JPH1189248A

JPH1189248A - 電力制御装置

Info

Publication number: JPH1189248A
Application number: JP9237491A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Okochi; 靖之大河内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】電気自動車用等の電力制御装置の組み付け性
を向上させ、その組み付け工数を節減すること。【解決手段】本発明の電力制御装置１は、インバータ
回路３と同回路を駆動する駆動回路１３を含む制御回路
５と、インバータ回路３を搭載している基板２５〜２７
およびベース材２４と、ベース材２４を一部とする冷却
器（図略）とからなる。駆動回路１３は、インバータ回
路３の直上に近接配置されているので、リード線によら
ず導体部（図略）を介して両回路１３，３が接続され
る。ベース材２４に接着固定されている電流センサケー
ス４ｂは、電源平滑用コンデンサ２の支持部材を兼ねて
いるので、構造部材の部品点数が低減されている。接続
部材および構造部材の部品点数が低減されて構成が簡素
化されているので、組み付け性が向上し組み付け工数が
節減されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の交流
モータ等への電力供給に好適で、所定の直流電力を所望
の交流電力に変換する電力制御装置の技術分野に属す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車の交流モータ等へ所望の交流
電力の供給を行う電力制御装置は、通常、インバータ回
路と、インバータ回路に印加される直流電圧を平滑化す
る電源平滑用コンデンサと、インバータ回路の出力電流
を検知する電流センサと、インバータ回路を駆動する駆
動回路を含み電流センサが検知した出力電流を観測しつ
つこのインバータ回路を制御する制御回路とを有する。
このような電力制御装置は、冷却装置として、インバー
タ回路を一方の面に搭載している基板の他方の面と一方
の面で接合しているベース材と、同ベース材の他方の面
に接合されており内部に冷媒が流通する冷媒流路が形成
されている冷却器とを有することもある。

【０００３】このような従来の技術による電力制御装置
として、本願出願人によって出願された特開平９−３７
５６６号公報に開示されている電力制御装置がある。こ
の電力制御装置は、電源平滑用コンデンサ、インバータ
回路、電流センサおよび制御回路が一体的に組み付けら
れて構成されており、全体が比較的小型に構成されてい
る。また同公報には、制御回路の駆動回路をインバータ
回路の近くに配設すると、小型化し易いことにも言及さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の従来技術で
は、電力制御装置の主要な回路構成要素を一体にまとめ
ることと、内部の流路を冷媒が流れる冷却器を設けてイ
ンバータ回路を冷却することとにより、電力制御装置の
小型化に成功している。しかしながら、電力制御装置を
一体化する上で組付けに要する部品点数が比較的多かっ
たので、組付けにやや工数を要する嫌いがあった。

【０００５】そこで本発明は、一体化により小型化され
ておりながら、組付けが容易であって組付け工数が低減
されている電力制御装置を提供することを解決すべき課
題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明し
た。（第１手段）本発明の第１手段は、請求項１記載の電力
制御装置である。本手段では、インバータ回路を搭載し
ている基板がベース材を介して冷却器に接合されてお
り、大量に発熱するインバータ回路の冷却性に優れてい
るので小型化されている。そればかりではなく、駆動回
路がインバータ回路と近接して配設されており、両回路
が多数のリード線を介せずに導体部と接続部とのハンダ
付け等により互いに導通しているので、小型化と併せて
組付け性が向上しており、組付け工数が低減されてい
る。さらに、インバータ回路および駆動回路だけではな
く、制御回路および電源平滑用コンデンサも、冷却器に
接合されているベース材と直接的または間接的に一体に
配設されているので、全体が一体化されて小型化されて
いる。

【０００７】したがって本手段によれば、一体化により
小型化されておりながら、組付けが容易であって組付け
工数が低減されている電力制御装置を提供することがで
きるという効果がある。（第２手段）本発明の第２手段は、請求項２記載の電力
制御装置である。

【０００８】本手段では、制御回路のうち駆動回路以外
の部分は、駆動回路の近傍に配設されているか駆動回路
と一体に形成されているかのいずれかである。それゆ
え、駆動回路を含む制御回路が小型化されるので、電力
制御装置全体がより小型化されるばかりでなく、制御回
路の駆動回路とその他の回路部分とを互いに接続する電
気ケーブル等が短くて済むかあるいは省略可能である。

【０００９】したがって本手段によれば、前述の第１手
段の効果に加えて、よりいっそうの小型軽量化と組付け
工数の低減とが得られるという効果がある。（第３手段）本発明の第３手段は、請求項３記載の電力
制御装置である。本手段では、インバータ回路の出力電
流を検知する電流センサをさらに有するので、電流セン
サの検知出力を制御回路に入力することによって出力電
流の精密な制御とインバータ回路の故障検知とが可能に
なる。

【００１０】そればかりではなく、電流センサは、一端
がベース材に直接固定されている電流センサケースに内
蔵されており、電源平滑用コンデンサの一端は、電流セ
ンサケースの他端に保持されている。それゆえ、電流セ
ンサケースが電源平滑用コンデンサの一端の支持構造部
材を兼ねているので、電源平滑用コンデンサの一端を支
持する支持構造部材を別途設ける必要がなくなり、部品
点数の節減になる。また、ベース材に電流センサケース
を固定する組付け手順が、そのまま電源平滑用コンデン
サの一端の組付け手順の一部になっているので、組付け
工数が低減されている。

【００１１】したがって本手段によればさらに、部品点
数の節減と、組付け工数の低減と、両者に伴うコストダ
ウンとの効果がある。（第４手段）本発明の第４手段は、請求項４記載の電力
制御装置である。本手段では、ベース材は冷却器の一部
を構成しており、ベース材のインバータ回路の基板に背
向する面は、冷却器の冷媒流路に面して冷媒に直接接触
する。それゆえ、冷却器とベース材との間に熱抵抗（th
ermal resistance）を生じる接触面が存在せず、インバ
ータ回路の基板からベース材を介して直接冷媒に熱伝導
が行われるので、熱抵抗が少なく非常に高い効率でイン
バータ回路の冷却が行われる。その結果、インバータ回
路の加熱がより有効に防止されているので、インバータ
回路の半導体素子の実装の際に、インバータ回路の集積
度をいっそう高めることができる。

【００１２】また、ベース材が冷却器の冷媒流路の一側
面を封止して流路を形成しているので、ベース材と冷却
器とを合わせた厚さと重量とが低減されている。したが
って、本手段によればさらに、インバータ回路の過熱の
防止がより確実になるとともに、電力制御装置全体がい
っそう小型軽量化されるという効果がある。

【００１３】（第５手段）本発明の第５手段は、請求項
５記載の電力制御装置である。本手段では、ベース材の
インバータ回路の基板に背向する面には、冷却器の冷媒
流路内の冷媒に直接接触する複数の冷却フィンおよび複
数の冷却溝のうち一方が形成されている。それゆえ、ベ
ース材が冷媒に接触する表面積が増大してベース材が持
つ熱抵抗がいっそう低減され、インバータ回路の冷却作
用がよりいっそう有効に行われるので、インバータ回路
の実装における集積度をいっそう高めることができる。

【００１４】したがって本手段によればさらに、インバ
ータ回路の過熱の防止がいっそう確実になるとともに、
電力制御装置全体の小型軽量化がいっそう促進されると
いう効果がある。なお、冷却フィンや冷却溝の代わりに
深い凹凸面が形成されていても、同様の作用効果が得ら
れる。

【００１５】（第６手段）本発明の第６手段は、請求項
６記載の電力制御装置である。本手段では、ベース材を
形成している材料は、多孔質のセラミックスにアルミニ
ウムが含浸されている複合材であるから、アルミニウム
に準ずる高い熱伝導度が得られるばかりではなく、軽量
でありながら高い剛性強度が発揮される。それゆえ、ベ
ース材に必要な剛性強度を確保しながら、より軽量で熱
伝導度が高いベース材が形成される。

【００１６】したがって本手段によればさらに、電力制
御装置のさらなる軽量化が促進されるという効果があ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態および実施例】本発明の電力制御装
置の実施の形態については、当業者に実施可能な理解が
得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明す
る。［実施例１］（実施例１の構成）本発明の実施例１としての電力制御
装置は、電気自動車の三相交流モータを制御しつつ駆動
するために、所定の直流電力を所望の交流電力に変換す
るものであって、図１に示すようにベース材２４が水平
になるように車両上に設置される。本実施例の電力制御
装置１は、上方から順に、電源平滑用コンデンサ２、電
流センサ４、駆動回路１５を含む制御回路５、インバー
タ回路３およびそのプリント基板２１、ベース材２４を
含む冷却器５３（図５参照）などを主要構成要素として
構成されている。

【００１８】インバータ回路３は、図４に示すように、
多数の半導体素子の六組の対７ａ〜７ｆからなる三相イ
ンバータ回路であって、スイッチング素子であるＩＧＢ
Ｔ７１ａ〜７１ｆとダイオード７２ａ〜７２ｆを回路要
素として構成されている。さらに図２および図３に示す
ように、六組のＩＧＢＴ７１ａ〜７１ｆは、電流容量を
稼ぐために三並列で三つが一組になったＩＧＢＴ単体７
１１ａ〜７１１ｆ，７１２ａ〜７１２ｆ，７１３ａ〜７
１３ｆから構成されている。同様に、六組のダイオード
７２ａ〜７２ｆは、三並列で三つが一組になったダイオ
ード単体７２１ａ〜７２１ｆ，７２２ａ〜７２２ｆ，７
２３ａ〜７２３ｆから構成されている。

【００１９】ここで、図２中に描かれている各半導体素
子から出ている多数の線分は、多数あるボンディングワ
イヤのうちの代表的な一部を示している。なお、必要と
される出力電流容量と各スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
の定格電流容量との比率の多寡により、並列に配設する
スイッチング素子の個数を適正に変更して設計しなおす
ことも可能である。また、半導体素子として上記ＩＧＢ
Ｔの代わりに、パワートランジスタやＭＯＳＦＥＴなど
を採用することも可能である。

【００２０】電源平滑用コンデンサ２は、再び図４に示
すように、直流電源である主バッテリ６からインバータ
回路３に印加される直流電源電圧を平滑化する大容量の
アルミ電解コンデンサである。再び図１に示すように、
電源平滑用コンデンサ２は、円筒体状の形状をしてお
り、その両端で間接的にベース材２４に対して固定され
ている。すなわち、電源平滑用コンデンサ２の一端（図
１中の左端）は、下端がベース材２４に直接固定されて
いる電流センサケース４ｂの上端に形成されているねじ
孔４ａにねじ込まれたボルト５１と、ボルト１に固定さ
れているＬ字金具である取り付けブラケット２ａとによ
り、電流センサケース４ｂの上端に固定されている。一
方、電源平滑用コンデンサ２の他端（図中右端）は、二
本の取付ねじ（端子ボルト）５０により銅製の入力端子
結合板４０，４２および合成樹脂製の絶縁ケース３１を
それぞれ介して、ベース材２４に対して固定されてい
る。

【００２１】ここで、電流センサケース４ｂの下端面お
よび絶縁ケース３１の下端面は、それぞれ接着剤でベー
ス材２４の上面を形成している平面に接合されており、
接合用の部品の省略と組立工数の節減とが図られてい
る。なお、接合強度を向上させたい場合には、ベース材
２４にねじ孔を形成し、絶縁ケース３１および電流セン
サケース４ｂにそれぞれ取り付け孔を設けてねじ止めに
より固定しても良い。逆に、絶縁ケース３１および電流
センサケース４ｂにそれぞれねじ孔を形成し、ベース材
２４に取り付け孔を設けてねじ止めにより固定しても良
い。ねじ止めと接着剤とを併用すれば、さらに接合強度
は高まる。

【００２２】合成樹脂製の電流センサケース４ｂには、
三本の出力端子３３１〜３３３が貫通して配設されてい
る。そして、電流センサケース４ｂの内部には、三個の
ホール素子型の電流センサ４が収容されており、各電流
センサ４によって出力端子３３１〜３３３のそれぞれを
流れる出力電流が検出される。検出された出力電流信号
は、図４に示すように、制御回路５に入力されて出力制
御や故障検出等に使用される。

【００２３】同じく図４に示すように、入力端子結合板
４０，４１は、それぞれ主バッテリ６と接続されてお
り、入力端子３２ａ〜３２ｆ（図２参照）を介してイン
バータ回路３に直流電源を供給する。図２に示すよう
に、入力端子結合板４０は、三つの入力端子３２ａ，３
２ｃ，３２ｅに、それぞれねじ孔４１ａ，４１ｃ，４１
ｅにねじ込まれるねじ４２ａ，４２ｃ，４２ｅによって
固定されて接続されている。同様に、入力端子結合板４
１は、三つの入力端子３２ｂ，３２ｄ，３２ｆに、それ
ぞれねじ孔４１ｂ，４１ｄ，４１ｆにねじ込まれるねじ
４２ｂ，４２ｄ，４２ｆによって固定されて接続されて
いる。

【００２４】また、入力端子３２ａ〜３２ｆのうち半分
３２ａ，３２ｃ，３２ｅは、半導体素子のうち半分を搭
載して導通している薄い銅板製の導体パターン２８ａ，
２８ｃ，２８ｅにボンディングワイヤで接続されてい
る。同様に、入力端子３２ａ〜３２ｆのうち他の半分３
２ｂ，３２ｄ，３２ｆは、半導体素子のうち他の半分を
搭載して導通している導体パターン２８ｂ，２８ｄ，２
８ｆにボンディングワイヤで接続されている。

【００２５】一方、三本の出力端子３３１〜３３３は、
再び図４に示すように、電流センサケース４ｂの中を通
って電気自動車の三相交流モータ９に接続されている。
再び図２に示すように、出力端子３３１は導体パターン
２８ｂ，２９ａと、出力端子３３２は導体パターン２８
ｄ，２９ｃと、出力端子３３３は導体パターン２８ｆ，
２９ｅと、それぞれボンディングワイヤで接続されてい
る。

【００２６】再び図１に示すように、入力端子３２ａ〜
３２ｆおよび出力端子３３１〜３３３は、合成樹脂製の
絶縁ケース３１に挿入されて固定されている。すなわ
ち、絶縁ケース３１は、入力端子３２ａ〜３２ｆおよび
出力端子３３１〜３３３をそれぞれインサート体とし
て、インサート成形されている。なお、再び図２に示す
ように、絶縁ケース３１には、駆動回路１３のプリント
基板２１をねじ４６ａ〜４６ｈ（図１参照）でねじ止め
するためのねじ孔４４ａ〜４４ｈが形成されている。同
様に、絶縁ケース３１には、主制御回路１４のプリント
基板２２をねじ４７ａ〜４７ｈ（図１参照）でねじ止め
するためのねじ孔４５ａ〜４５ｈが形成されている。再
び図１に示すように、プリント基板２１，２２上の各導
体パターンは、フラットワイヤ２３で互いに接続されて
いる。

【００２７】制御回路５は、インバータ回路３を駆動す
る駆動回路１３と、駆動回路１３の制御および故障判定
や異常処理等を行う主制御回路１４とからなり、駆動回
路１３とその他の回路１４とは別体に構成されている。
再び図４に示すように、制御回路５は、ＥＣＵ１２から
の制御信号を主制御回路１４のインターフェースで受
け、駆動回路１３を介してインバータ回路３を制御す
る。

【００２８】駆動回路１３は、ガラス・エポキシ製のプ
リント基板２１に搭載されてインバータ回路３の直上に
近接して配設されており、主制御回路１４は、ガラス・
エポキシ製のプリント基板２２に搭載されて駆動回路１
３の直上に近接して配設されている。駆動回路１３のプ
リント基板２１は、外縁部の絶縁ケース３１の内周壁３
１ａの上端面に接合されており、主制御回路１４のプリ
ント基板２２は、外縁部で絶縁ケース３１の外周壁３１
ｂの上端面に接合されて固定されている。

【００２９】駆動回路１３のプリント基板２１と絶縁ケ
ース３１の内周壁３１ａとベース材２４とで形成された
内部空間には、インバータ回路３およびその基板２５〜
２７が収容されているとともに、インバータ回路３の半
導体素子群を保護するためのシリコン系ゲルが充填され
ている。インバータ回路３の基板２５〜２７（図３参
照）は、それぞれ窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる
絶縁性のセラミック基板であって、薄い銅板からなる導
体パターン２８ａ〜２８ｆ（図２参照）が形成されてい
る上面に、インバータ回路３を搭載している。

【００３０】ベース材２４は、炭化珪素（ＳｉＣ）から
なる多孔質のセラミックスにアルミニウムが含浸されて
いる複合材からなり、軽量でありながら、アルミニウム
に準ずる熱伝導率と高い剛性強度とを有している。ベー
ス材２４は、再び図３に示すように、矩形板状の平板部
と、下方に突出して同平板部と一体成形されている多数
の冷却フィン３０とから構成されている。冷却フィン３
０は、縦１４本×横２５本のピン型冷却フィンであっ
て、等間隔で格子状に配設されている。すなわち冷却フ
ィン３０は、図５に示すように、後述する冷却器５３の
内部に形成されている冷媒流路５２の中に多数の柱を形
成して冷媒との接触面積を増大させ、ベース材２４から
の放熱を促進する。

【００３１】一方、再び図３に示すように、ベース材２
４の上面には、インバータ回路３の基板２５〜２７の下
面が、アルミニウム鑞付けにより接合されている。な
お、アルミニウム鑞付けに代えて、ハンダ付けによる接
合がなされていても良いし、基板２５〜２７とベース材
２４とに含浸されているアルミニウムによる溶融接合が
なされていても良い。いずれの場合も、インバータ回路
３の基板２５〜２７の下面とベース材２４の上面とが、
極力小さな熱抵抗で伝熱性良好に接合されていることが
肝要である。

【００３２】冷却器５３は、再び図５に示すように、ベ
ース材２４の下面に接合されており、内部に冷媒が流通
する冷媒流路５２が形成されている。より正確に説明す
ると、ベース材２４は冷却器５３の一部を構成してお
り、ベース材２４の下面および１４枚の冷却フィン３０
は冷媒流路５２に面して冷媒に直接接触して放熱する。
冷却器５３の本体部材５３１には、冷媒流路５２を形成
する凹部の周囲に溝部５３０が形成されており、溝部５
３０に収容されているＯリング５４をベース材２４の下
面が押圧して冷媒流路５２が水密に封止されている。ベ
ース材２４は、冷却フィン３０の側方の八箇所に形成さ
れている貫通孔にそれぞれねじ５３ａ〜５３ｈが挿入さ
れて、本体部材５３１に接合固定されている。なお、Ｏ
リング５４の代わりに樹脂製のシール材等を用いて冷媒
流路５２を水密に封止しても構わない。ここで、冷却器
５３の本体部材５３１の上面とベース材２４の下面との
当接面には、高い熱伝導性をもつサーマルコンパウンド
が薄く塗られて、本体部材５３１とベース材２４との間
の熱抵抗が低減されており、さらに良好な放熱性が得ら
れる。

【００３３】再び図３に示すように、インバータ回路３
は、絶縁ケース３１の一部である六個の台座から上方に
突出しており銅からなる棒状の導体部３６ａ〜３６ｆを
有すし、各導体部３６ａ〜３６ｆは、それぞれ多数の棒
状の導体を有する。各導体部３６ａ〜３６ｆは、多数の
ＩＧＢＴ単体７１１ａ〜７１１ｆ，７１２ａ〜７１２
ｆ，７１３ａ〜７１３ｆのゲートに、ボンディングワイ
ヤ３７ａ〜３７ｆ（代表で図示）で接続されている。図
示されていないが、エミッタおよびチップ上のセンサの
出力へも同様にボンディングワイヤが接続されている。

【００３４】制御回路５の駆動回路１３は、前述のよう
にインバータ回路３の直上に近接して配設されており
（図１参照）、インバータ回路３から突出している上記
各導体部３６ａ〜３６ｆにそれぞれハンダ付けで接続し
ている六箇所の接続部（図略）を有する。すなわち、駆
動回路１３の六箇所の接続部（一箇所あたり複数の接続
部を有する）から、それぞれに接続されている導体部３
６ａ〜３６ｆを介して、インバータ回路３のＩＧＢＴ７
１ａ〜７１ｆのゲート電圧が印加される。

【００３５】なお、再び図１および図５に示すように、
制御回路５および電源平滑用コンデンサ２を含めて前述
の電力制御装置の全ての構成要素が、ベース材２４と直
接的または間接的に一体に配設されている。（実施例１の作用）本実施例の電力制御装置１は、以上
のように構成されているので、以下のように作用する。
ここでは、電力制御装置１を含むモータ駆動システム全
体の回路図である図４を参照して、本実施例の電力制御
装置１の作用を説明する。

【００３６】先ず、起動スイッチ１０が投入されると、
補機バッテリ１１からＥＣＵ１２および制御回路５に電
力が供給される。制御回路５には、ＥＣＵ１２からのア
クセル指令信号などの各種信号と電流センサ４からの検
出信号とが入力され、制御回路５は、駆動回路１３を介
してインバータ回路３の半導体素子対７ａ〜７ｆのＩＧ
ＢＴ７１ａ〜７１ｆのゲート電圧を制御する。

【００３７】次にリレー８ｂが投入されて、抵抗器８ｃ
を介して低減された主バッテリ６からの直流電源電圧が
インバータ回路３に印加され、続けてリレー８ａが投入
されて、主バッテリからの直流電源電圧がインバータ回
路３に印加される。インバータ回路３の入力端子４０，
４１には、電源平滑用コンデンサ２が並列に接続されて
いるので、インバータ回路３には安定して直流電源電圧
が入力される。

【００３８】インバータ回路３は、制御回路５の駆動回
路１３によりゲート電圧が適正に制御されているので、
所望の電圧で所望の周期をもった三相交流電力を出力端
子３１１〜３３３から出力し、三相交流モータ９を所望
の回転数およびトルクで駆動する。前述のように、出力
端子３１１〜３３３から出力される三相交流電力の電流
は、電流センサ４によって検出されて制御回路５および
ＥＣＵ１２にフィードバックされる。

【００３９】三相交流モータ９の回転数や搭載車両の速
度は、図示しないセンサによって検出され所定の信号経
路（図略）を通ってＥＣＵ１２にフィードバックされ、
運転者は所望の速度および加速度で搭載車両を運転する
ことができる。（実施例１の効果）本実施例の電力制御装置１は、前述
のように構成されているので、以下のような効果を発揮
する。

【００４０】第１の効果は、電力制御装置１の組み付け
性が向上し、電力制御装置１の組み立て工数が低減され
ることである。この効果は、次のような構成上の特徴に
由来している。第１に、電流センサケース４ｂが電源平
滑用コンデンサ２の一端をベース材２４に対して固定す
る支持構造部材を兼ねており、構造部材の部品点数が削
減されていることである。また、ベース材２４に対する
電流センサケース４ｂ等の支持部材の固定は接着によっ
ているので、ねじ止めの場合に必要になるねじ孔および
貫通孔の形成に要する加工工数や、ねじ止めに要する組
み付け工数が低減されている。

【００４１】第２に、制御回路５の駆動回路１３および
主制御回路１４が、ベース材２４に接合されている絶縁
ケース３１に固定されているので、両回路１３，１４を
支持する部材は絶縁ケース３１だけであって構成が簡素
化されていることである。第３に、入力端子３２ａ〜３
２ｆおよび出力端子３３１〜３３３が、合成樹脂製の絶
縁ケース３１にインサート成形により固定されているこ
とである。

【００４２】第４に、電源平滑用コンデンサ２の他端を
固定する二本の取付ねじ（端子ボルト）５０を除いて、
全ての取付ねじ４２ａ〜４２ｆ，４６ａ〜４６ｈ，４７
ａ〜４７ｈ，５１が下方に向いて締結されていることで
ある。これらの各取付ねじは、上方から自働機械により
締結され得るので、組み付け工数は大きく低減されてい
る。

【００４３】第５に、駆動回路１３がインバータ回路３
の直上に近接して配設されており、駆動回路１３とイン
バータ回路３とが、リード線等によらず導体部３６ａ〜
３６ｆを介して接続されていることである。また、主制
御回路１４が駆動回路１３の直上に近接して配設されて
おり、駆動回路１３と主制御回路１４とが、多数のリー
ド線等によらずフラットワイヤ２３を介して接続されて
いることである。

【００４４】第２の効果は、電力制御装置１がよりいっ
そう小型軽量化されることである。この効果は、次のよ
うな構成上の特徴に由来している。第１に、全ての構成
要素が直接間接にベース材２４に対して固定されてお
り、全体が一体化されている上に、支持構造部材が低減
されていることである。第２に、前述のように電流セン
サケース４ｂが電源平滑用コンデンサ２の一端の支持部
材を兼ねているので、部品点数が削減され容積・重量と
もに低減されていることである。

【００４５】第３に、インバータ回路３の直上に近接し
て駆動回路１３が設置されており、さらに駆動回路１３
の直上に近接して主制御回路１４が設置されていること
である。それゆえ、密接に関連する上記三つの回路３，
１３，１４は、リード線やケーブル等によらず、導体部
３６ａ〜３６ｆおよびフラットワイヤ２３を介して接続
されており、接続部品点数が低減されているのでいっそ
うの小型軽量化が可能になる。

【００４６】第４に、ベース材２４が冷却器５３の一部
を構成しているので、ベース材２４と冷却器５３とを合
わせた厚さおよび重量が低減されていることである。ま
た、同様の理由でベース材２４の放熱作用が極めて高い
ので、インバータ回路３の集積度を向上させることがで
き、インバータ回路３が占める面積をより小さくできる
ことである。

【００４７】第３の効果は、電力制御装置１がコストダ
ウンされることである。この効果は、次のような構成上
の特徴に由来している。第１に、前述のような構成上の
特徴により、構造部品および電気接続部品の部品点数が
節減され、構造がより簡素になっているので部品コスト
が低減されていることである。

【００４８】第２に、前述のようにインバータ回路３、
駆動回路１３および主制御回路１４が、リード線や電気
ケーブルによらず、導体部３６ａ〜３６ｆおよびフラッ
トワイヤ２３によって容易かつ安価に接続されているこ
とである。第３に、前述のように組み付け工数が低減さ
れているので、組み付けコストが低減されていることで
ある。

【００４９】第４の効果は、インバータ回路３の冷却効
率が高く、より有効なインバータ回路３の過熱防止がな
されていることである。この効果は、次のような構成上
の特徴に由来している。第１に、ベース材２４が冷却器
５３の一部を構成しており、ベース材２４の下面が冷却
器５３の冷媒流路５２の中の冷媒に直接接触して放熱す
ることである。

【００５０】第２に、縦１４本×横２５本のピン型冷却
フィン３０がベース材２４の下面に一体成形で形成され
ているので、冷却器５３の冷媒に対するベース材２４の
接触面積（放熱面積）が飛躍的に増大していることであ
る。第３に、冷媒流路５２の周囲部分でも、ベース材２
４と冷却器５３の本体部材５３１との当接面にサーマル
コンパウンドが介在しており、冷媒流路５２以外の部分
でもベース材２４と冷却器５３の本体部材５３１との熱
伝導性が良いことである。

【００５１】（実施例１の変形態様１）本実施例の変形
態様１として、図６に示すように、内部に冷媒流路５２
をもつ冷却器６２はベース材６１と別体に用意され、組
み付け工程で矩形の平板であるベース材６１と接合され
る構成の電力制御装置の実施が可能である。本変形態様
では、冷却器６２の上面とベース材６４の下面とが当接
し、この当接面にはサーマルコンパウンドが塗られてい
て、当接面での熱抵抗が低減されている。本変形態様の
電力制御装置のその他の部分の構成は、前述の実施例１
の電力制御装置と同様である。

【００５２】本変形態様によれば、前述の実施例１に準
ずる各種効果が得られるほかに、ベース材６１および冷
却器６２の製造が容易になるとともに、冷却器６２の液
密性が向上するという効果が得られる。（実施例１のその他の変形態様）前述の実施例１では、
ベース材２４が複合材から構成されていたが、複合材に
代えて銅やアルミニウム、アルミニウム合金などの熱伝
導性に優れた金属でベース材２４を形成する変形態様も
実施可能である。本変形態様では、ベース材２４がより
安価に製造されるので、実施例１の各効果に準ずる効果
が得られるほか、コストダウンの効果が得られる。

【００５３】また、ベース材２４に搭載されて接合され
る基板２５〜２７の熱膨張係数と、ベース材２４との熱
膨張係数とを近づける目的で、ベース材２４の材料にモ
リブデンを含む銅合金やタングステンを含む銅合金を使
用する変形態様も実施可能である。本変形態様では、ベ
ース材２４とこれに接合されている基板２５〜２７とが
ほぼ同程度の熱膨張係数をもつので、ベース材２４と基
板２５〜２７との間に生じる熱応力が軽減される。それ
ゆえ本変形態様によれば、長期に渡り多数回の運転・停
止を経ても、ベース材２４と基板２５〜２７との間で疲
労剥離等の不具合を生じにくいという効果が得られる。

【００５４】あるいは、制御回路５の駆動回路１３と主
制御回路１４とを一体化させ、制御回路５をワンパッケ
ージで構成する変形態様の実施も可能である。本変形態
様によれば、組み付け性をより向上させ組み付け工数を
さらに低減することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１としての電気自動車用電力制御装置
の縦断面図

【図２】実施例１としての電気自動車用電力制御装置
の水平断面図

【図３】実施例１の要部の構成を示す縦断面図

【図４】実施例１としての電気自動車用電力制御装置
の回路図

【図５】実施例１の要部および冷却器の構成を示す縦
断面図

【図６】実施例１の変形態様１の要部および冷却器の
構成を示す縦断面図

【符号の説明】

１：電力制御装置２：電源平滑用コンデンサ２ａ：取付ブラケット
２ｂ：端子部３：三相インバータ回路７ａ〜７ｆ：半導体素子対７１ａ〜７１ｆ：ＩＧＢＴ群７１１ａ〜７１１ｆ，７１２ａ〜７１２ｆ，７１３ａ〜
７１３ｆ：ＩＧＢＴ（三並列で接続）７２ａ〜７２ｆ：ダイオード７２１ａ〜７２１ｆ，７２２ａ〜７２２ｆ，７２３ａ〜
７２３ｆ：ダイオード（三並列で接続）４：電流センサ（ホール素子利用の非接触型センサ）４ａ：ねじ孔４ｂ：電流センサケース５：制御回路１３：駆動回路１４：主制御回路２１，２２：プリント基板２３：フラットワイヤ２４，６１：ベース材（ＳｉＣセラミックス；アルミニ
ウム含浸複合材）２４ａ〜２４ｈ：取付孔５３ａ〜５３ｈ：取付ねじ３０：フィン（ベース材２４と一体成形）２５，２６，２７：基板（銅パターン付きのＡｌＮ製セ
ラミック基板）２８ａ〜２８ｆ，２９ａ〜２９ｆ：導体パターン（銅
製）３１：絶縁ケース３１ａ：内周壁３１ｂ：外周
壁３２ａ〜３２ｂ：入力端子３３１〜３３３：出力端
子３６ａ〜３６ｆ：導体部３７ａ〜３７ｆ：ボンディ
ングワイヤ４４ａ〜４４ｈ，４５ａ〜４５ｈ：ねじ孔４６ａ〜４６ｈ，４７ａ〜４７ｈ：取付ねじ４０，４１：入力端子結合板４１ａ〜４１ｆ：ねじ孔４２ａ〜４２ｆ：端子ねじ５０，５１：取付ねじ５３，６２：冷却器５２，６３：冷媒流路６４ａ〜６４ｈ：取付ねじ５３１：本体部材５３０：溝部５４：Ｏリング６：主バッテリ８：主スイッチ９：三相電動機１０：起動スイッチ１１：補機バッテリ１２：ＥＣＵ（車両用電子制御回路）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の半導体素子からなるインバータ回路
と、このインバータ回路に印加される直流電源電圧を平滑化
する電源平滑用コンデンサと、このインバータ回路を駆動する駆動回路を含み、この駆
動回路を介してこのインバータ回路を制御する制御回路
と、このインバータ回路を一方の面に搭載している基板と、この基板の他方の面と一方の面で接合しているベース材
と、このベース材の他方の面に接合されており、内部に冷媒
が流通する冷媒流路が形成されている冷却器と、を有
し、所定の直流電力を所望の交流電力に変換する電力制
御装置において、前記インバータ回路は、前記基板および前記ベース材の
うち一方から前記冷却器と背向する方向に突出しており
各前記半導体素子に接続されている複数の導体部を有す
るとともに、前記制御回路の前記駆動回路は、このインバータ回路と
近接して配設されており、このインバータ回路のこれら
の導体部にそれぞれ接続している複数の接続部を有し、前記制御回路および前記電源平滑用コンデンサも、前記
ベース材と直接的または間接的に一体に配設されている
ことを特徴とする、電力制御装置。
【請求項２】前記制御回路のうち前記駆動回路以外の部
分は、この駆動回路の近傍に配設されているか、この駆
動回路と一体に形成されているかのいずれかである、請求項１記載の電力制御装置。
【請求項３】さらに、前記インバータ回路の出力電流を
検知する電流センサを有し、この電流センサは、一端が前記ベース材に直接固定され
ている電流センサケースに内蔵されており、前記電源平滑用コンデンサの一端は、この電流センサケ
ースの他端に保持されている、請求項１〜２のうちいずれかに記載の電力制御装置。
【請求項４】前記ベース材は前記冷却器の一部を構成し
ており、このベース材の前記他方の面は前記冷媒流路に
面して前記冷媒に直接接触する、請求項１〜３のうちいずれかに記載の電力制御装置。
【請求項５】前記ベース材の前記他方の面には、前記冷
媒に直接接触する複数の冷却フィンおよび複数の冷却溝
のうち一方が形成されている、請求項４記載の電力制御装置。
【請求項６】前記ベース材を形成している材料は、多孔
質のセラミックスにアルミニウムが含浸されている複合
材である、請求項１〜５のうちいずれかに記載の電力制御装置。