JP2005332879A - 電子ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 組立時の生産効率が向上した電子ユニットを提供する
【解決手段】 ケース２２のフランジ部２３よりも樹脂ケース２４の側壁上端を高くしており、樹脂ケース２４の上端に沿って構造体の側壁を沿わせて側壁のフランジ部４１とケース２２のフランジ部２３とを合せ面Ｓで合せることにより、位置決めが良好になされる。構造体４０側においても端子４６は側壁４４，４５との位置関係が固定されている。板状の端子４６と側壁４４，４５との相対位置関係は、樹脂ケース２４の側壁と板状の端子２６との間の相対位置関係に応じて定められている。したがって樹脂ケース２４に沿って構造体４０を被せると端子２６に対して端子４６の位置がボルト５２で接続するために好適な位置に自ずと設置される。したがって孔５０からボルト５２を接続することが容易となる。
【選択図】 図５

Description

この発明は、電子ユニットに関し、特に、内部に電子部品および電子回路を収容する電子ユニットに関する。

コンデンサ素子をコンデンサケース内に配置し、エポキシ樹脂等でこれらを充填するコンデンサが特開２００３−３３８４２３号公報（特許文献１）に開示されている。このコンデンサは、自動車用モータを駆動するインバータ回路の電圧平滑用に用いられるものである。
特開２００３−３３８４２３号公報 特開２００３−３３８４２４号公報 特開２００３−３３８４２５号公報

自動車用モータを駆動するインバータ回路の平滑用コンデンサは、高周波大電流、大容量化の要望を満たすために複数個のコンデンサ素子が金属バスバーにより並列接続され、この金属バスバーの一部分が外部と電気的接続を行なうための端子としてコンデンサユニットに設けられる。このようなコンデンサユニットやインバータ回路は重量も重く、コンデンサユニットをインバータ側に取付ける際に端子部の位置決めがずれてしまう場合があり、組立の能率がよくないという問題がある。

この発明の目的は、組立時の生産効率が向上した電子ユニットを提供することである。

この発明は、要約すると、電子ユニットであって、第１の側壁を有する第１のケースと、第１の側壁の内側に重ねてはめ込まれる第２の側壁を有する第２のケースと、第２のケースの内側に収容される電子部品と、第２の側壁との相対位置が固定され、電子部品に接続される第１の端子部とを備える。重ねてはめ込まれた状態において第２の側壁は、少なくとも一部が第１の側壁よりも突出する。

好ましくは、第１のケースは、第１の側壁に周縁が接続される第１の底部をさらに有し、第２のケースは、第２の側壁に周縁が接続され、第１の底部に重ねて配置される第２の底部をさらに有し、電子ユニットは、第２のケースに充填され電子部品と第１の端子部の位置を固定する充填部をさらに備える。

より好ましくは、第１のケースは、金属製であり、第２のケースは、絶縁性の樹脂製であり、充填部は、絶縁性の樹脂製である。

好ましくは、電子部品は、各々が第１、第２の電極を有する複数のコンデンサを含み、第１の端子部は、複数のコンデンサの第１の電極同士が共通に接続される第１の端子と、複数のコンデンサの第２の電極同士が共通に接続される第２の端子とを含む。

好ましくは、第１の側壁にはフランジ部が形成され、電子ユニットは、第１のケースの開口部を覆うように配置され、電子部品に電気的に接続される電気回路を収容する構造体をさらに備え、構造体は、第１の側壁のフランジ部と当接するフランジ部が形成され、かつ第２の側壁の外側に配置される第３の側壁と、第２の側壁と第２の端子部との相対位置に応じて第３の側壁との相対位置が定められ、電気回路と電気的に接続される第２の端子部とを含む。

より好ましくは、第１の端子部は、第１の孔が設けられた第１の板状端子を含み、第２の端子部は、第２の孔が設けられた第２の板状端子を含み、電子ユニットは、第１、第２の孔を用いて第１、第２の板状端子を接続するねじをさらに備える。

より好ましくは、電気回路は、バッテリの電圧を昇圧する昇圧部と、昇圧部の出力を受けてモータを駆動するインバータとを含み、電子部品は、昇圧部の出力電圧を安定化させるコンデンサを含む。

本発明によれば、第１のケースの内側に配置される第２のケースの側壁の突出部分によって第１のケースに対する構造体の取付け位置が位置決めされるので、電子ユニットの組立の能率が向上する。さらに、これにより端子部の位置も定まるため、端子部が位置ずれを起こすことがなくなり生産効率が向上する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付し説明は繰返さない。

図１は、本発明の電子ユニットが用いられる車両のモータ駆動系を説明するための概略回路図である。この車両には、例えば、電気自動車や、内燃機関であるエンジンと電気モータと動力源として併用するハイブリッド自動車等が該当する。

図１を参照して、この車両は、バッテリ２と、バッテリ２の出力電圧を昇圧してノードＮ１、Ｎ２間に出力する昇圧回路４と、昇圧回路４の出力ノードＮ１，Ｎ２間に接続され出力電圧を安定化させるコンデンサユニット６と、コンデンサユニット６によって安定化された昇圧回路４の出力を電源として受けて交流モータ１０を駆動するインバータ８とを含む。

図示しないが、交流モータ１０は、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相のコイルを含む。また、図示しないが、インバータ８は、モータ１０のコイルに流す電流を制御するＵ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アームを含んでおり、各アームは、ノードＮ１，Ｎ２間に直列に接続される２つのスイッチング素子を含む。インバータ８は、インテリジェントパワーモジュールであり、各スイッチング素子の駆動の制御や過電流の保護の制御を行なう電子回路等も含んでいる。

昇圧回路４は、バッテリ２の正極に一方端が接続されるコイル１２と、コイル１２の他方端とノードＮ１との間に接続されるＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）素子１４と、コイル１２の他方端とノードＮ２との間に接続されるＩＧＢＴ素子１６とを含む。なお、バッテリ２の負極はノードＮ２に接続されている。

図２は、図１のコンデンサユニット６の平面図である。

図３は、図２のコンデンサユニット６のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。

図４は、図２のコンデンサユニット６のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。

図２〜図４を参照して、コンデンサユニット６は、金属製のケース２２と、ケース２２の内側に収容される樹脂ケース２４と、樹脂ケース２４の内部に配置される複数のコンデンサ素子３０と、複数のコンデンサ素子３０と電気的に接続される板状の端子２６，２８とを含む。

コンデンサ素子３０は、たとえば耐圧性の高いフィルムコンデンサである。コンデンサ素子３０は、図示しない２本のバスバーの間に並列接続される。板状の端子２６，２８はこれら２本のバスバーの一部である。

金属製のケース２２は、例えば大量生産が可能なアルミダイカスト製である。金属製のケース２２により内部のコンデンサ素子は外部からの衝撃等から保護される。また、インバータ８や昇圧回路４と組み合わされたときにおいて、昇圧回路４やインバータ８から発生する電磁的ノイズを外部に漏洩させないためのシールドとしての効果も有する。

樹脂ケース２４は絶縁性および耐湿性が良好な樹脂でできており、その外側に配置される金属製のケース２２と内部のコンデンサ素子３０との絶縁を確実にし、また、コンデンサ素子３０を湿気から保護するために用いられている。さらに、コンデンサ素子３０の耐湿性をいっそう確保するために、樹脂ケース２４にはエポキシ樹脂等が充填される。

端子２６および２８は樹脂ケース２４に充填された樹脂部２５から上方に突出しており、各々の先端部分にボルト取付け用の孔が設けられている。

金属製のケース２２の側壁上部にはフランジ部２３が形成されている。樹脂ケース２４の側壁上端はフランジ部２３からさらに上方に突出している。樹脂ケース２４の側壁上端がフランジ部２３と一体となって、いわゆるインロー構造となっているので組立の効率が向上する。

図５は、本発明の電子ユニットの全体を組立てた状態を説明するための図である。

図５を参照して、金属製のケース２２の開口部を覆うようにインバータおよび昇圧装置を収容する構造体４０が配置される。構造体４０は金属製ケース２２のフランジ部２３に当接するフランジ部４１が形成された側壁４５を含む。側壁４５に対向する側壁４４の一部には孔５０が設けられている。

樹脂ケース２４の上端はフランジ部２３よりも上方に突出している。これを樹脂ケース２４の突出部分に沿って構造体４０を上から被せることによりフランジ部４１の位置決めを容易に行なうことができる。なお、図示しないが、フランジ部２３とフランジ部４１との間には、防水のためのＦＩＰＧ（Formed In Place Gasket：現場成形ガスケット）等のシール剤が挟まれている。ＦＩＰＧは、液状ガスケットとも呼ばれることがある。

本発明では、樹脂ケース２４によって突出部分を設けているので、重量がある構造体４０を被せるときに位置ずれを起こしてフランジ部４１が突出部分に当たってしまったとしてもフランジ部４１の接合する面に傷を付けにくい。したがって、その後正常に構造体４０を被せれば、シール剤による防水性能が良好に維持できる。

構造体４０はインバータおよび昇圧装置に電気的に接続される板状の端子４６を含む。端子４６の先端にはボルト挿入用の孔が設けられており、この孔には内ねじが切られている。孔５０からボルト５２を差込み、端子２６と端子４６とを締結する。なお、孔５０は防水性を確保するためボルト５２を締結した後に塞がれる。

図６は、樹脂ケースの高さがフランジ部と同じ場合の問題点を説明するための検討例である。

図６を参照して、金属製のケース１２２の内側に配置される樹脂ケース１２４の側壁上端の高さがフランジ部１２３と同じか、またはそれより低ければ、上から構造体を配置したときに位置決めが難しい。

まず、フランジ部１２３とフランジ部１４１の周囲をすべて突合せ状態に合せることが難しい。また、フランジ部１２３，１４１を合せたつもりでも、板状端子１２６，１２８に設けられたボルト孔と構造体側に設けられた板状端子１４６，１４８のボルト孔の位置がずれていることが考えられる。

車載用のモータ制御用のインテリジェントパワーモジュールやコンデンサは重量も重く、細かな位置合せを行なうためには力を要し生産性がよくない。端子のずれが生じた場合には、このようなある程度重量がある部材の位置を微調整しなければならず、微調整のために力を加えすぎれば反端方向にずれてしまう。

したがって、図６に示した検討例では、コンデンサ素子１３０に接続されている板状の端子１２６，１２８に設けられたボルト孔と構造体側に設けられた板状端子１４６，１４８のボルト孔の位置を合せることが難しくなる。

図７は、本発明の電子ユニットの良好な生産性を説明するための図である。

図５、図７を参照して、電子ユニットは小型化が要求されており全体の幅Ｗ１を小さく抑える必要がある。一方、コンデンサは体積が大きければ大きいほど大きな容量を確保できる。必要な容量を確保するためにはコンデンサを収容する樹脂ケース２４の内部の幅Ｗ２はあまり小さくすることができない。

また、図７のフランジ部の幅Ｗ３はケース内部に収容するコンデンサやインバータおよび昇圧装置などの電子装置を水分から守るため液状ガスケットが間に挟まれている。この液状ガスケットのシール効果を得るためには、一定値以上（例えば５ｍｍ程度）の幅Ｗ３を確保せねばならない。また図示していないが、フランジ部２３，４１にはケース２２と構造体４０とを締結させるためのボルト孔が設けられており、このためにもフランジ部の幅をあまり狭くすることができない。

したがって、ケース２２に位置決めのための突起を設けることは、フランジ部の幅Ｗ３が広くなってしまい結果として全体の幅Ｗ１が大きくなってしまうので望ましくない。

図７に示すように、本発明では、ケース２２のフランジ部２３よりも樹脂ケース２４の側壁上端を高くしており、樹脂ケース２４の上端に沿って構造体の側壁を沿わせて側壁のフランジ部４１とケース２２のフランジ部２３とを合せ面Ｓで合せることにより、位置決めが良好になされる。

好ましくは、構造体４０をコンデンサユニット６に被せることが容易となるように、樹脂ケースの厚みはフランジ部２３より突出した部分において両方に向かって外側の面が垂直よりも内側に向けて立上るように薄くなっていることが望ましい。

また図５に示すように、構造体４０側においても端子４６は側壁４４，４５との位置関係が固定されている。板状の端子４６と側壁４４，４５との相対位置関係は、樹脂ケース２４の側壁と板状の端子２６との間の相対位置関係に応じて定められている。樹脂ケース２４に沿って構造体４０を被せると端子２６に対して端子４６の位置がボルト５２で接続するために好適な位置に自ずと設置される。したがって、孔５０からボルト５２を接続することが容易となる。図５には図示していないが、図７の端子２８と端子４８の締結についても同様に好適な位置に自ずと設置され、ボルトで締結することが容易となる。

以上説明したように、本発明の実施の形態では、コンデンサ素子３０に接続されている板状端子２６，２８のボルト孔と構造体４０側に設けられている板状端子４６，４８のボルト孔とを良好に合すことができ電子ユニットの組立生産性を向上させることが可能となる。

また、本発明では、樹脂ケース２４によって突出部分を設けているので、重量がある構造体４０を被せるときに位置ずれを起こしてフランジ部４１が突出部分に当たってしまったとしても、フランジ部４１の接合する面に傷を付けにくい。したがって、その後正常に構造体４０を被せれば、シール剤による防水性能が良好に維持できる。

さらに、内側の樹脂ケース２４によって突出部分を設けインロー構造とすることで、フランジ隙間からの導電性の異物侵入があった場合でも、内部の電子部品と短絡しないですむ。

なお、本実施の形態では、樹脂ケース２４の側壁の上端部をすべて金属製のケース２２のフランジ部２３よりも高くした場合を一例として示したが、例えば樹脂ケース２４の側壁の一部のみをフランジ部２３よりも高くしても同様な効果が得られる。

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。

本発明の電子ユニットが用いられる車両のモータ駆動系を説明するための概略回路図である。 図１のコンデンサユニット６の平面図である。 図２のコンデンサユニット６のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。 図２のコンデンサユニット６のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。 本発明の電子ユニットの全体を組立てた状態を説明するための図である。 樹脂ケースの高さがフランジ部と同じ場合の問題点を説明するための検討例である。 本発明の電子ユニットの良好な生産性を説明するための図である。

符号の説明

２ バッテリ、４ 昇圧回路、６ コンデンサユニット、８ インバータ、１０ モータ、１２ コイル、１４，１６ ＩＧＢＴ素子、２２，１２２ ケース、２３，４１，１２３，１４１ フランジ部、２４，１２４ 樹脂ケース、２５ 樹脂部、２６，２８，４６，４８，１２６，１２８，１４６，１４８ 端子、３０，１３０ コンデンサ素子、４０ 構造体、４４，４５ 側壁、５０ 孔、５２ ボルト。

Claims (7)

1. 第１の側壁を有する第１のケースと、
   前記第１の側壁の内側に重ねてはめ込まれる第２の側壁を有する第２のケースと、
   前記第２のケースの内側に収容される電子部品と、
   前記第２の側壁との相対位置が固定され、前記電子部品に接続される第１の端子部とを備え、
   重ねてはめ込まれた状態において前記第２の側壁は、少なくとも一部が前記第１の側壁よりも突出する、電子ユニット。
2. 前記第１のケースは、
   前記第１の側壁に周縁が接続される第１の底部をさらに有し、
   前記第２のケースは、
   前記第２の側壁に周縁が接続され、第１の底部に重ねて配置される第２の底部をさらに有し、
   前記電子ユニットは、
   前記第２のケースに充填され前記電子部品と前記第１の端子部の位置を固定する充填部をさらに備える、請求項１に記載の電子ユニット。
3. 前記第１のケースは、金属製であり、
   前記第２のケースは、絶縁性の樹脂製であり、
   前記充填部は、絶縁性の樹脂製である、請求項２に記載の電子ユニット。
4. 前記電子部品は、
   各々が第１、第２の電極を有する複数のコンデンサを含み、
   前記第１の端子部は、
   前記複数のコンデンサの前記第１の電極同士が共通に接続される第１の端子と、
   前記複数のコンデンサの前記第２の電極同士が共通に接続される第２の端子とを含む、請求項１に記載の電子ユニット。
5. 前記第１の側壁にはフランジ部が形成され、
   前記電子ユニットは、
   前記第１のケースの開口部を覆うように配置され、前記電子部品に電気的に接続される電気回路を収容する構造体をさらに備え、
   前記構造体は、
   前記第１の側壁のフランジ部と当接するフランジ部が形成され、かつ前記第２の側壁の外側に配置される第３の側壁と、
   前記第２の側壁と前記第２の端子部との相対位置に応じて前記第３の側壁との相対位置が定められ、前記電気回路と電気的に接続される第２の端子部とを含む、請求項１に記載の電子ユニット。
6. 前記第１の端子部は、
   第１の孔が設けられた第１の板状端子を含み、
   前記第２の端子部は、
   第２の孔が設けられた第２の板状端子を含み、
   前記電子ユニットは、
   前記第１、第２の孔を用いて前記第１、第２の板状端子を接続するねじをさらに備える、請求項５に記載の電子ユニット。
7. 前記電気回路は、
   バッテリの電圧を昇圧する昇圧部と、
   前記昇圧部の出力を受けてモータを駆動するインバータとを含み、
   前記電子部品は、
   前記昇圧部の出力電圧を安定化させるコンデンサを含む、請求項５に記載の電子ユニット。

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