JP2005102464A - 電源装置およびそれを搭載した自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンデンサの放熱性を高めた固定構造を有する電源装置およびこのような電源装置を搭載した自動車を提供する。
【解決手段】 電源ユニットを格納するためのＰＣＵケース３００を覆う様にＰＣＵアッパーカバー３１０が設けられ、ＰＣＵケース３００およびＰＣＵアッパーカバー３１０は、ネジ３２０，３２１によって固定される。ＰＣＵケース３００の内壁面には、コンデンサ２４０♯の胴に沿った形状を有するコンデンサ固定部３０５が一体的に成形される。ＰＣＵアッパーカバー３１０の一部領域には、コンデンサ２４０♯の胴に沿った形状を有するコンデンサ固定部３１５が設けられる。各コンデンサ２４０♯は、コンデンサ固定部３０５および３１５で挟みこまれることで固定される。この結果、各コンデンサ２４０♯からの放熱面積を増加させて、コンデンサの冷却性能を向上することができる。
【選択図】 図５

Description

この発明は、直流電圧平滑用のコンデンサを含む電源装置およびそれを搭載した自動車に関する。

電源装置において直流電圧の平滑用に設けられるコンデンサは、大容量を確保するために大型化する傾向にある。このような大容量のコンデンサを確実に固定するために、上ケースおよび下ケースでコンデンサを挟みこむようにする固定構造が提案されている（特開平１０−２６１５３９号公報）。
特開平１０−２６１５３９号公報 特開２００１−２３８５９号公報 特開２００１−３０７９５３号公報

しかしながら、特開平１０−２６１５３９号に開示された技術では、上ケースに設けられたリブは点接触でコンデンサを保持するため、コンデンサの熱が上ケースに伝わり難い。したがって、従来の固定構造では、放熱量が小さくコンデンサの冷却性があまり良くない。

コンデンサの発熱は、電荷の充放電によって生じるので、その発熱量は電圧のリップル量に依存する。このため、コンデンサの冷却性が悪いと、コンデンサの温度制約の面からリップルを抑制するためにコンデンサを大容量化する必要が生じてしまう。

特に、自動車では、居住性および積載性（収納力）を確保するために、電源装置の配置が制約を受ける傾向にあるので、温度制約面からのコンデンサの大容量化を避けるために、コンデンサの冷却性を高める必要性が生じる。

また、上ケースおよび下ケースでコンデンサを挟みこむようにする固定構造を備えた電源装置においては、これらのケースおよびコンデンサの接触状態を考慮すれば、各部位の寸法・形状を高精度化しなければ、十分な固定力が得られない可能性が高い。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コンデンサの放熱性を高めた固定構造を有する電源装置およびこのような電源装置を搭載した自動車を提供することである。

この発明の他の目的は、上ケースおよび下ケースでコンデンサを挟みこむようにする固定構造を備えた電源装置およびそれを備えた自動車において、各部材の寸法精度を高くしなくても固定力を安定化させることである。

この発明による自動車は、コンデンサを含む電源ユニットと、格納ケースと、格納カバーと、固定部材とを備える。格納ケースは、電源ユニットを格納するために設けられ、かつ、伝熱素材で形成される。格納ケースは、格納ケースを覆うために設けられる、かつ、伝熱素材で形成される。た格納カバーと、固定部材は、格納ケースおよび格納カバーを固定する。格納ケースの内壁面には、コンデンサを挟みこんで固定するための第１の固定部分が格納ケースと一体的に設けられ、格納カバーの一部には、コンデンサを挟みこんで固定するための第２の固定部分が一体的に設けられ、第１および第２の固定部分は、コンデンサの胴に沿った形状をそれぞれ有する。

好ましくは、コンデンサは円筒形状を有し、第１および第２の固定部分は、コンデンサの外径の曲率に応じた形状を有する。

また好ましくは、電源装置は、格納ケースの外壁側に配設された冷媒通路をさらに備える。

さらに好ましくは、冷媒通路は、内壁側に第１の固定部分が設けられた領域の外壁側に設けられる。

この発明の他の構成による電源装置は、コンデンサと、保持台と、固定用カバーと、固定部材と、緩衝部材とを備える。保持台には、コンデンサを保持するための、コンデンサの胴に沿った形状の凹状の保持部分が一体的に設けられる。固定用カバーには、コンデンサを保持部分との間で挟みこんで固定するための固定部分が一体的に設けられる。固定部材は、固定用カバーを保持台へ固定する。緩衝部材は、固定用カバーとコンデンサとの間に挟持され、固定用カバーよりも弾性係数の小さい材料で構成される。緩衝部材は、固定用カバーおよびコンデンサの間に押圧されて変形して、その変形量および弾性係数に応じた反発力を生じさせ、緩衝部材および固定用カバーは、反発力の方向と固定部材による固定力との方向とが平行となる領域で緩衝部材からの反発力が相対的に大きくなるように設計される。

好ましくは、緩衝部材および固定用カバーは、反発力の方向および固定力の方向が平行となる領域において、変形量が他の領域よりも大きくなるような形状を有する。

さらに好ましくは、緩衝部材は、コンデンサの外周方向に沿って一様の厚さで形成され、固定用カバーは、固定部材による取付け時におけるコンデンサとの隙間が、反発力の方向および固定力の方向が平行となる領域において、他の領域よりも小さくなるような形状で作製される。

あるいは、さらに好ましくは、固定用カバーは、固定部材による取付け時におけるコンデンサとの隙間が、コンデンサの外周方向に沿って一様となるような形状で作製され、緩衝部材は、反発力の方向および固定力の方向が平行となる領域において、他の部分よりも厚さが大きくなるような形状で作製される。

また好ましくは、緩衝部材は、複数の部分から構成され、複数の部分のうちの、固定部材による取付け時において反発力の方向および固定力の方向が平行となる領域に対応する１つは、他の部分よりも弾性係数が大きい。

特にこのような構成においては、保持部分は、コンデンサの胴の曲率半径よりも大きい曲率半径で形成される。

この発明による自動車は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の電源装置を備え、電源装置は、フロア下の領域に配置される。

この発明の他の構成による自動車は、請求項５から１０のいずれか１項に記載の電源装置を備え、固定部材による固定力の方向は、重力が作用する方向と一致する。

好ましくは、自動車は、二次電池で構成された直流電源と、少なくとも１つの車輪を駆動可能な交流モータとをさらに備える。電源装置は、直流電源によって供給される直流電圧および交流モータの駆動を駆動制御する交流電圧の間の電力変換を行なうインバータを含み、コンデンサは、インバータの入力側に設けられて、直流電圧を平滑化する。

この発明による電源装置は、コンデンサの胴に沿った形状を有する第１および第２の固定部分によって挟みこむことでコンデンサを固定するので、コンデンサと格納ケースおよび格納カバーとの接触面積が広くなる。したがって、コンデンサからの放熱面積を増加させて、コンデンサの冷却性能を向上することができる。特に、電源ユニットの格納に本来必要な格納ケースおよび格納カバーのみによって、コンデンサの放熱および固定のための新たな部材を用いることなく、簡易な構造でコンデンサを固定するとともに温度制約面からのコンデンサの大容量化を避けることができるので、装置の小型化に寄与できる。

さらに、格納ケースの外側に冷媒通路を設けることによって、コンデンサの冷却性能をさらに向上させることができる。

また、コンデンサを横向きに配置して胴部分を挟みこんで固定することにより、放熱面積の確保に加えて、自動車のフロア下領域等の高さ方向の制約が厳しい領域への配置に適した構造とすることができる。

この発明の他の構成による電源装置では、固定部材によって固定用カバーおよび保持台を固定する際に、固定用カバーおよびコンデンサの間に挟持されて変形した緩衝部材からの反発力によって、コンデンサが保持台の保持部分に押し付けられることにより固定される。さらに、緩衝部材および固定用カバーは、反発力の方向と固定部材による固定力との方向とが平行となる領域で緩衝部材からの反発力が相対的に大きくなるように設計されるので、当該領域においてコンデンサの押し付け力を最大とし、当該領域から離れるにつれて小さくなるようにすることができる。このように、剛性の高い固定用カバーの微小な撓みによる弾性力を利用するものではなく、低剛性の緩衝部材の変形を利用したコンデンサ固定構造であるので、各部品の寸法および形状精度をさほど高くすることなく、コンデンサを安定的に固定することが可能となる。

特に、３個以上の多数のコンデンサを並列配置する場合にも、各部品の寸法および形状精度をさほど高くすることなく、コンデンサ間での保持力のばらつきを抑制することができる。

なお、固定部材による取付け時における固定用カバーおよびコンデンサの隙間が、反発力の方向および固定力の方向が平行となる領域において、他の領域よりも小さくなるような形状で固定用カバー作製することにより、緩衝部材の構造および形状を単純化してその作製を容易とした上で、上記の効果を享受することができる。

また、反発力の方向および前記固定力の方向が平行となる領域において、他の部分よりも厚さが大きくなるような形状で緩衝部材を作製することにより、固定部材による取付け時におけるコンデンサおよび固定用カバーの隙間がコンデンサの外周方向に沿って一様となるような形状で固定用カバーを作製できる。したがって、固定用カバーの形状を単純化してその作製を容易とした上で、上記のコンデンサ固定構造を実現することができる。

あるいは、緩衝部材を複数の部分から構成し、かつ、当該複数の部分について、固定部材による取付け時において反発力の方向および固定力の方向が平行となる領域に対応する部分の弾性係数が他の部分の弾性係数よりも大きくなるように作製することによっても、固定部材による取付け時におけるコンデンサおよび固定用カバーの隙間がコンデンサの外周方向に沿って一様となるような形状で固定用カバーを作製できる。これにより、固定用カバーの形状を単純化してその作製を容易とした上で、上記のコンデンサ固定構造を実現することができる。

さらに、保持部分の曲率半径をコンデンサの胴の曲率半径よりも大きくし、かつ、緩衝部材からの反発力によって安定的にコンデンサを固定する構造とすることにより、コンデンサと保持台（保持部分）との接触面積が狭くなる。このため、円筒形状の電界コンデンサを用いる場合、表面の絶縁確保のために設けられるプラスチック被膜を省略して、保持台（保持部分）およびコンデンサの間に絶縁シートを用いることでコンデンサの絶縁を確保可能となる。これにより、コスト低減を図ることができる。

また、自動車への搭載時には、固定部材による固定力の方向と重力が作用する方向とを一致させることにより、最大振動が加わる方向と最大保持力を得られる方向とを一致させることができる。したがって、コンデンサの固定を安定化できるとともに、固定部材の選定（強度および径など）にマージンが生じるためコスト低減を図ることもできる。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明による電源装置を搭載した自動車の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略ブロック図である。

図１を参照して、この発明の実施の形態によるハイブリッド自動車１００は、バッテリ１０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、動力出力装置３０と、ディファレンシャルギア（ＤＧ：Differential Gear）４０と、前輪５０Ｌ，５０Ｒと、後輪６０Ｌ，６０
Ｒと、フロントシート７０Ｌ，７０Ｒと、リアシート８０とを備える。

「直流電源」であるバッテリ１０は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成り、直流電圧をＰＣＵ２０へ供給するとともに、ＰＣＵ２０からの直流電圧によって充電される。バッテリ１０は、リアシート８０の後方部に配置される。

動力出力装置３０は、ダッシュボード９０よりも前側のエンジンルームに配置される。ＰＣＵ２０は、動力出力装置３０と電気的に接続される。動力出力装置３０は、ＤＧ４０と連結される。

ＰＣＵ２０は、バッテリ１０からの直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータを駆動制御する。また、ＰＣＵ２０は、動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータが発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。すなわち、ＰＣＵ２０は、バッテリ１０によって供給される直流電力と、モータジェネレータを駆動制御する交流電力との間での電力変換を行なう「電源装置」に相当する。

動力出力装置３０は、エンジンおよび／またはモータジェネレータによる動力をＤＧ４０を介して前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達して前輪５０Ｌ，５０Ｒを駆動する。また、動力出力装置３０は、前輪５０Ｌ，５０Ｒの回転力によって発電し、その発電した電力をＰＣＵ２０へ供給する。このように、モータジェネレータＭ１は少なくとも１つの車輪を駆動可能な「交流モータ」としての役割を果たす。

ＤＧ４０は、動力出力装置３０からの動力を前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達するとともに、前輪５０Ｌ，５０Ｒの回転力を動力出力装置３０へ伝達する。

図２に示されるように、ＰＣＵ２０は、フロア下の領域９５に設けられる。このような限られた領域に配置されるため、ＰＣＵ２０は、なるべく小型化されることが望ましく、その構成部品についても小型化が要求される。特に、フロア下領域９５では、高さ方向Ｈでの配置制約が大きいので、ＰＣＵ２０についても、この点を考慮した設計とする必要がある。

図３は、図１に示されたＰＣＵ２０の主要部を示す電気回路図である。

図３を参照して、ＰＣＵ２０は、昇圧チョッパであるコンバータ２１０と、平滑コンデンサ２４０と、インバータ２５０とを含む。コンバータ２１０は、リアクトル素子２２０および昇圧モジュール２３０を有する。

昇圧モジュール２３０は、トランジスタＱ１，Ｑ２とダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。トランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ライン２０３とアースライン２０２との間に直列に接続される。トランジスタＱ１は、コレクタが電源ライン２０３に接続され、エミッタがトランジスタＱ２のコレクタに接続される。トランジスタＱ２のエミッタはアースライン２０２に接続される。また、各トランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。

リアクトル素子２２０は、一方端が電源ライン２０１に接続され、他方端がトランジスタＱ１とトランジスタＱ２との間、すなわち、トランジスタＱ１のエミッタとトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。平滑コンデンサ２４０は、電源ライン２０３とアースライン２０２との間に接続される。

インバータ２５０は、Ｕ相アーム２５３、Ｖ相アーム２５４およびＷ相アーム２５５からなる。Ｕ相アーム２５３、Ｖ相アーム２５４およびＷ相アーム２５５は、電源ライン２０３とアースライン２０２との間に並列に接続される。Ｕ相アーム２５３は、直列に接続されたトランジスタＱ３，Ｑ４からなり、Ｖ相アーム２５４は、直列に接続されたトランジスタＱ５，Ｑ６からなり、Ｗ相アーム２５５は、直列に接続されたトランジスタＱ７，Ｑ８からなる。また、各トランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、モータジェネレータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

コンバータ２１０は、電源ライン２０１とアースライン２０２との間にバッテリ１０から供給された直流電圧を受け、トランジスタＱ２がスイッチング制御されることにより直流電圧を昇圧して電源ライン２０３へ出力する。平滑コンデンサ２４０は、電源ライン２０３の直流電圧を平滑化してインバータ２５０へ供給する。インバータ２５０は、電源ライン２０３の直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭ１を駆動する。

また、インバータ２５０は、モータジェネレータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換して平滑コンデンサ２４０に供給する。平滑コンデンサ２４０は、モータジェネレータＭ１からの直流電圧を平滑化してコンバータ２１０へ供給する。コンバータ２１０は、平滑コンデンサ２４０からの直流電圧を降圧してバッテリ１０等へ供給する。

このように、ＰＣＵ２０は、バッテリ１０からの直流電圧を昇圧してモータジェネレータＭ１を駆動するとともに、モータジェネレータＭ１が発電した電力をバッテリ１０等へ供給する。

図４は、図１に示されたＰＣＵ（電源装置）の平面レイアウトの例を示す概略図である。

図４を参照して、ＰＣＵ２０を構成する「電源ユニット」に相当する、リアクトル素子２２０、昇圧モジュール２３０、平滑コンデンサ２４０およびインバータ２５０（パワーモジュール）は、「格納ケース」として設けられるＰＣＵケース３００内に格納される。さらに、図２に示した接続関係を実現するように、電源ライン２０１，２０３およびアースライン２０２が適宜配置される。

図５は、この発明によるコンデンサの固定構造を説明するための図４におけるＶ−Ｖ断面図である。

図５を参照して、ＰＣＵ２０の構成要素を格納するためのＰＣＵケース３００を覆う様にＰＣＵアッパーカバー３１０が設けられる。ＰＣＵケース３００およびＰＣＵアッパーカバー３１０は、「固定部材」の代表例として示されるネジ３２０，３２１によって固定される。

ＰＣＵケース３００の内壁面には、コンデンサ２４０♯の胴に沿った形状を有するコンデンサ固定部３０５が設けられる。ＰＣＵケース３００は、内壁面にコンデンサ固定部３０５が一体的に成形されるように、アルミ等の金属の鋳物として作製される。

ＰＣＵアッパーカバー３１０の一部領域には、コンデンサ２４０♯の胴に沿った形状を有するコンデンサ固定部３１５が設けられる。ＰＣＵアッパーカバー３１０は、コンデンサ固定部３１５が一体的に設けられるように、アルミ等の金属のプレス加工によって成形される。

各コンデンサ２４０♯は、コンデンサ固定部３０５および３１５で挟みこまれることで固定される。このように固定されたコンデンサ２４０♯を並列接続することで、図３に示した平滑コンデンサ２４０が構成される。

代表的には、各コンデンサ２４０♯は筒型（円筒形状）の電解コンデンサであり、コンデンサ固定部３０５および３１５は、コンデンサ２４０♯の円筒部分を挟みこむ。すなわち、コンデンサ固定部３０５および３１５は、当該円筒形状の外径曲率に応じた形状を有するように設計される。

このようなコンデンサの固定構造とすることにより、コンデンサ固定部３０５および３１５によって、各コンデンサ２４０♯の外面のうち、ＰＣＵケース３００およびＰＣＵアッパーカバー３１０に接触する面積が広くなる。このため、各コンデンサ２４０♯からの放熱面積を増加させて、コンデンサの冷却性能を向上することができる。

特に、ＰＣＵ２０の格納に本来必要なＰＣＵケース３００およびＰＣＵアッパーカバー３１０のみによって、コンデンサの放熱および固定のための新たな部材を用いることなく、各コンデンサ２４０♯を固定するとともに温度制約面からのコンデンサの大容量化を避けることができるので、装置の小型化に寄与できる。

また、各コンデンサ２４０＃を横向きに配置して胴部分を挟みこんで固定することにより、放熱面積の確保に加えて、図２に例示したフロア下領域９５等の高さ方向の制約が厳しい領域への配置に適した構造とすることができる。

さらに、ＰＣＵケースの外壁面の少なくとも一部には冷却フィン３３０が設けられ、冷却フィン３３０および他のケース等の平坦部３５０との間には、冷却水等の冷媒が流される冷媒通路３４０が形成される。図５に示すように、コンデンサ固定部３０５が設けられる領域の外壁側に冷媒通路３４０を設けることにより、コンデンサの冷却性能をさらに向上することができる。図示しないが、このような冷媒通路３４０は、図４に示された昇圧モジュール２３０およびインバータ２５０のトランジスタＱ１〜Ｑ８の冷却用にも設ける必要がある。

また、図６に示されるように、ＰＣＵ２０がエンジンルームに配置される場合には、ボンネット開放時に視認されることから、ＰＣＵアッパーカバーに意匠性が要求されることがある。このようなときには、ＰＣＵアッパーカバーには、所定の線画・文字やエンボス加工をデザインする必要が生じる。

図７には、ＰＣＵアッパーカバーに意匠性が要求されたときのコンデンサの固定構造が示される。

図７に示した構造では、ＰＣＵアッパーカバーが二重構造化され、平坦な表面部４５０を有するアッパーカバー３１１と、コンデンサ固定部３１５を含むアッパーカバー３１２とによって、ＰＣＵアッパーカバー３１４が構成される。すなわち、図５でのＰＣＵアッパーカバー３１０と同様に成形されたアッパーカバー３１２の上面に表面部４５０を有するアッパーカバー３１１が設けられる構造となる。

表面部４５０を有するアッパーカバー３１１は、ＰＣＵケース３００を覆う様に形成され、ネジ３２０，３２１によってＰＣＵケース３００と固定される。コンデンサ固定部３１５が形成されたアッパーカバー３１２は、端部４５２，４５４のスポット溶接によって、アッパーカバー３１１と固定される。

あるいは、アッパーカバー３１２およびＰＣＵケース３００をネジ３２０，３２１によって固定して、アッパーカバー３１２の上面にアッパーカバー３１１をスポット溶接によって固定する構造とすることも可能である。

図７のそれ以外の部分の構造は、図５に示した構造と同様であるので、詳細に説明は繰り返さない。

したがって、図７に示した構造においても、図５に示した構造と同様に各コンデンサ２４０♯からの放熱面積を増加させて、コンデンサの冷却性能を向上することができる。さらに、アッパーカバー３１１の平坦な表面部４５０に所望のデザインを行なうことができるので、ＰＣＵアッパーカバーに意匠性を持たせることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、コンデンサからの放熱性を重要視したコンデンサの固定構造を説明したが、実施の形態２においては、より強固な固定力を有するコンデンサの固定構造について説明する。

実施の形態１に従う構造の電源装置では、車両に搭載される電源ユニットを構成するコンデンサの保持構造において、ＰＣＵアッパーカバーのような金属製の格納カバーをＰＣＵケースのような金属性の格納ケースに固定するようにボルト締結して、円筒形状のコンデンサを格納カバーおよび格納ケースの間に挟み込んで保持する。

このような固定構造では、コンデンサは格納ケースからの押し付け力によって固定されるので、各部位の形状精度が重要となる。すなわち、格納カバーおよび格納ケースリテーナの形状およびコンデンサの直径寸法を高精度で確保しなければ、金属製の格納ケースの弾性係数が大きいため、わずかの撓みで大きな荷重差が生じることになる。

特に、並列配置された多数のコンデンサにこのような固定構造を適用する場合には、上記の寸法精度が確保されないと、多数のコンデンサのうちの特定の１個に保持力が集中したり、逆に保持力を十分に得られない場所が出たりして、その固定構造に問題が生じる。

この点について、特許文献２には、樹脂材料で形成されたスペーサ（緩衝材）を介して電界コンデンサを固定する構造が開示されている。しかしながら、このような構造では、当該緩衝材には硬質の樹脂材料を用いざるを得ないことから、スペーサの厚み精度（寸法精度）についても同様に高精度にしなければ、満足のいく保持構造が実現されない可能性がある。そこで、実施の形態２においては、各部位の寸法精度をそれほど高精度としなくても、振動に対して安定的にコンデンサを固定可能な構造を有する電源装置の構成について説明する。

図８は、この発明の実施の形態２に従う電源装置でのコンデンサの固定構造を説明する図である。図８は、図５および図７と同様に示された、電源装置における断面図である。

図８を参照して、コンデンサ２４０♯を保持するためのコンデンサ保持台４００の一部領域には、コンデンサ２４０♯の胴に沿った形状を有するコンデンサ保持部４０５が一体的に設けられている。

「保持台」に相当するコンデンサ保持台４００は、実施の形態１と同様に、ＰＣＵケース３００で構成可能である。また図示は省略しているが、コンデンサ保持台４００のコンデンサ２４０♯の配置部分に対応させて、図５および図７に示したＰＣＵケース３００と同様に、冷却水等の冷媒を流せる冷媒通路を設けてもよい。

「保持部分」に相当するコンデンサ保持部４０５は、コンデンサ２４０♯の円筒形状の外形曲率半径よりもやや大きい曲率半径を有するように構成される。

一方、コンデンサ固定カバー４１０には、コンデンサ２４０♯の胴に応じた形状を有するコンデンサ固定部４１５が一体的に設けられる。なお、「固定部分」に相当するコンデンサ固定部４１５の設計の詳細については、後程説明する。

「固定用カバー」に相当するコンデンサ固定カバー４１０は、実施の形態１と同様に、金属製のＰＣＵアッパーカバー３１０で構成可能である。すなわち、コンデンサ固定部４１５は、を金属のプレス加工によりコンデンサ固定カバー４１０に一体的に成形される。

コンデンサ固定カバー４１０は、代表的にはボルトで構成される固定部材３２２，３２３によってコンデンサ保持台４００へ固定される。固定部材３２２，３２３による固定力は、ボルト軸３２５に沿った方向となる。これにより、各コンデンサ２４０♯は、対応のコンデンサ保持部４０５およびコンデンサ固定部４１５の間に挟持される。

さらに、実施の形態２による固定構造においては、コンデンサ固定カバー４１０およびコンデンサ２４０♯の間には、「緩衝部材」であるスペーサ４６０が挿入され挟持される。

スペーサ４６０は、少なくともコンデンサ固定カバー４１０よりも弾性係数の小さい、すなわち低剛性の材料で形成される。代表的には、コンデンサ固定カバー４１０がアルミプレス等で金属によって形成されるのに対して、スペーサ４６０は、加硫ゴム等のエラストマ質の部材で構成される。

図９は、図８に示したスペーサの挿入前の初期状態における形状を示す図である。

図９を参照して、スペーサ４６０は、挿入前の初期状態において、一定の厚みｇ０を有する。すなわち、スペーサ４６０は、コンデンサ固定構造への取付時において、コンデンサ２４０♯の外周（円周）方向に沿って均等の厚みを有している。

再び図８を参照して、図９に示したスペーサ４６０は、コンデンサ固定カバー４１０とコンデンサ２４０♯との間に、固定部材３２２，３２３による固定力によって押圧されて変形するように挟持される。これにより、固定構造への装着時に、スペーサ４６０には、押圧による変形量およびその弾性係数に応じた反発力が生じる。このような反発力は、コンデンサ２４０♯の外周（円周）上において、法線方向に作用する。

コンデンサ２４０♯は、スペーサ４６０からの反発力によってコンデンサ保持台４００に押さえ付けられることで固定される。

図８に示されるように、固定部材３２２，３２３による固定力の方向、すなわちボルト軸３２５と平行で、かつ、コンデンサ２４０♯の中心を通るコンデンサ保持力線Ｓを定義する。コンデンサ固定部４１５の形状は、コンデンサ固定カバー４１０とコンデンサ２４０♯との間の隙間が、固定構造への装着時にコンデンサ２４０♯の外周に沿って変化するように作製される。具体的には、コンデンサ保持力線上の頂上部分でｇ１となり、その両隣部分でそれよりも大きいｇ２（ｇ２＞ｇ１）となるように作製される。すなわち、ｇ０、ｇ１、ｇ２の間には、ｇ０＞ｇ２＞ｇ１の関係が成立する。

均等厚で作製されたスペーサ４６０は、固定構造への装着時に、コンデンサ固定カバー４１０およびコンデンサ２４０♯の間の隙間に応じた変形量を有するので、隙間ｇ１に対応する領域でのスペーサ４６０からの反発力は、隙間ｇ２に対応する領域よりも大きくなる。この結果、コンデンサ保持力線Ｓとスペーサ４６０からの反発力との方向が一致する、すなわち固定部材による固定力とスペーサ４６０からの反発力とが平行となる頂上部分で、最大の押し付け荷重を得ることができる。

このような構造とすることにより、コンデンサ２４０♯の上面が受ける圧力は、コンデンサ保持力線Ｓ上を含む頂上部付近で最大となり、コンデンサ保持力線Ｓから離れるにつれて小さくなる。このため、コンデンサ保持力線Ｓ上で最大荷重を得ることができるとともに、コンデンサ保持力線Ｓ上と直角方向の振動に対しても、隙間ｇ２に対応する領域での斜め方向に作用する圧力により、コンデンサ２４０♯をコンデンサ保持台４００に対し安定的に保持することが可能となる。

このように、コンデンサ２４０♯の保持力が剛性の高いコンデンサ固定カバー４１０の微小な撓みによる弾性力を利用するものではなく、低剛性のスペーサ４６０の変形を利用するものなので、実施の形態２に従う固定構造によれば、各部品の寸法および形状精度をさほど高くする必要はない。

すなわち、スペーサ４６０が低剛性であるがゆえに、コンデンサ固定カバー４１０およびコンデンサ２４０♯の隙間ｇ１，ｇ２の値がコンデンサごとに多少ばらついても、保持荷重のばらつきを抑制することができる。このため、３個以上の多数のコンデンサを並列配置する場合にも、コンデンサ間での保持力のばらつきを抑制することができる。

なお、スペーサ４６０の劣化については、使用環境や温度、必要保持力から劣化の少ない材質を選択すればよい。このような選択については一般的な設計手法として当業者の間では確立されている。

特に、実施の形態２に従う固定構造によれば、電源装置の車両搭載時に最も大きな振動を受ける車両上下方向（重力作用方向）を図８に示したボルト軸方向（コンデンサ保持力線Ｓ方向）に合致させることで、最大振動が加わる方向と、最大保持力を得られる方向とを一致させることができる。このように、固定部材であるボルトの締付け力をコンデンサ保持力に有効に利用できるので、ボルト選定の際に強度および径の小さいものを選ぶことが可能となる。これにより、コスト低減効果がもたらされる。

さらに、コンデンサ２４０♯には、一般的に円筒形状の電界コンデンサが用いられるが、電界コンデンサの表面には、円筒形状の金属被覆ケースが用いられる。したがって、当該コンデンサをハイブリッド自動車用の電源装置（ＰＣＵ）に用いる場合には、コンデンサの印加電圧が２００〜５００Ｖと高電圧であることから、高電圧のプラス側およびマイナス側ともに車体から絶縁する必要がある。一方、コンデンサの金属被覆ケースはマイナス電位を帯びる構造となっているため、コンデンサと車体とを絶縁するために、電界コンデンサの表面をさらに絶縁する必要がある。従来の固定構造では、コンデンサ保持台４００とコンデンサ２４０♯の接触面積が比較的広くなるため、コンデンサ表面全体をプラスチック被膜で覆う必要があった。

これに対して、実施の形態２に従う固定構造によれば、コンデンサ保持部４０５の曲率半径をコンデンサ２４０♯の外形曲率半径よりも大きくし、かつ、スペーサ４６０からの反発力によって安定的に固定する構造としているので、コンデンサ保持台４００とコンデンサ２４０♯の接触面積が狭くなる。このため、コンデンサ保持台４００およびコンデンサ２４０♯の間に絶縁シートを用いることでコンデンサの絶縁を確保可能となるので、コンデンサの外周全体にプラスチック被膜を設ける必要がなくなり、コスト低減を図ることができる。

（実施の形態２の変形例）
実施の形態２と同様の固定構造は、以下に説明するように、コンデンサ固定カバー４１０の形状を単純化しても実現することができる。

図１０は、この発明の実施の形態２の変形例に従う電源装置でのコンデンサの固定構造を説明する図である。図１０は、図８と同様に示された、電源装置における断面図である。

図１０を参照して、実施の形態２の変形例においては、コンデンサ固定カバー４１０のコンデンサ固定部４１５♯において、コンデンサ固定カバー４１０およびコンデンサ２４０♯の間の隙間は、コンデンサ２４０♯の外周に沿って一定値ｇ１となるような形状で作成される。すなわち、コンデンサ固定部４１５♯は、一様なコンデンサ２４０♯の外形曲率と同様の円弧で構成される。

図１１は、実施の形態２の変形例に従うコンデンサの固定構造に用いられるスペーサの第１の例を示す図である。

図１１を参照して、実施の形態２の変形例によるスペーサ４７０は、その中央部分、す
なわち固定構造への装着時における、コンデンサ保持力線Ｓ上を含む頂上部付近で厚みが最大となり、周辺部にいくに従ってその厚みが薄くなるような形状で作製される。なお、スペーサ４７０では、中央部分での最大厚みがｇ０であり、最端部での最小厚みがｇ３であるものとする。

このスペーサ４７０は、図１０に示されるように、コンデンサ固定カバー４１０とコンデンサ２４０♯との間の均等な隙間ｇ１に挟まれると、押圧されて変形する。すなわち、スペーサ４７０の厚みｇ０，ｇ３と隙間ｇ１との間には、ｇ０＞ｇ３＞ｇ１の関係が成立する。この関係式より、固定構造への装着時におけるスペーサ４７０の変形量は、厚い部分で相対的に大きくなり、薄い部分で相対的に小さくなる。

したがって、スペーサ４７０からの反発力によってコンデンサ２４０♯の上面が受ける圧力は、実施の形態２による固定構造と同様の分布となる。すなわち、図１１に示すような形状のスペーサを用いることにより、コンデンサ固定カバーの形状を単純化して作製を容易にしても、実施の形態２による固定構造と同様の効果を享受することができる。

実施の形態２の変形例に従うコンデンサの固定構造では、図１２に示されるようなスペーサ４８０を、スペーサ４７０に代えて用いることもできる。

図１２を参照して、スペーサ４８０は、弾性係数の異なる複数の部分４８１，４８２，４８３から構成される。これらの部分４８１，４８２，４８３は、各々均一の厚みｇ０を有する。

スペーサ４８０では、その中央部分、すなわち固定構造への装着時における、コンデンサ保持力線Ｓ上を含む頂上部付近に対応する部分４８１は、両端の部分４８２および４８３よりも弾性係数の大きい、すなわち硬度の高い部材で構成される。このようなスペーサ４８０は、たとえば弾性係数の異なる複数の部材を接着することで形成することができる。

スペーサ４８０を実施の形態２の変形例に従うコンデンサの固定構造に適用すると、スペーサ４８０の変形量は各部位で一定となるものの、生じる反発力は、弾性係数の高い部分で相対的に大きくなり、弾性係数の低い部分で相対的に小さくなる。

したがって、スペーサ４８０からの反発力によってコンデンサ２４０♯の上面が受ける圧力は、実施の形態２による固定構造と同様の分布となる。すなわち、図１２に示すような形状のスペーサ４８０を用いることによっても、コンデンサ固定カバーの形状を単純化して作製を容易として、実施の形態２による固定構造と同様の効果を享受することができる。

なお、この実施の形態では、インバータの入力電圧を平滑化するコンデンサを代表的に例示して、その固定構造について説明した。しかしながら、この発明の適用はこのような場合に限定されるものではなく、固定する必要があるコンデンサについて共通に、この発明による固定構造を適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明による電源装置を搭載した自動車の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略ブロック図である。 図１に示されたＰＣＵ（電源装置）の配置領域を示す概念図である。 図１に示されたＰＣＵ（電源装置）の主要部を示す電気回路図である。 図１に示されたＰＣＵ（電源装置）の平面レイアウトの例を示す概略図である。 コンデンサの固定構造を説明するための図４におけるＶ−Ｖ断面図である。 この発明による自動車における電源装置の他の配置例を示す概略ブロック図である。 図６に示された自動車におけるコンデンサの固定構造を説明する図である。 この発明の実施の形態２に従う電源装置でのコンデンサの固定構造を説明する図である。 図８に示したスペーサの挿入前の初期状態における形状を示す図である。 この発明の実施の形態２の変形例に従う電源装置でのコンデンサの固定構造を説明する図である。 実施の形態２の変形例に従うコンデンサの固定構造に用いられるスペーサの第１の例を示す図である。 実施の形態２の変形例に従うコンデンサの固定構造に用いられるスペーサの第２の例を示す図である。

符号の説明

５０Ｌ，５０Ｒ 前輪、６０Ｌ，６０Ｒ 後輪、７０Ｌ，７０Ｒ フロントシート、８０ リアシート、９５ フロア下領域、１００ ハイブリッド自動車、２０１，２０３ 電源ライン、２０２ アースライン、２１０ コンバータ、２２０ リアクトル素子、２３０ 昇圧モジュール、２４０ 平滑コンデンサ、２４０♯ コンデンサ、２５０ インバータ、３００ ＰＣＵケース、３０５，３１５ コンデンサ固定部、３１０ ＰＣＵアッパーカバー、３１１，３１２ アッパーカバー、３２０，３２１ ネジ、３２２，３２３ 固定部材、３２５ ボルト軸、３３０ 冷却フィン、３４０ 冷媒通路、３５０ 平坦部、Ｑ１〜Ｑ８ トランジスタ、４００ コンデンサ保持台、４０５ コンデンサ保持部、４１０ コンデンサ固定カバー、４１５ コンデンサ固定部、４６０，４７０，４８０ スペーサ、ｇ０，ｇ３ 厚み（スペーサ）、ｇ１，ｇ２ 隙間（保持カバーおよびコンデンサ間）、Ｓ コンデンサ保持力線。

Claims (13)

1. コンデンサを含む電源ユニットと、
   前記電源ユニットを格納するための、伝熱素材で形成された格納ケースと、
   前記格納ケースを覆うための、伝熱素材で形成された格納カバーと、
   前記格納ケースおよび前記格納カバーを固定する固定部材とを備え、
   前記格納ケースの内壁面には、前記コンデンサを挟みこんで固定するための第１の固定部分が前記格納ケースと一体的に設けられ、
   前記格納カバーの一部には、前記コンデンサを挟みこんで固定するための第２の固定部分が一体的に設けられ、
   前記第１および第２の固定部分は、前記コンデンサの胴に沿った形状をそれぞれ有する、電源装置。
2. 前記コンデンサは円筒形状を有し、
   前記第１および第２の固定部分は、前記コンデンサの外径の曲率に応じた形状を有する、請求項１記載の電源装置。
3. 前記格納ケースの外壁側に配設された冷媒通路をさらに備える、請求項１に記載の電源装置。
4. 前記冷媒通路は、内壁側に前記第１の固定部分が設けられた領域の外壁側に設けられる、請求項３に記載の電源装置。
5. コンデンサと、
   前記コンデンサを保持するための、前記コンデンサの胴に沿った形状の凹状の保持部分が一体的に設けられた保持台と、
   前記コンデンサを前記保持部分との間で挟みこんで固定するための固定部分が一体的に設けられた固定用カバーと、
   前記固定用カバーを前記保持台へ固定する固定部材と、
   前記固定用カバーと前記コンデンサとの間に挟持され、前記固定用カバーよりも弾性係数の小さい材料で構成された緩衝部材とを備え、
   前記緩衝部材は、前記固定用カバーおよび前記コンデンサの間に押圧されて変形して、その変形量および前記弾性係数に応じた反発力を生じさせ、
   前記緩衝部材および前記固定用カバーは、前記反発力の方向と前記固定部材による固定力との方向とが平行となる領域で前記緩衝部材からの反発力が相対的に大きくなるように設計される、電源装置。
6. 前記緩衝部材および前記固定用カバーは、前記反発力の方向および前記固定力の方向が平行となる領域において、前記変形量が他の領域よりも大きくなるような形状を有する、請求項５に記載の電源装置。
7. 前記緩衝部材は、前記コンデンサの外周方向に沿って一様の厚さで形成され、
   前記固定用カバーは、前記固定部材による取付け時における前記コンデンサとの隙間が、前記反発力の方向および前記固定力の方向が平行となる領域において、他の領域よりも小さくなるような形状で作製される、請求項６に記載の電源装置。
8. 前記固定用カバーは、前記固定部材による取付け時における前記コンデンサとの隙間が、前記コンデンサの外周方向に沿って一様となるような形状で作製され、
   前記緩衝部材は、前記反発力の方向および前記固定力の方向が平行となる領域において、他の部分よりも厚さが大きくなるような形状で作製される、請求項６に記載の電源装置。
9. 前記緩衝部材は、複数の部分から構成され、
   前記複数の部分のうちの、前記固定部材による取付け時において前記反発力の方向および前記固定力の方向が平行となる領域に対応する１つは、他の部分よりも弾性係数が大きい、請求項５に記載の電源装置。
10. 前記保持台に設けられた前記保持部分は、前記コンデンサの胴の曲率半径よりも大きい曲率半径で形成される、請求項５から９のいずれか１項に記載の電源装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の電源装置を備え、
    前記電源装置は、フロア下の領域に配置される、自動車。
12. 請求項５から１０のいずれか１項に記載の電源装置を備え、
    前記固定部材による固定力の方向は、重力が作用する方向と一致する、自動車。
13. 二次電池で構成された直流電源と、
    少なくとも１つの車輪を駆動可能な交流モータとをさらに備え、
    前記電源装置は、前記直流電源によって供給される直流電圧および前記交流モータの駆動を駆動制御する交流電圧の間の電力変換を行なうインバータを含み、
    前記コンデンサは、前記インバータの入力側に設けられて、前記直流電圧を平滑化する、請求項１１または１２に記載の自動車。

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