JP2004304903A - コンバータ及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースを大型化することなく容易な組立作業性を実現することのできるコンバータを提供する。
【解決手段】作業用開口部８０に直交して隣接する壁部に直流端子８３が立設されたコンバータケース５１と、収容時にコンバータ出力端子８６が作業用開口部８０に臨まされるコンバータ本体２６と、内部で直流端子８３とコンバータ出力端子８６とを連結するバスバー８７とを備えたＤＣ−ＤＣコンバータ２２であって、バスバー８７を、基部が直流端子８３に回動自在に軸着するアーム部８７ａと、アーム部８７ａの自由端側でコンバータ本体２６に対向してコンバータ出力端子８６に接続する端子接続部８７ｂとを有して構成する。アーム部８７ａの回動により、端子接続部８７ｂがコンバータケース５１内でコンバータ本体２６から回避する位置まで移動可能な構成とし、組立時にこれらの相互干渉を防止する。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバータ本体の端子がケース内部でバスバーを介して外部接続端子に接続されるコンバータ及びその組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両においては、モータジェネレータを用いた簡易ハイブリッドシステム、電動４輪駆動システム、電磁駆動弁、電動パワーステアリング、電動カーエアコン、電動ブレーキ、電動シャーシコントロール、フロントガラスの急速霜取り装置、シートヒータ等の各装備を高いクオリティで実現することを目的として、車載補機類の定格電圧を１４Ｖから４２Ｖへと昇圧化させることが検討されており、これに伴い、車載のバッテリ電圧を１２Ｖから３６Ｖへと昇圧化させることが検討されている。
【０００３】
このような補機類の昇圧化への移行期間には、補機類の変更に伴うコストの高騰を抑制するため、補機類の昇圧化は、当該昇圧化によってより多くのメリットを享受可能なものから段階的に導入されることが望ましい。この場合、補機類の昇圧化によって見込まれる最も大きなメリットの１つとして、高出力なモータジェネレータを用いて簡易ハイブリッドシステムを構築することで燃費向上等を実現することが考えられる。そこで、近年では、３６Ｖバッテリと１２Ｖバッテリとをともに搭載し、例えばモータジェネレータ、電磁クラッチ、及びオートマチックトランスミッション用の電動オイルポンプ等を３６Ｖバッテリで駆動するとともに、その他の補機類を１２Ｖバッテリで駆動する技術が提案され実用化されている。
【０００４】
ところで、上述のように３６Ｖバッテリと１２Ｖバッテリとを備えた車両においては、両バッテリを狭隘なエンジンルーム内に同時に搭載することが困難となる。また、車両にモータジェネレータを採用した場合には、インバータ装置を新たに搭載する必要がある。さらに、モータジェネレータによる発電電圧を降圧させて１２Ｖバッテリ等にも給電するためには、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の補機類を新たに搭載する必要がある。
【０００５】
これらに対処し、例えば非特許文献１には、３６Ｖバッテリ及び１２Ｖバッテリをラゲージルーム内に配設するとともに、各バッテリをラゲージルーム内に配設することでエンジンルーム内に確保されたスペースに、インバータ装置の下部にＤＣ−ＤＣコンバータが一体的に併設されたパワーコントロールユニットを配設する技術が開示されている。
【０００６】
ところで、この種のパワーコントロールユニットは、一般に、インバータ装置やＤＣ−ＤＣコンバータを構成するインバータ本体やコンバータ本体等をケース内に一体的に収容して要部が構成される。
【０００７】
また、この種のパワーコントロールユニット等において、ケースに対するコンバータ本体の組立方法としては、例えば、ケースに開口する作業用開口部から当該作業用開口部に入出力端子が臨まされるようコンバータ本体を収容し、作業用開口部を通じた作業によって、インバータ装置側から延出する電力線等をコンバータ本体の入力端子に接続するとともに、ケースの壁部に立設された外部接続端子をバスバーを介してコンバータ本体の出力端子に接続した後、ケースカバーによって作業用開口部を閉塞する方法が広く一般に知られている。
【０００８】
【非特許文献１】
トヨタ自動車株式会社編集「クラウン、クラウンマジェスタ、クラウンエステート新型車解説書」２００１年８月２０日発行、Ｐ０−２、Ｐ１−２〜１−７、Ｐ１−１２〜１−２１
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにコンバータ本体の出力端子と外部接続端子とをバスバーを介して接続する構成においては、作業用開口部に臨まされるコンバータ本体の面上に、比較的高い硬度を有するバスバーの端子接続部を対向させる必要があるため、ケースに対するコンバータ本体やバスバーの組付時にこれらが相互干渉される。従って、このような相互干渉を回避して組立作業性を向上するためには、ケース内に余分な作業用スペースを確保する必要があり、その分ケースの大型化等を招く虞がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ケースを大型化することなく容易な組立作業性を実現することのできるコンバータ及びその組立方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、作業用開口部に直交して隣接する壁部に外部接続端子が立設されたケースと、上記ケース内への収容時に端子が上記作業用開口部に臨まされるコンバータ本体と、上記ケース内部で上記外部接続端子と上記端子とを連結するバスバーとを備えたコンバータであって、上記バスバーは、基部が上記外部接続端子に回動自在に軸着されるアーム部と、上記アーム部の自由端側で上記コンバータ本体に対向されて上記端子に接続する端子接続部とを有し、上記端子接続部は、上記アーム部の回動によって、上記ケース内に配設された上記コンバータ本体から回避する位置まで移動可能であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、作業用開口部に直交して隣接する壁部に外部接続端子が立設されたケースと、上記ケース内への収容時に端子が上記作業用開口部に臨まされるコンバータ本体と、上記ケース内部で上記外部接続端子と上記端子とを連結するバスバーとを備えたコンバータの組立方法であって、上記バスバーを構成するアーム部の基部が回動自在に軸着された上記外部接続端子を上記ケースに装着する手順と、上記アーム部の自由端側で上記コンバータ本体に対向されて上記端子に接続する上記バスバーの端子接続部を、上記アーム部の回動によって、上記ケース内に設定された上記コンバータ本体の取付位置から回避させる手順と、上記コンバータ本体を上記ケース内に組み付ける手順と、上記バスバーの上記端子接続部を、上記アーム部の回動によって上記コンバータ本体の上記端子に対向させて接続する手順とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係わり、図１はエンジンルーム内の要部を示す平面図、図２はエンジン及びパワーコントロールユニットを示す正面図、図３は車載の電気回路の概略構成図、図４はパワーコントロールユニットの斜視図、図５はパワーコントロールユニットの要部を示す正面図、図６はコンバータケースの正面図、図７はパワーコントロールユニットの要部を一部破断して示す右側面図、図８はバスバーの動作説明図である。
【００１４】
図１において符号１は自動車等の車体を示す。本実施の形態において、車体１には、定格電圧が例えば４２Ｖに設定されたモータジェネレータ１０（後述する）や電動オイルポンプ（図示せず）等の各種４２Ｖ負荷と、定格電圧が例えば１４Ｖに設定されたランプバルブ（図示せず）やオーディオ機器（図示せず）等の各種１４Ｖ負荷とが搭載されている。そして、モータジェネレータ１０等の４２Ｖ負荷を搭載することにより、車体１にはアイドルストップ機能等を高いクオリティで実現可能な簡易ハイブリッドシステムが構築されている。
【００１５】
また、定格電圧の異なる各電気負荷にそれぞれ対応して給電を行うため、車体１には、図示しないラゲージルーム内に、３６Ｖバッテリ５と、１２Ｖバッテリ６とが搭載されている（図３参照）。
【００１６】
図１，２に示すように、モータジェネレータ１０は車体１前部のエンジンルーム２内でエンジン３に併設されており、モータジェネレータ１０のプーリ１１は、エアコン用コンプレッサ１２のプーリ１３等とともに、図示しないベルトを介してエンジン３のクランクプーリ３ａに連結されている。ここで、本実施の形態において、エンジン３は車体１に対して縦置き配置される水平対向エンジンであり、モータジェネレータ１０及びコンプレッサ１２は、インテークマニホルド３ｂの前方で、エンジン３の上部に固設されている。
【００１７】
また、エンジンルーム２内において、モータジェネレータ１０の側方（図１の例では、左側方）には、パワーコントロールユニット２０が配設されている。
【００１８】
図３に示すように、パワーコントロールユニット２０は、インバータ装置２１と、このインバータ装置２１に一体的に併設するＤＣ−ＤＣコンバータ２２とを有して構成されている。
【００１９】
インバータ装置２１は、インテリジェントパワーモジュール２３と、励磁回路２４と、モータコントローラ２５とを有し、これらがインバータケース５０（後で詳述する）内に一体的に収容されて要部が構成されている。
【００２０】
インテリジェントパワーモジュール２３は、モータジェネレータ１０内に配設されたステータコイル１５のＵ相、Ｖ相、及びＷ相に大容量のパワーケーブル（電源ケーブル）２７ａ〜２７ｃを介して外部接続されているとともに、３６Ｖバッテリ５に電力線３１ａ，３１ｂを介して外部接続され、モータジェネレータ１０と３６Ｖバッテリ５との間の交流／直流変換等を行うようになっている。
【００２１】
また、励磁回路２４は、モータジェネレータ１０内に配設されたロータコイル１６に電力線２８を介して外部接続され、ロータコイル１６に励磁電流を供給するようになっている。
【００２２】
また、モータコントローラ２５は、モータジェネレータ１０内に配設された回転センサ１７や温度センサ１８等にハーネス２９を介して接続されているとともに、図示しないアイドルストップ制御装置等にハーネス３０（図４参照）を介して外部接続され、各種入力信号に基づいて、インテリジェントパワーモジュール２３の位相制御や励磁回路２４の励磁電流制御等を行うようになっている。
【００２３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、コンバータ本体２６を有し、このコンバータ本体２６が、インバータケース５０に一体的に併設するコンバータケース５１（後で詳述する）内に収容されて要部が構成されている。
【００２４】
コンバータ本体２６は、３６Ｖの直流電圧を１２Ｖの直流電圧に降圧するためのもので、インバータケース５０の内部でインテリジェントパワーモジュール２３に接続されているとともに、電力線３２を介して１２Ｖバッテリ６に外部接続されている。
【００２５】
そして、このような構成によるパワーコントロールユニット２０は、アイドルストップ制御装置等からの信号に基づく制御を行うことで、モータジェネレータ１０を発電機或いはモータとして選択的に機能させる。すなわち、走行時等において、インバータ装置２１は、スイッチング制御等による充電圧及び発電量の調整を行うことでモータジェネレータ１０を発電機として機能させ、３６Ｖバッテリ５に対して電気エネルギーの充電を行う。また、インバータ装置２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を介して、１２Ｖバッテリ６に対しても電気エネルギーの充電を行う。その一方で、エンジン３のアイドルストップからの再始動時等において、インバータ装置２１は、３６Ｖバッテリ５からの給電制御を行うことでモータジェネレータ１０をモータとして機能させる。
【００２６】
次に、本実施の形態におけるパワーコントロールユニット２０の詳細な構造について説明する。
【００２７】
図１，４，５に示すように、インバータケース５０は、車幅方向に沿った偏平な略直方体形状をなす金属ケースで構成されている。このインバータケース５０の後側面には、上述のインテリジェントパワーモジュール２３、励磁回路２４、及びモータコントローラ２５等を内部に組み付けるための作業用開口部（図示せず）が開口されており、この作業用開口部はインバータケースカバー５５（図１参照）によって閉塞されている。
【００２８】
また、インバータケース５０の上面は各種外部接続端子を外部に露呈するための端子面として構成され、この端子面上には、三相の交流端子５６ａ〜５６ｃと、直流端子５７ａ，５７ｂとが配設されている。各交流端子５６ａ〜５６ｃは、インバータケース５０内部でインテリジェントパワーモジュール２３に接続されており、インバータケース５０外部で各パワーケーブル２７ａ〜２７ｃを介してモータジェネレータ１０に接続されるようになっている。一方、各直流端子５７ａ，５７ｂは、インバータケース５０内部でインテリジェントパワーモジュール２３に接続されており、インバータケース５０外部で各電力線３１ａ，３１ｂを介して３６Ｖバッテリ５に接続されるようになっている。さらに、インバータケース５０の端子面上には、インバータケース５０内部で励磁回路２４に接続する電力線２８やモータコントローラ２５に接続するハーネス２９，３０を外部に延出するためのガイド部材５８が設けられている。
【００２９】
図１，４，５に示すように、コンバータケース５１はインバータケース５０の前側面に接合されるもので、コンバータケース５１は、車幅方向に沿った偏平な略直方体形状をなす金属ケースで構成されている。なお、本実施の形態においては、偏平なインバータケース５０の側面（前側面）に偏平なコンバータケース５１を接合することにより、パワーコントロールユニット２０の外観形状を略直方体形状とすることができ、例えば１２Ｖバッテリのみを搭載する既存車両のバッテリトレイに載置可能な大きさに形成することができる。
【００３０】
図６に示すように、コンバータケース５１の前側面には、上述のコンバータ本体２６を内部に組み付けるための作業用開口部８０が開口されており、この作業用開口部８０は、例えば、内面に絶縁シート８２（図７参照）が貼付された板金製のコンバータケースカバー８１（図４，５参照）によって閉塞されている。
【００３１】
また、コンバータケース５１の上面は外部接続端子を外部に露呈するための端子面として構成され、この端子面上には、各交流端子５６ａ〜５６ｃに近接する位置に、直流端子８３が立設されている。すなわち、本実施の形態において、直流端子８３は、コンバータケース５１の作業用開口部８０に直交して隣接する壁部に立設されている。直流端子８３は、コンバータケース５１内部でコンバータ本体に接続されており、コンバータケース５１外部で電力線３２を介して１２Ｖバッテリ６に接続されるようになっている。
【００３２】
次に、コンバータケース５１内部の更なる具体的な構成について説明する。図６，７に示すように、コンバータ本体２６は樹脂製の扁平な略箱型形状の筐体８５内に図示しない各構成部材が一体的に収容されて構成されるもので、筐体８５の前面８５ａ上（すなわち、コンバータケース５１の作業用開口部８０に臨まされる面上）の上方寄りには、コンバータ出力端子８６が配設されている。このコンバータ出力端子８６は、直流端子８３に対し、車幅方向（作業用開口部８０の縁辺部に沿う方向）に所定距離離間した位置に配設されており、これらコンバータ出力端子８６と直流端子８３とはバスバー８７を介して接続されている。バスバー８７は、コンバータケース５１とコンバータ本体２６との間隙に沿って配設されるアーム部８７ａを有して構成され、このアーム部８７ａの基部は、直流端子８３に対して回動自在に軸着されている。また、アーム部８７ａの自由端側には筐体８５の前面８５ａに対向する端子接続部８７ｂが折曲形成によって設けられており、この端子接続部８７ｂがボルト締結によってコンバータ出力端子８６に固設されることにより、直流端子８３とコンバータ出力端子８６とが接続されている。
【００３３】
また、図６，７に示すように、筐体８５の前面８５ａ上の下方寄りにはコンバータ入力端子８８が配設されており、このコンバータ入力端子８８には、インバータケース５０内部から連通口８９を介して延設された電力線９０の端子接続部９０ａがボルト締結によって接続されている。
【００３４】
ここで、上述のようにコンバータ出力端子８６を直流端子８３に対してオフセットさせることでアーム部８７ａを比較的長尺に構成し、このように長尺なアーム部８７ａを直流端子８３を支点として回動自在に構成することにより、図６，８中に鎖線で示すように、バスバー８７は、アーム部８７ａの回動によって、端子接続部８７ｂを、コンバータ本体２６の前面８５ａから回避する位置まで移動可能な構成となっている。
【００３５】
そして、このようにバスバー８７の回動時に端子接続部８７ｂとコンバータ本体２６との相互干渉を防止可能とする構成により、コンバータケース５１とコンバータ本体２６との間に広大な作業用スペースを設けることなく、コンバータ本体２６の簡易な装脱作業が実現される。例えばコンバータ本体２６の装着時においては、以下の手順により、コンバータ本体２６の装着作業を効率的に行うことができる。すなわち、先ず、バスバー８７が一体に軸着された直流端子８３を、作業用開口部８０を通じて、コンバータケース５１の内側から装着する。次に、バスバー８７の端子接続部８７ｂをコンバータ本体２６の取り付け位置からの回避させた状態で、コンバータケース５１にコンバータ本体２６を組み付ける。その後、アーム部８７ａを回動させることにより、コンバータ本体２６のコンバータ出力端子８６にバスバー８７の端子接続部８７ｂを対向させ、ボルト締結によってこれらを接続する。さらに、電力線９０の端子接続部９０ａを、ボルト締結によって、コンバータ本体２６のコンバータ入力端子８８に接続する。なお、上述の手順と逆の手順により、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２のメンテナンス時等におけるコンバータ本体２６の取り外し作業も容易に行うことができる。
【００３６】
ここで、図示のように、コンバータ本体２６を構成する筐体８５の前面８５ａには、コンバータ出力端子８６及びコンバータ入力端子８８の周部に、複数の突起部９１が立設されている。そして、これら突起部９１によって、車両衝突等に、万が一コンバータケースカバー８１が変形された際にも、コンバータ入力端子８８とコンバータ出力端子８６とがコンバータケースカバー８１を介して短絡されることが防止される。また、コンバータ入力端子８８側の突起部９１は、コンバータ入力端子８８と端子接続部９０ａとの接続時等に、端子接続部９０ａの回転規制部材として機能する。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ケースを大型化することなく容易な組立作業性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンルーム内の要部を示す平面図
【図２】エンジン及びパワーコントロールユニットを示す正面図
【図３】車載の電気回路の概略構成図
【図４】パワーコントロールユニットの斜視図
【図５】パワーコントロールユニットの要部を示す正面図
【図６】コンバータケースの背面図
【図７】パワーコントロールユニットの要部を一部破断して示す右側面図
【図８】バスバーの動作説明図
【符号の説明】
２２ … ＤＣ−ＤＣコンバータ（コンバータ）
２６ … コンバータ本体
５１ … コンバータケース（ケース）
８０ … 作業用開口部
８３ … 直流端子（外部接続端子）
８６ … コンバータ出力端子（端子）
８７ … バスバー
８７ａ … アーム部
８７ｂ … 端子接続部

Claims (2)

1. 作業用開口部に直交して隣接する壁部に外部接続端子が立設されたケースと、上記ケース内への収容時に端子が上記作業用開口部に臨まされるコンバータ本体と、上記ケース内部で上記外部接続端子と上記端子とを連結するバスバーとを備えたコンバータであって、
   上記バスバーは、基部が上記外部接続端子に回動自在に軸着されるアーム部と、
   上記アーム部の自由端側で上記コンバータ本体に対向されて上記端子に接続する端子接続部とを有し、
   上記端子接続部は、上記アーム部の回動によって、上記ケース内に配設された上記コンバータ本体から回避する位置まで移動可能であることを特徴とするコンバータ。
2. 作業用開口部に直交して隣接する壁部に外部接続端子が立設されたケースと、上記ケース内への収容時に端子が上記作業用開口部に臨まされるコンバータ本体と、上記ケース内部で上記外部接続端子と上記端子とを連結するバスバーとを備えたコンバータの組立方法であって、
   上記バスバーを構成するアーム部の基部が回動自在に軸着された上記外部接続端子を上記ケースに装着する手順と、
   上記アーム部の自由端側で上記コンバータ本体に対向されて上記端子に接続する上記バスバーの端子接続部を、上記アーム部の回動によって、上記ケース内に設定された上記コンバータ本体の取付位置から回避させる手順と、
   上記コンバータ本体を上記ケース内に組み付ける手順と、
   上記バスバーの上記端子接続部を、上記アーム部の回動によって上記コンバータ本体の上記端子に対向させて接続する手順とを備えたことを特徴とするコンバータの組立方法。

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