しつつある。

殆どの電気自動車は回転力を発生するモータと、モータに電源を供給するバッテリと、モータの回転数を制御するインバータと、バッテリに電気を充電するためのバッテリ充電器及び車両用低電圧直流変換装置（ＬＤＣ：Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ／ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）のような電装部品を含む。

前記のような電装部品は作動過程で多くの熱を発生するだけでなく、他の電装部品の動作に影響を及ぼす電磁は又はノイズなどを発生するという問題点がある。

このような問題を解消するために、最近では空冷式又は水冷式放熱構造及びＥＭＩ電磁波などを遮蔽してＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｉｔｙ）を満足する遮蔽機能が付与された電装部品ケースに対する研究開発が活発に行われている。

一方、空冷式放熱構造は空気を介して電装部品を冷却させる放熱構造を意味し、水冷式構造は冷却水を循環させて電装部品を冷却させる放熱構造を意味する。

しかし、従来のこのような空冷式放熱構造と水冷式放熱構造はその冷却方式の差のため相互互換が不可能であるという問題点があった。

例えば、電気自動車で要求される電装部品の放熱方式を空冷式から水冷式に変更する場合にはウォータニップル（ｗａｔｅｒ ｎｉｐｐｌｅ）などを別途に設置すべきであり、電装部品の発熱量を考慮した電装部品ケースを再設計すべきであるという問題点が存在する。

本発明は、冷却水で電装部品を冷却する水冷式冷却方式と空気で電装部品を冷却する空冷式冷却方式をそれぞれ又は同時に適用することができる自動車用電装部品ケースを提供することを目的とする。

本発明の自動車用電装部品ケースは、電装部品が位置する第１空間と前記第１空間と隣接配置されて前記電装部品から発生する熱が伝達されて外部に開口された第２空間が内部に形成され、前記第２空間は前記電装部品を冷却する冷却水が流出入するケース本体と、前記ケース本体に設置されて前記開口を塞いで前記第２空間を密閉するカバーと、を含み、前記カバーは前記開口を密閉する第１カバーと、前記開口を密閉し一面には表面積を増加させる第１冷却部が形成された第２カバーを含み、前記第１カバーと前記第２カバーは相互互換可能である。

前記カバーはアルミニウム又は鉄で製作されることを特徴とする。

前記ケース本体は、前記第２空間に冷却水が流入される冷却水流入口と前記第２空間から冷却水が流出される冷却水流出口が形成される。

前記自動車用電装部品ケースは前記第２カバーが前記ケース本体に設置される際、前記冷却水流入口と前記冷却流出口に挿入されて前記第２空間を外部から密閉する栓を更に含む。

前記第２空間は冷却水で詰められることを特徴とする。

前記自動車用電装部品ケースは、前記カバーの縁に設けられて前記カバーが前記ケース本体に設置される際に前記ケース本体によって圧着される第１シーラーを更に含む。

前記第１空間と前記第２空間は前記電装部品が安着されるインナープレートによって区画される。

前記第２空間の方向に向かう前記インナープレートの表面には第２冷却部が形成される。

前記第２カバーが前記ケース本体に設置される際、前記第２空間の方向に向かう前記第２カバーの表面はインナープレートと接触する。

前記第２カバーの表面とインナープレートの接触面にはサーマルグリース（ｔｈｅｒｍａｌ ｇｒｅａｓｅ）が塗布される。

本発明による自動車用電装部品ケースは、各自動車の必要に応じて冷却水で電装部品を冷却する水冷式冷却方式と空気で電装部品を冷却する空冷式冷却方式に全て適用されることができる。

よって、自動車用電装部品ケースは自動車の設計変更に効果的に対処することができる。それによって製品の開発期間の短縮及び開発原価の節減効果がある。

また、自動車用電装部品ケースは空冷式冷却方式と水冷式冷却方式を同時に適用して冷却効率を改善することができる。

本発明の一実施例による自動車用電装部品ケースの斜視図である。 本発明の一実施例による自動車用電装部品ケースの斜視図である。 本発明の他の実施例による自動車用電装部品ケースの第２カバーの斜視図である。 本発明のまた他の実施例による自動車用電装部品ケースの第２カバーの斜視図である。

以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面を介して詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を与えるに当たって、同じ構成要素に対してはたとえ他の図面上に表記されていてもできるだけ同じ符号を与えていることに注意すべきである。また、本発明の実施例を説明するに当たって、関連する公知の構成又は機能に対する具体的な説明が本発明の実施例に対する理解を妨げると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。

また、本発明の実施例の構成要素を説明するに当たって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって該当構成要素の本質や順番又は順序などが限られることはない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されていると記載される場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結されているか接続されている可能性があるが、各構成要素の間に他の構成要素が「連結」、「結合」又は「接続」されている可能性もあると理解されるべきである。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例による自動車用電装部品ケースを説明する。

図１及び図２は本発明の一実施例による自動車用電装部品ケースの斜視図であり、図３は本発明の他の実施例による自動車用電装部品ケースの第２カバーの斜視図であり、図４は本発明のまた他の実施例による自動車用電装部品ケースの第２カバーの斜視図である。

図１乃至図４を参照すると、自動車用電装部品ケースはケース本体１０、カバー２１，２２を含む。

ケース本体１０は電装部品が設置される第１空間（図示せず）と第１空間（図示製図）と隣接配置されて電装部品から発生する熱が伝達される第２空間１３が内部に形成される。そして、ケース本体１０に第２空間１３に冷却水が流入される冷却水流入口１１と第２空間１３から冷却水が流出される冷却水流出口１２も形成される。

一方、ケース本体１０はプラスチック樹脂を利用した射出成形（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）を介して重量が軽いプラスチック素材で成形されてもよい。ここで、プラスチック素材は鉄やアルミニウム素材で成形される場合に比べ重量及び原価の競争力が優秀な長所がある。しかし、プラスチック素材は電装部品から発生する電磁波を効果的に遮蔽することができない短所がある。

よって、ケース本体１０はアルミニウム又は鉄素材で成形して電磁波を遮蔽するようにする。

第１空間（図示せず）と第２空間１３は電装部品が安着されるインナープレート４０によって区画される。そして、インナープレート４０もケース本体１０と同じく電磁波遮蔽と効果的な熱伝達のためにアルミニウム又は鉄などを含む金属物質で製作される。

また、第２空間の方向に向かうインナープレートの表面にはその表面積を増加させるための第２冷却部４１が形成されて電装部品の冷却効率を改善させる。

第２冷却部４１は複数のピンを含む。

そして、自動車用電装部品ケースはインナープレート４０の外郭ラインに設けられ、ケース本体１０によって圧着される第２シーラー（図示せず）を更に含み、第２空間１３に流入された冷却水が電装部品が設置される第１空間（図示せず）に流入されることを遮断する。

一方、電装部品はＤＣ電圧をスイッチングして三相交流電圧として出力するＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ ｍｏｄｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含むスイッチング素子と、ベースカバー２１，２２の上面一側に装着されて入力電圧の安定化及びスイッチング素子のノイズを低減するＤＣリンクキャップ（ＤＣ ｌｉｎｋ ｃａｐ）と、パワーＰＣＢ（Ｐｏｗｅｒ ＰＣＢ）だけでなくその他に説明されていない多様な部品を含む。

カバー２１，２２はケース本体１０に設置されて第２空間１３を密閉する。そして、カバー２１，２２は熱伝達効率を上げるためにアルミニウム又は鉄などの金属物質で製作される。

カバー２１，２２は第１カバー２１と第２カバー２２を含むが、第１カバー２１と第２カバー２２は相互互換可能である。即ち、ケース本体１０に第１カバー２が設置されてもよく、第２カバー２２が設置されてもよい。

自動車用電装部品ケースは、カバー２１，２２の縁に設けられてカバー２１，２２がケース本体１０に設置される際にケース本体１０によって圧着される第1シーラー５０を更に含む。

そして、第２カバー２２の一面には電装部品の冷却効率を改善するために表面積を増加させる第１冷却部２２ａ，２２ｂが形成される。

第１冷却部２２ａ，２２ｂは複数個のピン２２ａ又は複数個のプレート２２ｂを含む。

第１冷却部２２ａ，２２ｂが複数個のピン２２ａを含む場合、複数個のプレート２２ｂを含む場合より表面積を増加させることができるため熱交換効率が改善される長所がある。

そして、第１冷却部２２ａ，２２ｂが複数個のプレート２２ｂを含む場合、複数個のピン２２ａを含む場合より第１冷却部２２ａ，２２ｂの剛性が上がる長所がある。

また、第１冷却部２２ａ，２２ｂは複数個のピン２２ａが内側に配置され、複数個のプレート２２ｂが複数個のピン２２ａを外側に配置される。即ち、第１冷却部２２ａ，２２ｂは複数個のピン２２ａと複数個のプレート２２ｂを全て含んで熱交換効率を改善するだけでなく剛性を上げることもできる。

自動車用電装部品ケースは冷却水流入ポート３１と冷却水流出ポート３２を更に含む。

冷却水流入ポート３１は冷却水流入口１１に設置されて外部の冷却水供給源（図示せず）と連結され、冷却水供給源（図示せず）と第２空間１３を互いに連通する。

そして、冷却水流出ポート３２は冷却水流出口１２に設置されて外部の冷却水回収源（図示せず）とそれぞれ連結され、冷却水回収源（図示せず）と第２空間１３を互いに連通する。

自動車用電装部品ケースは冷却水流入口１１と冷却水流出口１２に挿入されて第２空間１３を外部から密閉する栓３３を更に含む。栓３３の役割については後述する。

一方、冷却水流入ポート３１に流入される冷却水は冷却水流出ポート３２に流出される冷却水より更に温度が低いため、冷却水流入口１１に近い地点には発熱量が相対的に多い電装部品が配置され、冷却水流出口１２に近い地点には発熱量が相対的に小さい電装部品が位置するようにすることが熱交換効率を上げることができるため好ましい。

以下、第１カバー２１と第２カバー２２が互いに互換されて使用される方法について説明する。

図２を参照すると、自動車で空冷式方式の自動車用電装部品ケースが必要である際、第２カバー２２がケース本体１０に設置される。この場合、ケース本体１０の第２空間１３には冷却水が詰められ、栓３３は冷却水の移動を制限するためにそれぞれ冷却水流入口１１と冷却水流出口１２を遮断する。よって、電装部品から発生した熱は冷却水を経て第２カバー２２を介して外部に放出される。

もちろん、第２空間１３に冷却水が詰められずに第２カバー２２の第２空間１３に向かう面がインナープレート４０が直接接触されるようにしてもよい。この場合、第２カバー２２の他面とインナープレート４０と接触する部分にはサーマルグリースが塗布される。

次に、自動車で水冷式方式の自動車用電装部品ケースが必要である際、第１カバー２１がケース本体１０に設置される。この場合、第２空間１３に冷却水流入口１１を介して外部から流入された冷却水はと電装部品から熱を吸収したてから冷却水流出口１２を介して外部に流出される。

この際、冷却水流入ポート３２と冷却水流出ポート３２がそれぞれ冷却水流入口１１と冷却水流出口１２に設置され、冷却水流入ポート３２は冷却水供給源（図示せず）に連結され、冷却水流出ポート３２は冷却水回収源（図示せず）にそれぞれ連結される。

追加的に、自動車で水冷式方式の自動車用電装部品ケースが必要である際にも第２カバー２２がケース本体１０に設置されてもよい。この場合、電装部品の冷却は冷却水による冷却と空気による冷却が同時に行われるため電装部品の冷却を更に効率的に行うことができる。

上述において、本発明の実施例を構成する全ての構成要素が一つに結合するか結合して動作すると説明されとして、本発明が必ずしもこのような実施例に限ることはない。即ち、本発明の目的範囲内であれば、その全ての構成要素が一つ以上に選択的に結合して動作してもよい。また、前記に記載された「含む」、「構成する」又は「有する」という用語は、特に反対する記載がない限り該当構成要素が内在する可能性があることを意味するため、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素を更に含むと解析すべきである。技術的であるか科学的な用語を含む全ての用語は、別に定義されない限り、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されることと同じ意味を有する。辞書に定義された用語のように一般的に使用される用語は関連技術の文脈上の意味と一致すると解析すべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的であるか過度に形式的な意味で解析されない。

上述した説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるはずである。よって、本発明に開示された実施例は本発明の技術的思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されることはない。本発明の保護範囲は以下の特許請求の範囲によって解析されるべきであり、それと同等な範囲内にある全て技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものとして解析されるべきである。

１０ ケース本体
１１ 冷却水流入口
１２ 冷却水流出口
２１ 第１カバー
２２ 第２カバー
３１ 冷却水流入ポート
３２ 冷却水流出ポート
３３ 栓
４０ インナープレート
４１ 第２冷却部

Claims (15)

1. 電装部品が位置する第１空間と、前記第１空間と隣接配置されて前記電装部品から発生する熱が伝達されて外部に開口された第２空間とが内部に形成されたケース本体と、
   前記ケース本体に設置されて前記開口を密閉するカバーと、を含み、
   前記第２空間には、前記電装部品を冷却する冷却水が流出入することができ、
   前記カバーは、
   前記開口を密閉する第１カバーと、
   前記開口を密閉し、一面には表面積を増加させる第１冷却部が形成された第２カバーと、を含み、
   前記第１カバーと前記第２カバーは相互互換可能であり、
   前記第１カバーが前記ケース本体に設置されるとき、前記第２空間に冷却水が流出入され、
   前記第２カバーが前記ケース本体に設置されるとき、前記第２空間に冷却水が詰められた後、冷却水の流出入が制限される、自動車用電装部品ケース。
2. 前記カバーはアルミニウム又は鉄で製作される、請求項１に記載の自動車用電装部品ケース。
3. 前記第１冷却部は複数個のピンを含む、請求項１に記載の自動車用電装部品ケース。
4. 前記第１冷却部は複数個のプレートを含む、請求項１に記載の自動車用電装部品ケース。
5. 前記ケース本体は、前記第２空間に冷却水が流入される冷却水流入口と前記第２空間から冷却水が流出される冷却水流出口が形成される、請求項１に記載の自動車用電装部品ケース。
6. 前記第２カバーが前記ケース本体に設置される際、前記冷却水流入口と前記冷却流出口に挿入されて前記第２空間を外部から密閉する栓を更に含む、請求項５に記載の自動車用電装部品ケース。
7. 前記第２空間は冷却水で詰められる、請求項６に記載の自動車用電装部品ケース。
8. 前記カバーの縁に設けられて前記カバーが前記ケース本体に設置される際、前記ケース本体によって圧着される第１シーラーを更に含む、請求項１に記載の自動車用電装部品ケース。
9. 前記第１空間と前記第２空間は前記電装部品が安着されるインナープレートによって区画される、請求項１に記載の自動車用電装部品ケース。
10. 前記第２空間の方向に向かう前記インナープレートの表面には第２冷却部が形成される、請求項９に記載の自動車用電装部品ケース。
11. 前記第２冷却部は複数個のピンを含む、請求項１０に記載の自動車用電装部品ケース。
12. 前記第２カバーが前記ケース本体に設置される際、前記第２空間の方向に向かう前記第２カバーの表面はインナープレートと接触する、請求項９に記載の自動車用電装部品ケース。
13. 前記第２カバーの表面とインナープレートの接触面にはサーマルグリースが塗布される、請求項１２に記載の自動車用電装部品ケース。
14. 電装部品が内部に配置される自動車用電装部品ケースにおいて、
    前記電装部品が配置される第１空間と、前記電装部品から発生する熱が伝達されて外部に開口された第２空間とが内部に形成され、一面には前記第２空間に冷却水が流入される冷却水流入口と前記第２空間から冷却水が流出される冷却水流出口が形成されるケース本体と、
    前記ケース本体に設置されて前記開口を密閉するカバーと、を含み、
    前記カバーは、
    第１カバーと、
    一面に表面積を増加させる第１冷却部が形成された第２カバーと、を含み、
    前記第１カバーと前記第２カバーは相互互換可能であり、
    前記第２カバーが前記ケース本体に設置される際、前記冷却水流入口と前記冷却流出口に挿入されて、前記第２空間に冷却水を詰めた後、前記第２空間への冷却水の流出入を遮断する栓を更に含む、自動車用電装部品ケース。
15. 前記第１冷却部は複数個のピンと前記複数個のピンの外側に配置される複数個のプレートを含む、請求項１４に記載の自動車用電装部品ケース。

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