特開 2022-97471 電気アセンブリのための冷却モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022097471

(43)【公開日】2022-06-30

(54)【発明の名称】電気アセンブリのための冷却モジュール

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20220623BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20220623BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20220623BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H05K7/20 N

B60L9/18 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021205389

(22)【出願日】2021-12-17

(31)【優先権主張番号】2013705

(32)【優先日】2020-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(71)【出願人】

【識別番号】518100258

【氏名又は名称】ヴァレオ シーメンス イーオートモーティブ フランス エスアーエス

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンドル、ルジャンドル

(72)【発明者】

【氏名】オーレリアン、プイイ

【テーマコード（参考）】

5E322

5H125

5H770

【Ｆターム（参考）】

5E322AA05

5E322DA04

5E322EA10

5E322FA01

5E322FA09

5H125AA01

5H125FF03

5H125FF23

5H770BA01

5H770DA03

5H770PA12

5H770PA42

5H770QA28

5H770QA37

(57)【要約】      （修正有）

【課題】製造及び組立が容易な冷却ユニットを提供する。
【解決手段】冷却モジュール１０を形成する冷却ユニット１０１ａ、１０１ｂは、夫々が中空部を形成する実質的に平行六面体の形状の第１の部分２０及び第２の部分３０を含む。第１の部分２０及び第２の部分３０は、冷却ユニット１０１ａ、１０１ｂの接合ゾーン５１で交わり、第１の部分２０及び第２の部分３０は夫々、他方の部分３２、２２を向く第１の外面２２、３２を含む。第１の外面２２、３２はそれぞれ、電子部品４０の１つ以上を受容することを意図した受容ゾーンを含む。部分２０、３０の少なくとも１つは、冷却ユニットとは別の冷却モジュールの別の部分に接続される接続開口２５又は３５を含む。冷却ユニット１０１ａ、１０１ｂは、部分２０、３０の１つに形成された少なくとも１つのオリフィス５５を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気アセンブリ（１）の電子部品（４０）によって発生する熱を放散するように構成された冷却モジュール（１０）を形成するための冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）であって、前記冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）は、第１の部分（２０）および第２の部分（３０）を含み、これらの各々は、実質的に平行六面体の形状であり、それぞれの中空部を形成し、
－ 前記第１の部分（２０）および前記第２の部分（３０）は、前記冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）の接合ゾーン（５１）で交わり、前記第１の部分（２０）および前記第２の部分（３０）はそれぞれ、第１の外面（２２、３２）を含み、前記第１の外面（２２、３２）は、他方の部分（３２、２２）に向けられ、前記第１の外面（２２、３２）はそれぞれ、前記電子部品（４０）の１つ以上を受容することを意図した受容ゾーンを含み、
－ 前記部分（２０、３０）の少なくとも１つは、前記冷却ユニットとは別の前記冷却モジュール（１０）の別の部分に接続されるように構成された接続開口（２５または３５）を含み、
－ 前記冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）は、入口／出口部分と呼ばれる、部分（２０、３０）のうちの１つに形成された少なくとも１つのオリフィス（５５）を含み、前記オリフィス（５５）は前記部分（２０、３０）の前記中空部に開口し、前記オリフィス（５５）は前記冷却モジュール（１０）の流体入口または流体出口として使用される、
ことを特徴とする、冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）。

【請求項2】

前記第１の部分（２０）が、前記冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）の前記接合ゾーン（５１）から遠位にある前記第１の部分（２０）の端部に位置する接続開口（２５）を含む、請求項１に記載の冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）。

【請求項3】

前記第２の部分（３０）は、その第１の外面（３２）に形成され、前記第２の部分（３０）の前記第１の外面（３２）の前記受容ゾーンとは異なるゾーンに位置する接続開口（３５）を含む、請求項１または２に記載の冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）。

【請求項4】

前記中空部は、冷却流体（６０）の循環を可能にするように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）。

【請求項5】

前記冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）の前記第１の部分（２０）と前記第２の部分（３０）との間の内角は、９０度に等しい、請求項１～４のいずれか１項に記載の冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）。

【請求項6】

前記オリフィス（５５）は、前記入口／出口部分（２０、３０）の第２の外面（２３）に形成されており、前記第２の外面（２３）は、前記入口／出口部分（２０、３０）の前記第１の外面（２２、３２）とは反対側にある、請求項１～５のいずれか１項に記載の冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）。

【請求項7】

電気自動車またはハイブリッド自動車の電気アセンブリ（１）に組み込まれ、電気アセンブリ（１）の電子部品（４０）によって発生する熱を放散するように意図した冷却モジュール（１０）であって、請求項１～６のいずれか１項に記載の冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）をそれぞれ含む、
ことを特徴とする冷却モジュール（１０）。

【請求項8】

前記冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）は、冷却流体（６０）を搬送するように構成された流体冷却回路を形成するように組み立てられていることを特徴とする請求項７に記載の冷却モジュール（１０）。

【請求項9】

－ 冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）の個数は、２に等しく、
－ 前記冷却ユニット（１０１ａ、１０１ｂ）のそれぞれについて、前記第１の部分（２０）が第１の接続開口（２５）を含み、前記第２の部分（３０）が第２の接続開口（３５）を含み、
－ 一方の前記冷却ユニット（１０１ａ）の前記第１の接続開口（２５）および前記第２の接続開口（３５）は、前記第２の接続開口（３５）および他方の前記冷却ユニット（１０１ｂ）の前記第１の接続開口（２５）にそれぞれ密封状態で接続されている、
請求項７または８に記載の冷却モジュール（１０）。

【請求項10】

一方の前記冷却ユニット（１０１ａ）の前記オリフィス（５５）、および他方の前記冷却ユニット（１０１ｂ）の前記オリフィス（５５）は、それぞれ前記冷却モジュール（１０）の流体入口および流体出口として用いられる、請求項７～９のいずれか１項に記載の冷却モジュール（１０）。

【請求項11】

前記電子部品（４０）によって発生する熱を放散するために用いられる冷却流体（６０）を含む、請求項７～１０のいずれか１項に記載の冷却モジュール（１０）。

【請求項12】

電子部品（４０）と、請求項７～１１のいずれか１項に記載の冷却モジュール（１０）と、を含む、電気自動車またはハイブリッド自動車用の電気アセンブリ（１）。

【請求項13】

前記電子部品（４０）が、１つ以上のパワーエレクトロニクス部品、および／または１つ以上の容量性部品を含む、請求項１２に記載の電気アセンブリ（１）。

【請求項14】

インバータまたはＤＣ－ＤＣ電圧コンバータを形成する、請求項１２または１３に記載の電気アセンブリ（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気装置、特に車両用、特に電気自動車（「ＥＶｓ」）またはハイブリッド車（「ＨＥＶｓ」）の分野に関する。

【0002】

本発明は、特に、当該電気アセンブリの電子部品によって発生する熱を放散するために使用される冷却モジュールを含む電気アセンブリに関する。

【背景技術】

【0003】

電気自動車やハイブリッド車用のパワーエレクトロニクスユニット、例えばインバータは、パワーエレクトロニクス部品および容量性部品など、かなりの熱量を発生する電子部品を備えている。パワーエレクトロニクス部品の数は、インバータによって制御されるモータの相数（例えば３相）に対応し得る。

【0004】

パワーエレクトロニクスユニットの動作中、電子部品は発熱するため、最適な効率で動作させるために冷却する必要がある。電子部品を効果的に冷却することで、電子部品の寿命を延ばすことができる。このため、パワーエレクトロニクスユニットは、これらの電子部品によって発生する熱を放散するための冷却モジュールを含んでいる。

【0005】

これらの電子部品の形状や位置によっては、冷却モジュールの形状や構造が複雑となり、製造が困難な場合がある。このため、電子部品に適応するように、形状および構造の異なる複数の冷却片で構成された冷却モジュールが存在する。

【0006】

しかしながら、電子部品および冷却部品の組立および相互接続に問題がある。組立を実現するにはかなり複雑になり得る。

【0007】

そのため、従来の冷却装置に比べて、組立が簡単で、嵩張らず、安価で、軽量かつ強固な冷却モジュールが必要とされている。

【発明の概要】

【0008】

この結果を達成するために、本発明は、電気アセンブリの電子部品によって発生する熱を放散するように構成された冷却モジュールを形成するための冷却ユニットに関し、冷却ユニットは、第１の部分および第２の部分を含み、これらの各々は実質的に平行六面体の形状であり、それぞれの中空部を形成している。本発明による冷却ユニットは、
第１の部分および第２の部分は、冷却ユニットの接合ゾーンで交わり、第１の部分および第２の部分はそれぞれ、他方の部分に向けられる第１の外面を含み、当該第１の外面はそれぞれ、当該電子部品の１つ以上を受容することを意図された受容ゾーンを含み、
当該部分の少なくとも１つは、当該冷却ユニットとは別の当該冷却モジュールの別の部分に接続されるように構成された接続開口を含み、
冷却ユニットは、入口／出口部分と呼ばれる部分のうちの１つに形成された少なくとも１つのオリフィスを含み、オリフィスは当該部分の中空部に開口し、オリフィスは冷却モジュールの流体入口または流体出口として使用される、
という点で注目される。

【0009】

本発明による冷却ユニットは、単純かつ強固な構造を有する。これらは、冷却回路を形成するように製造（例えば、成形）および組立を行うことが容易である。

【0010】

特に、当該第１の外面は、互いに角度を形成している。

【0011】

特に、少なくとも１つの接続開口は、当該冷却モジュールの別の部分に密封状態で接続されるように構成される。

【0012】

有利には、第１の部分は、冷却ユニットの接合ゾーンから遠位にある第１の部分の端部に位置する接続開口を含んでいる。

【0013】

有利には、第２の部分は、その第１の外面に形成され、第２の部分の当該第１の外面の受容ゾーンとは異なるゾーンに位置する接続開口を含む。

【0014】

有利には、中空部は冷却流体の循環を可能にするように構成されている。

【0015】

一実施形態によれば、冷却ユニットの第１の部分と第２の部分との間の内角は、９０度に等しい。

【0016】

有利には、オリフィスは、入口／出口部分の第２の外面上に形成され、当該第２の外面は、入口／出口部分の当該第１の外面とは反対側にある。

【0017】

また、本発明は、冷却モジュールに関するものである。

【0018】

冷却モジュールは同一の冷却ユニットで構成されているため、冷却モジュールと電気アセンブリの製造の簡素化と、様々な電子部品への適応の両方を可能にしている。様々な形状や構造の冷却ピースを製造する必要もはや無い。

【0019】

冷却モジュールは、電気アセンブリの電子部品によって発生する熱を放散するように、電気自動車またはハイブリッド自動車の電気アセンブリに組み込まれ、それぞれ上記のような冷却ユニットを含んでいる。

【0020】

一実施形態によれば、冷却ユニットは、冷却流体を搬送するように構成された流体冷却回路を形成するように組み立てられている。

【0021】

有利には、
冷却装置の個数は２に等しく、
冷却ユニットのそれぞれについて、第１の部分は第１の接続開口を構成し、第２の部分は第２の接続開口を含み、
一方の冷却ユニットの第１の接続開口および第２の接続開口は、第２の接続開口および他方の冷却ユニットの第１の接続開口にそれぞれ密封状態で接続されている。

【0022】

一実施形態によれば、一方の冷却ユニットのオリフィス、および他方の冷却ユニットのオリフィスは、それぞれ冷却モジュールの流体入口および流体出口として使用される。

【0023】

有利には、冷却モジュールは、電子部品によって発生する熱を放散するために使用される冷却流体を含む。

【0024】

本発明はまた、電気自動車またはハイブリッド自動車用の電気アセンブリであって、上述したような電子部品と冷却モジュールとを含む電気アセンブリに関する。

【0025】

有利には、電子部品は、１つ以上のパワーエレクトロニクス部品、および／または、１つ以上の容量性部品を含む。

【0026】

一実施形態によれば、当該電気アセンブリは、インバータまたはＤＣ－ＤＣ電圧コンバータを形成する。
数値の表示

【0027】

本発明は、例示として与えられる以下の説明を読み、非限定的な例として与えられる以下の図を参照すると、よりよく理解されるであろうが、その中で、同様の対象には同一の参照が与えられている。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明の一実施形態による、組立前の冷却モジュールの図であり、冷却モジュールは、電気アセンブリに組み込まれることを意図している。

【図2】図２は、本発明の実施形態による、組立後の冷却モジュールを組み込んだ電気アセンブリの図である。

【図3】図３は、電気アセンブリの図であり、本発明の実施形態による冷却モジュールの冷却ユニットは、冷却流体の循環を示すように透明である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図面は、本発明を実施するために本発明を詳細に説明することに留意すべきであり、当然のことながら、必要に応じて、これらの図面が本発明をより良く定義するために役立ち得る。

【0030】

本発明は、電気自動車またはハイブリッド自動車に搭載されるように構成された電気アセンブリ１に組み込まれることを意図した冷却モジュール１０に関する。電気アセンブリ１は、例えば、パワーエレクトロニクスユニット、特にインバータまたはＤＣ－ＤＣ電圧コンバータである。

【0031】

図１および図２は、本発明の一実施形態に係る組立前および組立後の冷却モジュール１０を示す図である。図３は、電気アセンブリ１を示す図であり、冷却モジュール１０の冷却ユニットは、冷却流体６０の循環を示すように透明である。冷却流体６０は、例えば、水または液体グリコールである。

【0032】

電気アセンブリ１は、動作時に熱を発生する電子部品４０を含む。電子部品４０は、１つ以上のパワー電子部品、および／または、１つ以上の容量性部品を含む。例えば、電気アセンブリ１は、４つの電子部品４０を含み、そのうち１つは容量性部品であり、他の３つはインバータ１によって制御されるモータの３相のうちの１つにそれぞれ対応するパワーエレクトロニクス部品である。とはいえ、本発明は、電子部品４０の個数または電子部品４０の種類に関して限定されない。

【0033】

冷却モジュール１０は、冷却ユニットを含む。冷却ユニットを組み立てることで、冷却流体６０を搬送するように構成された流体冷却回路を形成することが可能となる。図１～図３に示す例では、冷却モジュール１０は、２つの冷却ユニット１０１ａ、１０１ｂを含む。本発明は、所望の冷却モジュール１０の形状および構造に応じて、より多くの冷却ユニットを含み得る。冷却モジュール１０が六角形の形状である別の実施形態では、冷却モジュール１０は、３つの冷却ユニットで構成される。

【0034】

特に、冷却モジュール１０の冷却ユニット１０１ａ、１０１ｂは、構造、動作、および、好ましくは材料、の点で同一である。冷却ユニット（１０１ａまたは１０１ｂ）は、好ましくは、AlSi12（Fe）型のアルミニウムなどの材料で構成される。あるいは、冷却ユニット（１０１ａまたは１０１ｂ）は、PA66 GF30タイプの充填プラスチック、またはインバータなどのパワーエレクトロニクスユニットでの使用に適した成形性および機械的健全性（mechanical integrity capacity）を有する他の任意の材料で構成することができる。冷却ユニットは、冷却流体６０の循環を可能にする中空構造を有する。

【0035】

冷却ユニットは、それぞれ、第１の部分２０と第２の部分３０とを含む。第１の部分２０および第２の部分３０はそれぞれ、実質的に平行六面体の形状の中空部を形成している。当該第１の部分および第２の部分３０はそれぞれ、他方の部分の外面にそれぞれ向けられた第１の外面２２、３２を有する。それぞれの当該第１の外面２２、３２はそれぞれ、１つ以上の電子部品４０を受容することを意図した受容ゾーンを含む。冷却ユニットは、電子部品４０を所定の位置に固定し保持するための保持支持体としても使用される。

【0036】

冷却ユニット（１０１ａまたは１０１ｂ）の第１の部分２０および第２の部分３０の少なくとも一方は、同じ冷却モジュール１０のうち当該冷却ユニットとは別の部分に密封状態で接続されるように構成された接続開口を含む。冷却モジュール１０の当該他方の部分は、当該冷却モジュール１０の別の冷却ユニットであってもよい。

【0037】

冷却ユニット（１０１ａまたは１０１ｂ）の第１の部分２０および第２の部分３０は、冷却モジュール１０の接合ゾーン５１で交わる。好ましくは、冷却ユニットの２つの部分２０、３０および接合ゾーン５１は、一体に形成される。特に、冷却ユニットの２つの部分２０と３０との間には、内角が形成される。一実施形態において、冷却ユニットの内角は、９０度に等しい。この場合、冷却ユニットはＬ字型である。なお、内角は、９０度より大きくても小さくてもよい。例えば、冷却モジュール１０が六角形の形状である別の実施形態では、各冷却ユニットの内角は１２０度である。

【0038】

一実施形態において、冷却モジュール１０の第１の部分２０は、第１の外面２２と、第１の外面２２とは反対側にある、特に平行な第２の外面２３と、（第１の）接続開口２５と、中空部とを含む。同様に、第２の部分３０は、第１の外面３２と、第１の外面３２とは反対側にある、特に平行な第２の外面３３と、（第２の）接続開口３５と、中空部とを含む。そして、２つの部分２０と３０との間の内角は、第１の外面２２と３２によって画定される。

【0039】

また、冷却ユニットは、（図１～図３の例で説明したように）第１の部分２０または（図では説明しない）第２の部分３０のいずれかに形成されたオリフィス５５を含む。オリフィス５５は、冷却モジュール１０の流体入口または流体出口として使用される。第１の部分２０の中空部または第２の部分３０の中空部に開口するオリフィス５５は、第１の部分２０の第２の外面２３、または第２の部分３０の第２の外面３３に形成されている。好ましくは、冷却ユニットとそのオリフィス５５は一体に形成される。

【0040】

上述したように、第１の外面２２、３２はそれぞれ、１つ以上の当該電子部品４０を受容することを意図した受容ゾーンを含む。より具体的には、１つ以上の電子部品４０はそれぞれ、第１の部分の第１の外面２２の受容ゾーンと接触する表面、または第２の部分の第１の外面３２のそれと接触する表面を含む。したがって、電子部品４０の動作時に発生する熱を、第１の外面２２、３２の受熱ゾーンとの接触により、また、冷却ユニット１０１ａまたは１０１ｂの中空部に循環する冷却流体６０により放散させることができる。

【0041】

冷却ユニットについて、第１の接続開口２５は、接合ゾーン５１から遠位となる第１の部分２０の端部に位置する。第２の接続開口３５は、第２の部分３０の端部に向かって位置する。好ましくは、第２の接続開口３５は、図１に示されるように、第１の外面３２に形成され、第１の外面３２の受容ゾーンとは異なるゾーンに位置する。

【0042】

一方の冷却ユニット（例えば「１０１ａ」）の第１の接続開口２５は、他方の冷却ユニット（例えば「１０１ｂ」）の第２の接続開口３５に密封状態で接続されるように構成されている。このようにして、冷却モジュール１０の密封された接合部５２が組立時に形成される。同様に、一方の冷却ユニット（例えば「１０１ａ」）の第２の接続開口３５は、他方の冷却ユニット（例えば「１０１ｂ」）の第１の接続開口２５に密封状態で接続されるように構成されている。したがって、図１および図２に示されるように、組立時に別の密封された接合部５２が形成される。冷却モジュール１０の密封された接合部５２は、別々の冷却ユニットで構成された冷却モジュール内で、冷却流体６０を漏洩させることなく循環させることが可能である。

【0043】

なお、試験および製造段階を容易にするために、冷却ユニットの組立前に、電子部品４０を冷却ユニットに搭載することができる。このようにして、電気的なサブアセンブリが形成される。例えば、冷却ユニット１０１ａおよびそこに搭載された電子部品４０は、電気サブアセンブリを形成し、冷却ユニット１０１ｂおよびそこに搭載された電子部品４０は、別の電気サブアセンブリを形成する。

【0044】

電気サブアセンブリは別々に試験することができるため、ライン終了時の不合格品に関わるコストを削減することが可能である。したがって、電気サブアセンブリを組み立てることで、電気アセンブリ１が形成される。

【0045】

冷却ユニットの組立（または電気サブアセンブリの組立）の後、冷却流体６０は、したがって、図２および図３で説明したように、冷却モジュール１０の流体入口（例えば、冷却ユニット１０１ａのオリフィス５５）から冷却モジュール１０の流体出口（例えば、冷却ユニット１０１ｂのオリフィス５５）に向かって冷却ユニット１０１ａおよび１０１ｂの中空部内で循環することができる。従来の冷却モジュールと比較して、このような冷却モジュール１０は、電子部品と冷却ユニットとの相互接続に関する問題をもはや有しない。

【0046】

したがって、本発明は多くの利点を有する。冷却ユニットは、単純かつ強固な構造を有する。冷却回路を形成するように製造（例えば成形）および組み立てることができる。冷却モジュールは、好ましくは同一の冷却ユニットで構成され、これにより、冷却モジュールおよび電気アセンブリの製造を簡略化することができるとともに、様々な電子部品に適合させることができる。このため、様々な形状や構造の冷却モジュール素子を製造する必要がない。

【0047】

本発明による冷却モジュール、また、冷却モジュールが組み込まれた電気アセンブリは、従来の冷却システムおよび電気アセンブリに比べて、嵩張らず、安価で、軽量かつ強固である。

【0048】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その精神に沿うあらゆる実施形態を包含するものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】