JP2005341693A

JP2005341693A - 電力制御ユニットおよびこれのユニットケース

Info

Publication number: JP2005341693A
Application number: JP2004155982A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kaneko; 正明金子
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: JP4552513B2

Abstract

【課題】ユニットをより小型化すると共に部品の組付性を向上させる。
【解決手段】ヒートシンク部３５の鉛直上側にインバータ５０ａを配置する共に鉛直下側にＤＣ／ＤＣコンバータ６０を配置し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の底面とコンデンサ収納部３６ａの底面とが略水平に位置するようにする。コンデンサ収納部３６ａにコンデンサ４０ａを縦置きに配置し、コンデンサ４０ａの接続端子とインバータ５０ａの入力端子とが略水平に位置するようバスバー７０により接続する。こうすることにより、平面方向のスペースを小さくすると共にコンデンサ４０ａの縦置きによる高さ方向への影響を小さくして全体を小型化することができ、バスバー７０により接続する際の組付性を向上させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電力制御ユニットおよびこれのユニットケースに関し、詳しくは、直流電力を平滑化するコンデンサと該コンデンサにより平滑化された直流電力を入力する入力端子が上面に配置された第１の電力変換装置と第２の電力変換装置とを備える電力制御ユニットおよびこうした電力制御ユニットのユニットケースに関する。

従来、この種の電力制御ユニットとしては、インバータ部（スイッチングモジュール）の鉛直上方の空間に平滑コンデンサを配置するインバータ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、インバータ部と平滑コンデンサとを接続する入力導体板を折り曲げて接合することにより平滑コンデンサの立体的な配置を実現し、平面方向の省スペース化を図っている。
特開平９−３０８２６５号公報

しかしながら、上述のインバータ装置では、平面方向の省スペース化を図ることができるものの、高さ方向には大きなスペースを取ってしまうから、高さ方向のスペースに制約がある場合（例えば、車両の床下に搭載する場合など）には採用することが難しい。また、インバータ部と平滑コンデンサとを接続する入力導体板を折り曲げて接合しなければならないなど、インバータ部と平滑コンデンサとの接続部分が複雑になってしまう。さらに、こうしたユニットにおいてスイッチングモジュールなどの発熱部品の数が増大すると、より効率的に冷却を行なうことが望ましい。

本発明の電力制御ユニットおよびこれのユニットケースは、ユニットをより小型化することを目的の一つとする。また、本発明の電力制御ユニットおよびこれのユニットケースは、部品の組付性を向上させることを目的の一つとする。さらに、本発明の電力制御ユニットおよびこれのユニットケースは、冷却効率を向上させることを目的の一つとする。

本発明の電力制御ユニットおよびこれのユニットケースは、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電力制御ユニットは、
直流電力を平滑化するコンデンサと、該コンデンサにより平滑化された直流電力を入力する入力端子が上面に配置された第１の電力変換装置と、第２の電力変換装置とを備える電力制御ユニットであって、
前記第１の電力変換装置および前記第２の電力変換装置を冷却するヒートシンク部の鉛直上側に該第１の電力変換装置を配置すると共に該ヒートシンク部の鉛直下側に該第２の電力変換装置を配置し、前記第１の電力変換装置の入力端子と前記コンデンサの接続端子とが略水平となるように該コンデンサを縦置きに配置することを特徴とする。

この本発明の電力制御ユニットでは、ヒートシンク部の鉛直上側に第１の電力変換装置を配置すると共に鉛直下側に第２の電力変換装置を配置し、第１の電力変換装置の入力端子とコンデンサの接続端子とが略水平となるようにコンデンサを縦置きに配置する。したがって、コンデンサを縦置きにするから平面方向のスペースを小さくすることができる。また、第１の電力変換装置の入力端子とコンデンサの接続端子とが略水平となるようにするから、コンデンサの縦置きによる高さ方向への影響を小さくしてユニットを小型化することができると共に第１の電力変換装置とコンデンサとの組付性を向上させることができる。さらに、ヒートシンク部の上下に第１の電力変換装置と第２の電力変換装置とを配置するから冷却効率を向上させることができる。

こうした本発明の電力制御ユニットにおいて、前記第２の電力変換装置の底面と前記コンデンサの底面とが略水平となるように前記第１の電力変換装置と該第２の電力変換装置と該コンデンサとを配置するものとすることもできる。こうすれば、ユニットの底面を略水平とすることができる。

また、本発明の電力制御ユニットにおいて、前記第１の電力変換装置はインバータであり、前記第２の電力変換装置はＤＣ／ＤＣコンバータであるものとすることもできる。こうすれば、インバータとＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電力制御ユニットに本発明を適用することができる。

本発明のユニットケースは、
直流電力を平滑化するコンデンサと該コンデンサにより平滑化された直流電力を入力する入力端子が上面に配置された第１の電力変換装置と第２の電力変換装置とを備える電力制御ユニットのユニットケースであって、
鉛直上側に配置された前記第１の電力変換装置および鉛直下側に配置された前記第２の電力変換装置を冷却するヒートシンク部と、前記第１の電力変換装置の入力端子と前記コンデンサの接続端子とが略水平となるように該コンデンサを縦置きに収納するコンデンサ収納部とを有するケース本体と、
該ケース本体の開口部を覆うケースカバーと、
を備えることを要旨とする。

この本発明のユニットケースでは、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置とをヒートシンク部により冷却すると共に第１の電力変換装置の入力端子とコンデンサの接続端子とが略水平となるようにコンデンサ収納部によりコンデンサを縦置きに収納する。したがって、コンデンサを縦置きにするから平面方向のスペースを小さくすることができる。また、第１の電力変換装置の入力端子とコンデンサの接続端子とが略水平となるようにするから、コンデンサの縦置きによる高さ方向への影響を小さくしてユニットを小型化することができると共に第１の電力変換装置とコンデンサとの組付性を向上させることができる。さらに、ヒートシンク部の上下に第１の電力変換装置と第２の電力変換装置を配置するから冷却効率を向上させることができる。

こうした本発明のユニットケースにおいて、前記ケース本体のコンデンサ収納部は、収納した前記コンデンサを前記ヒートシンク部側に押圧する押圧部を有するものとすることもできる。こうすれば、コンデンサをヒートシンク部側に押さえつけるからコンデンサの冷却効率を向上させることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である電力制御ユニットとしてのパワーコントロールユニット（以下、ＰＣＵという）２０の外観図であり、図２，３は、ケースカバー３２を外した状態のＰＣＵ２０の上面図および下面図であり、図４は、図２のＡ−Ａ断面図である。実施例のＰＣＵ２０は、例えば自動車に搭載されるものとして構成されており、図１〜４に示すように、直流電力を平滑化するコンデンサ４０ａ〜４０ｃと、コンデンサ４０ａ〜４０ｃにより平滑化された直流電力を交流電力に変換するインバータ５０ａ〜５０ｃと、直流電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６０とを備え、これらの部品がケースカバー３２とケース本体３４とからなるユニットケース３０に収納されている。

ケース本体３４は、略箱形形状に形成されており、底面に、冷却媒体が通過するつづら折り状の冷却媒体通路が張り巡らされたヒートシンク部３５と略円筒形状に鉛直下方に陥没しコンデンサ４０ａ〜４０ｃを収納するコンデンサ収納部３６ａ〜３６ｃとが形成されている。ヒートシンク部３５の鉛直上側にはインバータ５０ａ〜５０ｃが配置されると共に鉛直下側にはＤＣ／ＤＣコンバータ６０が配置されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の底面とコンデンサ収納部３６ａ〜３６ｃの底面とが略水平に位置するようになっている。コンデンサ収納部３６ａ〜３６ｃにはコンデンサ４０ａ〜４０ｃが縦置きに配置され、この縦置きに配置されたコンデンサ４０ａ〜４０ｃの上面に設けられた接続端子とインバータ５０ａ〜５０ｃの上面のコンデンサ４０ａ〜４０ｃ側端部に設けられた入力端子とが略水平に位置するようバスバー７０により接続されている。このように、ケース本体３４を用いてインバータ５０ａ〜５０ｃを配置すると共にＤＣ／ＤＣコンバータ６０を配置し、コンデンサ４０ａ〜４０ｃを縦置きすることにより、インバータ５０ａ〜５０ｃやＤＣ／ＤＣコンバータ６０、コンデンサ４０ａ〜４０ｃをコンパクトに収納することができる。しかも、縦置きにしたコンデンサ４０ａ〜４０ｃの上面に設けられた接続端子とインバータ５０ａ〜５０ｃの上面に設けられた入力端子とを略水平に位置するようにしたから、平板状のバスバー７０により接続することができる。

また、ケース本体３４のコンデンサ収納部３６ａ〜３６ｃの内側壁面には、ヒートシンク部３５側とは反対側に弾性を有する押圧部材３７が設けられており、収納したコンデンサ４０ａ〜４０ｃをヒートシンク部３５側に押圧している。なお、インバータ５０ａ〜５０ｃなどのスイッチング制御を行なう制御基板については図示を省略した。

こうして構成されたＰＣＵ２０では、ケース本体３４のヒートシンク部３５の上下側に配置されたインバータ５０ａ〜５０ｃやＤＣ／ＤＣコンバータ６０、押圧部材３７によりヒートシンク部３５側に押圧されるコンデンサ４０ａ〜４０ｃがヒートシンク部３５により冷却されることになる。

以上説明した実施例のＰＣＵ２０によれば、コンデンサ４０ａ〜４０ｃをコンデンサ収納部３６ａ〜３６ｃに縦置きに配置するから平面方向のスペースを小さくすることができる。また、コンデンサ４０ａ〜４０ｃの接続端子とインバータ５０ａ〜５０ｃの入力端子とが略水平に位置するように配置すると共にＤＣ／ＤＣコンバータ６０の底面とコンデンサ収納部３６ａ〜３６ｃの底面とが略水平に位置するようになっているから、コンデンサ４０ａ〜４０ｃの縦置きによる高さ方向への影響を小さくしてＰＣＵ２０を小型化することができると共にバスバー７０により接続する際の組付性を向上させることができる。さらに、ヒートシンク部３５の上下側にインバータ５０ａ〜５０ｃやＤＣ／ＤＣコンバータ６０を配置すると共にコンデンサ４０ａ〜４０ｃを押圧部材３７によりヒートシンク部３５側に押圧するから、各部品の冷却効率を向上させることができる。

ここで、実施例のＰＣＵ２０では、インバータ５０ａ〜５０ｃが第１の電力変換装置に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０が第２の電力変換装置に相当する。

実施例のＰＣＵ２０では、ヒートシンク部３５の上下側にインバータ５０ａ〜５０ｃやＤＣ／ＤＣコンバータ６０を配置するものとしたが、インバータ５０ａ〜５０ｃやＤＣ／ＤＣコンバータ６０の数はいくつであっても構わない。また、インバータ５０ａ〜５０ｃやＤＣ／ＤＣコンバータ６０でなくてもその他の電力変換装置を備えるものとしても構わない。

実施例のＰＣＵ２０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の底面とコンデンサ収納部３６ａ〜３６ｃの底面とが略水平に位置するようにしたが、略水平とならなくても、段差があっても差し支えない。

実施例のＰＣＵ２０では、コンデンサ収納部３６ａ〜３６ｃの内側壁面のヒートシンク部３５側とは反対側に押圧部材３７を設けるものとしたが、収納したコンデンサ４０ａ〜４０ｃをヒートシンク部３５側に押圧することができれば、その他の部材を用いても構わない。また、こうした押圧部材３７を設けなくても差し支えない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施例であるＰＣＵ２０の外観図である。ケースカバー３２を外した状態のＰＣＵ２０の上面図である。ＰＣＵ２０の下面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

２０ＰＣＵ、３０ユニットケース、３２ケースカバー、３４ケース本体、３５ヒートシンク部、３６ａ〜３６ｃコンデンサ収納部、３７押圧部材、４０ａ〜４０ｃコンデンサ、５０ａ〜５０ｃインバータ、６０ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０バスバー。

Claims

直流電力を平滑化するコンデンサと、該コンデンサにより平滑化された直流電力を入力する入力端子が上面に配置された第１の電力変換装置と、第２の電力変換装置とを備える電力制御ユニットであって、
前記第１の電力変換装置および前記第２の電力変換装置を冷却するヒートシンク部の鉛直上側に該第１の電力変換装置を配置すると共に該ヒートシンク部の鉛直下側に該第２の電力変換装置を配置し、前記第１の電力変換装置の入力端子と前記コンデンサの接続端子とが略水平となるように該コンデンサを縦置きに配置することを特徴とする、
電力制御ユニット。
前記第２の電力変換装置の底面と前記コンデンサの底面とが略水平となるように前記第１の電力変換装置と該第２の電力変換装置と該コンデンサとを配置する請求項１記載の電力制御ユニット。
請求項１または２記載の電力制御ユニットであって、
前記第１の電力変換装置は、インバータであり、
前記第２の電力変換装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータである、
電力制御ユニット。
直流電力を平滑化するコンデンサと該コンデンサにより平滑化された直流電力を入力する入力端子が上面に配置された第１の電力変換装置と第２の電力変換装置とを備える電力制御ユニットのユニットケースであって、
鉛直上側に配置された前記第１の電力変換装置および鉛直下側に配置された前記第２の電力変換装置を冷却するヒートシンク部と、前記第１の電力変換装置の入力端子と前記コンデンサの接続端子とが略水平となるように該コンデンサを縦置きに収納するコンデンサ収納部とを有するケース本体と、
該ケース本体の開口部を覆うケースカバーと、
を備えるユニットケース。
前記ケース本体のコンデンサ収納部は、収納した前記コンデンサを前記ヒートシンク部側に押圧する押圧部を有する請求項４記載のユニットケース。