JP5496845B2 - 電動車両 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、電動カートのパワーモジュールを複数の層に分けて構成し、各層にそれぞれ素子を配置し、金属プレートを介して接続する構造が記載されている。
特許文献2では、複数素子を積層板(金属プレート)に接続された構造が記載されているが、金属プレートごとに発熱体が実装され積層されているので、全体構造が大型化してしまうばかりか、発熱体同士が同一金属プレートに接続しており、パッケージ内において熱がこもる現象が生じるため、パッケージ単体で判断した場合、十分な放熱性が発揮されないという課題があった。
最上面に位置する配線基板(103c)上面に形成された第1熱伝導部材(104)上に発熱素子(105)を実装し、
最下面に位置する配線基板(103a)下面に第2熱伝導部材(106)を形成し、
前記第1熱伝導部材(104)と第2熱伝導部材(106)は前記各配線基板(103)を貫通して穿孔されたスルーホール(107)内に配された第3熱伝導部材(108)を介して接触するとともに、
前記電動車両は、金属製のスイングアーム(30)の一端を車体に揺動自在に軸支され、他端に設けられた電動モータ(M)にて後輪を駆動する電動車両であって、前記スイングアーム(30)内に前記制御回路及び前記電動モータ(M)に電力を供給するバッテリ(56)を配置し、該制御回路は、車両前後方向で電動モータ(M)の前側に配置され、
前記制御回路は複数の基板を有する制御部(50)であり、該制御部(50)は制御信号用の素子が実装される制御基板(50a)と、発熱素子が実装される発熱基板(50b)及び、アルミ基板(50c)で構成されており、制御基板(50a)が前記複数の配線基板で構成され、
前記制御基板(50a)は、車両前後方向で発熱基板(50b)の前側に配置され、
前記発熱基板(50b)は、車両の前後方向で、前記バッテリ(56)と前記電動モータ(M)との中間位置に配置され、前記発熱基板(50b)は、前記スイングアーム(30)の壁部に取り付けられている
ことを特徴とする。
また、熱的に厳しいスイングアーム内にあって、電動モータの前側に配置することで電動モータの熱影響を避けながら更に制御回路での放熱性を高めることができる。
制御回路を複数の基板に分け、制御基板を複数の配線基板で積層することで、制御を司る基板の放熱性を向上させることができる。
制御信号用の素子が実装される制御基板(50a)を発熱素子が実装される発熱基板(50b)より前側に配置することで、結果、電動モータ(M)や発熱基板(50b)から遠い箇所に制御基板(50a)を配置することができ、他発熱部材からの影響を抑えることができ、更には制御基板(50a)自身でも放熱性の良い構成とすることでより放熱性を発揮することができる。
また、発熱素子(105)の熱が基板の水平面の方向に伝熱することを防止し、他の部品への影響を抑えることができる。
その結果、配線基板に配置される平滑コンデンサの容量を小さくできるので、基板面積が小さくなり、制御回路全体のコンパクト化を図ることができる。
電動二輪車1は、低床フロア16を有するスクータ型の鞍乗型車両であり、スイングアーム(ユニットスイング)30に収納された電動モータMによって後輪WRを駆動する。車体フレーム2の前部には、ステムシャフト(不図示)を回転自在に軸支するヘッドパイプ3が結合されている。ステムシャフトの上部には、ハンドルカバー11で覆われる操向ハンドル8が結合されており、一方の下部には、車軸7によって前輪WFを回動自在に軸支する左右一対のフロントフォーク6が結合されている。
図5は、アルミ基板50c全体を上面から見たものであり、複数のFET(発熱素子)105が所望の位置に実装されている。
配線基板103の最上面に位置する配線基板103c上面には、第1熱伝導部材104が形成され、この上に複数のFET(半導体素子)105が実装されている。105aは、FET(半導体素子)105を配線基板103c上面に固定して実装するための端子を示している。
また、最下面に位置する配線基板103a下面に第2熱伝導部材106が形成されている。各配線基板は、ガラスエポキシ樹脂で構成され、第1熱伝導部材104及び第2熱伝導部材106は、ガラスエポキシ樹脂上にメッキ処理された熱伝導性及び導電性を有する所望パターンの銅箔で形成されている。
第2熱伝導部材106は、配線基板103aの裏面において、配線基板103cの発熱素子105が実装された位置に対応する部分を含む方形状の島状部で構成され、この島状部に対してスリット(切れ込み)109を隔てて周囲を囲むように囲繞部110が形成される。囲繞部(110)は接地されることで、グランド電位となっている。
また、囲繞部110は、発熱素子105からの伝熱熱が水平面方向に伝わらないようにすることで、他の部品への影響を抑えることができる。
また、電源線の−側である配線Yは、配線基板103aの下面に配置された囲繞部110及び第2熱伝導部材106と同じ面に銅箔で形成され、囲繞部110及び第2熱伝導部材106はグランド電位に接続されている。配線Xと配線Yとは、スルーホール107に配された第3の熱伝導部材108により接続し、電気的接続と放熱通路とを兼用することで、配線基板の上下方向に駆動電流が流れる。
したがって、配線X,Yに対しては、スリット109を設けた囲繞部110が存在することにより、配線XとYの短絡を防止するための沿面距離を確保することができる。
また、電源線を異なる配線基板の各層に形成し、2層に分けて対向配置することにより、配線によるインダクタンス成分を小さくすることができる。また、インダクタンス成分を小さくすることにより、配線基板に実装する平滑コンデンサの容量も小さくすることができ、配線基板の基板面積も小さくすることができる。
図10の信号線面(3層目)Cには、信号線面(2層目)Bと同様に、部品面(1層目)Aの第3熱伝導部材108に対応する位置に第3熱伝導部材108が形成されている。
その結果、発熱素子105の発生熱に対して、多方面(上面及び下面)での効率よい放熱を行うことができる。
Claims (4)
- 放熱性基板(101)上に、絶縁接着剤(102)を介して、それぞれ配線が形成された複数の配線基板(103a,103b,103c)を積層配置してなる電動車両において、
最上面に位置する配線基板(103c)上面に形成された第1熱伝導部材(104)上に発熱素子(105)を実装し、
最下面に位置する配線基板(103a)下面に第2熱伝導部材(106)を形成し、
前記第1熱伝導部材(104)と第2熱伝導部材(106)は前記各配線基板(103)を貫通して穿孔されたスルーホール(107)内に配された第3熱伝導部材(108)を介して接触するとともに、
前記電動車両は、金属製のスイングアーム(30)の一端を車体に揺動自在に軸支され、他端に設けられた電動モータ(M)にて後輪を駆動する電動車両であって、前記スイングアーム(30)内に前記制御回路及び前記電動モータ(M)に電力を供給するバッテリ(56)を配置し、該制御回路は、車両前後方向で電動モータ(M)の前側に配置され、
前記制御回路は複数の基板を有する制御部(50)であり、該制御部(50)は制御信号用の素子が実装される制御基板(50a)と、発熱素子が実装される発熱基板(50b)及び、アルミ基板(50c)で構成されており、制御基板(50a)が前記複数の配線基板で構成され、
前記制御基板(50a)は、車両前後方向で発熱基板(50b)の前側に配置され、
前記発熱基板(50b)は、車両の前後方向で、前記バッテリ(56)と前記電動モータ(M)との中間位置に配置され、前記発熱基板(50b)は、前記スイングアーム(30)の壁部に取り付けられている
ことを特徴とする電動車両。 - 前記第2熱伝導部材(106)は発熱素子(105)が実装された位置に対応する部分を含む島状部で形成され、前記島状部に対してスリット(109)を隔てて周囲を囲む囲繞部(110)を形成し、前記囲繞部(110)をグランド電位とした請求項1に記載の電動車両。
- 前記配線基板(103)は電源が供給される電源線を備え、
最上面に位置する配線基板(103c)上面に前記電源線の一方側(X)を形成し、最下面に位置する配線基板(103a)下面に電源線の他方側(Y)を形成し、中間層に信号線を形成した請求項1に記載の電動車両。 - 前記発熱素子(105)は半導体素子であるとともに、前記配線基板(103)は前記半導体素子を制御する信号線(113)を備え、
前記信号線(113)は、前記電源線の電流方向(配線基板の上下層方向)に対して直角(配線基板の水平面方向)に配置する請求項3に記載の電動車両。
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