JP2011234560A - コンバータ設置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡易かつ確実にコンバータを放熱でき得るコンバータ設置構造を提供する。
【解決手段】車両内に設置された冷却器３０の受熱面３４との熱交換により冷却されるコンバータ１０を車両内に設置するコンバータ設置構造は、平坦な放熱面１２を備え、前記コンバータ１０を構成する電子回路基板を収容するケース１１と、車両内に固定設置され、前記放熱面１２を受熱面３４に対向させた状態で前記ケース１１が取り付けられる固定部材２０と、前記受熱面３４に直交する方向に関して前記ケース１１の取付位置が調整可能な取付手段と、を備える。取付手段は、ケース１１側に設けられた長孔１６や、固定部材２０側に設けられたネジ孔２４、長孔１６を通過してネジ孔２４に螺合される締結ボルト２６などを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両内に設置された冷却器の受熱面との熱交換により冷却されるコンバータを車両内に設置するコンバータ設置構造に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車においては、走行モ−タ給電用の高圧の主バッテリの他に、制御装置や車載補機を駆動するための低圧の補機バッテリが設けられている。この補機バッテリを、充電するために、通常、車両内にはＤＣＤＣコンバータが搭載される。このＤＣＤＣコンバータは、主バッテリから給電されて補機バッテリを充電する。

周知の通り、ＤＣＤＣコンバータは、スイッチング素子などの複数の回路素子を有しており、ＤＣＤＣコンバータ駆動時には、これら回路素子から多量の発熱が生じる。そのため、従来から、こうした発熱性の高い回路素子を備えた電子部品を冷却・放熱するための技術が多数提案されている。

例えば、特許文献１には、インバータ回路を、高熱伝導率の熱導電板からなる配線基板に実装するとともに、表面に多数の突起が形成されたフィン状金属の放熱器に配線基板を取り付け、当該放熱器を介して電子部品からの熱を外部に放熱するモータ駆動用インバータ装置が開示されている。

また、特許文献２には、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路が形成された回路基板上に配置された配線パターンに、ヒートシンクを半田付けによって固着したＤＣ−ＤＣコンバータの冷却構造が開示されている。

また、一部では、図３に示すように、ＤＣＤＣコンバータ１０を構成する電子回路基板を金属製ケース１１に収容し、このケース１１の平坦な底面を放熱面１２として利用する技術も知られている。この場合、車両内には、金属製のプレート３２などからなる冷却器３０が設けられている。そして、ＤＣＤＣコンバータ１０は、その放熱面１２が、冷却器３０の上面である受熱面３４に近接、より望ましくは密着するように設置される。

特開２００１−２１１６６３号公報 特開２００９−１９３９９０号公報

しかしながら、特許文献１，２では、構成が複雑であり、コストや製造の手間などが増加するという問題があった。図３に示す技術によれば、比較的簡易に放熱することができる。しかし、図３に示すように、従来技術では、ケース１１を、受熱面３４に平行方向に延びる固定部材２２＊に取り付ける構成となっている。この場合、各部品の製造上の寸法公差に起因して、受熱面３４と放熱面１２との間に間隙ｈが生じやすい。受熱面３４および放熱面１２の間に間隙ｈが生じると、当然ながら、放熱面１２から受熱面３４への熱の伝導率が低下し、結果として十分な放熱ができないという問題があった。もちろん、各部品の寸法精度を高めることで、この間隙ｈは低減できるが、かかる対応は、コスト増加、製造の手間増加といった問題を招く。

そこで、本発明では、より簡易かつ確実にコンバータを放熱でき得るコンバータ設置構造を提供することを目的とする。

本発明のコンバータ設置構造は、車両内に設置された冷却器の受熱面との熱交換により冷却されるコンバータを車両内に設置するコンバータ設置構造であって、平坦な放熱面を備え、前記コンバータを構成する電子回路基板を収容するケースと、車両内に固定設置され、前記放熱面を受熱面に対向させた状態で前記ケースが取り付けられる固定部材と、前記受熱面に直交する方向に関して前記ケースの取付位置が調整可能な取付手段と、を備えることを特徴とする。

好適な態様では、前記取付手段は、前記固定部材に設けられ、前記受熱面に対して直交方向に延びる固定側取付部と、前記ケースに設けられ、前記放熱面に対して直交方向に延びるケース側取付部と、前記ケース側取付部と前記固定側取付部とを螺合締結する締結ボルトと、を備え、前記固定側取付部およびケース側取付部の一方は、受熱面または放熱面に直交する方向に長い長孔が形成されており、他方は前記長孔に挿入された締結ボルトが螺合される雌ネジが形成されており、前記長孔に対するボルトの位置を調整することで前記受熱面に直交する方向に関して前記ケースの取付位置が調整可能である。

本発明によれば、受熱面に直交する方向に関して前記ケースの取付位置が調整可能な取付手段を備えているため、簡易かつ確実に放熱面を受熱面に密着させることができ、結果として、より簡易かつ確実にコンバータを放熱できる。

本発明の実施形態であるコンバータ設置構造の概略構成図である。 他の実施形態であるコンバータ設置構造の概略構成図である。 従来のコンバータ設置構造の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態であるコンバータ設置構造について説明する。図１は、本発明の実施形態であるコンバータ設置構造の概略構成図である。

このコンバータ設置構造は、補機充電用ＤＣＤＣコンバータ（以下「ＤＣＤＣコンバータ１０」と呼ぶ）を車両内に固定設置するための構造である。すなわち、ハイブリッド自動車や電気自動車においては、走行モ−タに給電するための高圧の主バッテリの他に、制御装置や車載補機（電池冷却ファン駆動用のファンモータなど）を駆動するための低圧の補機バッテリが設けられている。ＤＣＤＣコンバータ１０は、この補機バッテリを充電するために搭載されるもので、主バッテリから供給された電力を降圧したうえで、補機バッテリに給電する。

周知の通り、ＤＣＤＣコンバータ１０は、基板上に複数のスイッチング素子等の回路素子を実装した電子回路基板で構成されている。こうした回路素子は、給電されることにより、発熱することが知られている。本実施形態のコンバータ設置構造は、こうしたＤＣＤＣコンバータ１０から生じた熱を簡易かつ効果的に放熱できる構成となっている。

具体的に説明すると、本実施形態のコンバータ設置構造は、ＤＣＤＣコンバータ１０として機能する電子回路基板が収容された金属製のケース１１や、車両内に固定設置された固定部材２０、取付手段の一部として機能する締結ボルト２６などを備えている。

ケース１１は、熱伝導率の高い金属、例えば、アルミなどからなる箱状部材で、その底面は放熱面１２として機能する。この放熱面１２は、平坦面であり、ＤＣＤＣコンバータ１０を構成する電子回路基板は、この放熱面１２に近接または接触する状態で、ケース１１内に固定設置されている。この電子回路基板で生じた熱は、放熱面１２に伝達され、放熱面１２から外部に放出されるようになっている。

この略箱状のケース１１の上面の左右両端からは、ケース側取付部１４が延設されている。したがって、ケース１１には、二つのケース側取付部１４が設けられていることになる。このケース側取付部１４は、ケース１１を固定部材２０に取り付ける取付手段の一部として機能するもので、車両内に設置された固定部材２０に取り付けられる部位である。図３に示すような従来のケースと異なり、本実施形態のケース側取付部１４は、ケース１１の上面の一部を外側方向に延長した部分を、略９０度下方に屈曲させることで形成される。したがって、このケース側取付部１４は、放熱面１２に対して直交方向に延びており、ケース１１の側面に対して一定の間隙を介して対向することになる。

このケース側取付部１４の先端近傍には、放熱面１２に直交する方向に長尺な長孔１６が形成されている。この長孔１６の、短軸方向の幅は、締結ボルト２６のネジ部（雄ネジが形成されている部分）の外径より若干大きくなっている。また、長孔１６の長軸方向の長さは、締結ボルト２６のネジ部の外径より十分に大きく、ケース１１および固定部材２０の各部における寸法公差を吸収できる程度の大きさとなっている。

次に、固定部材２０について説明する。固定部材２０は、車両内に固定設置された部材で、ケース１１を定位置で固定保持できる程度の剛性を有するのであれば、その材質や形状は特に限定されない。本実施形態では、互いに一定の間隔をあけて配置された二つの固定部材２０を有している。各固定部材２０は、後に詳説する冷却器３０の受熱面３４に対して略直交する方向に延びる固定側取付部２２を備えている。この固定側取付部２２は、取付手段の一部として機能するもので、その先端近傍には、締結ボルト２６と螺合可能なネジ孔２４が形成されている。このネジ孔２４は、ケース１１の底面（放熱面１２）を冷却器３０の受熱面３４に密着するように配置した際に、ケース側取付部１４に形成された長孔１６と重複する位置に形成されている。

ここで、本実施形態では、二つの固定側取付部２２が互いに一定の間隔をあけて対向配置されることになる。この二つの固定側取付部２２の間の間隔は、ケース１１に設けられた二つのケース側取付部１４の間の間隔に応じて決定される。すなわち、本実施形態では、図１に示すように、固定側取付部２２の外側表面とケース側取付部１４の内側表面とが接触するように両取付部１４，２２を重ね合わせる。そして、その状態で締結ボルト２６で両取付部１４，２２を螺合締結することにより、ケース１１を固定部材２０に締結する。そのため、本実施形態では、二つの固定側取付部２２の外側表面間の距離が、二つのケース側取付部１４の内側表面間の距離とほぼ等しくなるような位置関係で、二つの固定部材２０を配置している。

次に、冷却器３０について説明する。冷却器３０は、ケース１１との間で熱交換し、ケース１１を冷却するものである。この冷却器３０は、車両内に固定設置されており、熱伝導率の高い材料、例えば、アルミなどからなる金属製プレート３２を有している。この金属製プレート３２の上面は、ケース１１と密着して、当該ケース１１からの熱を受け取る受熱面３４として機能する。この受熱面３４は、ケース１１底面である放熱面１２と密着可能なように、放熱面１２と同じ平坦面となっている。既述したように、固定側取付部２２は、この放熱面１２に対して直交方向に延びている。

また、金属製プレート３２の内部には、冷却媒体、例えば、水などが流れる冷却流路３６が形成されている。冷媒は、図示しないモータなどの作用により、冷却流路３６内を循環する。このように冷媒を循環させることにより、金属製プレート３２が効率的に冷却され、ひいては、ケース１１がより効率的に冷却されることになる。

次に、このコンバータ設置構造を用いてＤＣＤＣコンバータ１０を設置する際の流れについて説明する。既述したように、ＤＣＤＣコンバータ１０を構成する電子回路基板は、金属製のケース１１の内部に固定設置されている。したがって、コンバータ設置の際は、このケース１１を固定部材２０に取り付ければよい。

ケース１１を取り付ける際には、二つの固定側取付部２２の間にケース１１を置き、ケース１１の底面である放熱面１２を冷却器３０の上面である受熱面３４に接触させる。また、ケース側取付部１４に設けられた長孔１６が、固定側取付部２２に設けられたネジ孔２４に重複するように、ケース１１の位置を調整する。そして、長孔１６がネジ孔２４に重複する状態になれば、締結ボルト２６を、長孔１６に挿通させたうえで、ネジ孔２４に螺合させる。そして、締結ボルト２６を締め付け、ケース側取付部１４を固定側取付部２２に締結する。この締め付けは、放熱面１２が受熱面３４にしっかり密着するように、ケース１１を受熱面３４側に押さえて行うことが望ましい。

ここで、この締結ボルト２６を締め付ける前の状態では、受熱面３４に直交する方向に関して、ケース１１は、長孔１６の長さ範囲において、移動可能となっている。換言すれば、受熱面３４に直交する方向に関して、ケース１１の取付位置が調整できるようになっている。その結果、ケース１１や固定部材２０などに、加工上の公差に起因する寸法のバラツキがあったとしても、当該バラツキが長孔１６の長軸方向長さの範囲内であれば、吸収できることになる。そして、その結果、ケース１１の放熱面１２から冷却器３０の受熱面３４への熱伝導率を向上することができ、放熱効果をより向上することができる。

これについて、従来の設置構造と比較して説明する。図３は、従来のコンバータ設置構造の概略構成図である。従来のコンバータ設置構造においても、ＤＣＤＣコンバータ１０を構成する電子回路基板は、略箱状の金属製のケース１１の内部に固定設置されている。また、このケース１１の上面左右両端からは、ケース側取付部１４＊が設けられており、当該ケース側取付部１４＊の先端近傍には、締結ボルト２６が挿通される締結孔１６＊が形成されている。ただし、従来の設置構造では、本実施形態と異なり、ケース側取付部１４＊は、放熱面１２と平行な方向に延びている。また、車両内に固定設置された固定部材２０に設けられた固定側取付部２２＊も、受熱面３４と平行な方向に延びており、その先端近傍に締結ボルト２６が螺合可能なネジ孔２４＊が形成されている。そして、コンバータ１０を設置する際には、締結孔１６＊に挿通された締結ボルト２６をネジ孔２４＊に螺合し、締め付ける構成となっている。すなわち、これまでの説明で明らかなとおり、従来の設置構造においては、ケース１１は、締結時に、放熱面１２（または受熱面３４）に直交する方向に移動できない構成となっていた。

ここで、通常、ケース側取付部１４＊や固定側取付部２２＊の位置、ひいては、締結孔１６＊やネジ孔２４＊の位置は、締結時に放熱面１２が受熱面３４に接触できるような位置に設計されている。しかし、設計上はそうであっても、実際には、加工上の公差などに起因して、わずかなズレが生じることが多い。その結果、締結の際に、放熱面１２と受熱面３４との間に間隙ｈが生じてしまい、放熱面１２から受熱面３４への熱の伝導率の低下、ひいては、放熱効果の低下といった問題があった。

一方、本実施形態では、上述の説明で明らかなとおり、締結ボルト２６を締め付ける前の段階であれば、ケース１１は、長孔１６の長さ範囲内で放熱面１２（または受熱面３４）に直交する方向に移動できる。その結果、加工上の寸法公差などに起因する寸法のバラツキがあったとしても、吸収することができる。そして、その結果、確実に、ケース１１の放熱面１２と冷却器３０の受熱面３４を密着させることができ、ひいては、放熱面１２から受熱面３４への熱伝導率を向上することができ、放熱効果をより向上することができる。

なお、上述の説明では、ケース１１側に長孔１６を、固定部材２０側にネジ孔２４を形成している。しかし、ケース１１締結の際に、ケース１１の締結位置を、受熱面３４に対して直交する方向に関して調整可能であるならば、他の構成であってもよい。例えば、図２に示すように、固定側取付部２２に長孔１６を、ケース側取付部１４に長孔１６を設けるようにしてもよい。

１０ コンバータ、１１ ケース、１２ 放熱面、１４ ケース側取付部、１６ 長孔、２０ 固定部材、２２ 固定側取付部、２４ ネジ孔、２６ 締結ボルト、３０ 冷却器、３２ 金属製プレート、３４ 受熱面、３６ 冷却流路。

Claims (2)

1. 車両内に設置された冷却器の受熱面との熱交換により冷却されるコンバータを車両内に設置するコンバータ設置構造であって、
   平坦な放熱面を備え、前記コンバータを構成する電子回路基板を収容するケースと、
   車両内に固定設置され、前記放熱面を受熱面に対向させた状態で前記ケースが取り付けられる固定部材と、
   前記受熱面に直交する方向に関して前記ケースの取付位置が調整可能な取付手段と、
   を備えることを特徴とするコンバータ設置構造。
2. 請求項１に記載のコンバータ設置構造であって、
   前記取付手段は、
   前記固定部材に設けられ、前記受熱面に対して直交方向に延びる固定側取付部と、
   前記ケースに設けられ、前記放熱面に対して直交方向に延びるケース側取付部と、
   前記ケース側取付部と前記固定側取付部とを螺合締結する締結ボルトと、
   を備え、
   前記固定側取付部およびケース側取付部の一方は、受熱面または放熱面に直交する方向に長い長孔が形成されており、他方は前記長孔に挿入された締結ボルトが螺合される雌ネジが形成されており、
   前記長孔に対するボルトの位置を調整することで前記受熱面に直交する方向に関して前記ケースの取付位置が調整可能である、
   ことを特徴とするコンバータ設置構造。

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