JP2009044912A - 車両用インバータ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両用インバータ装置において、車両内配置領域における配置自由度をさらに向上させることである。
【解決手段】2つの出力接続部38,39は、インバータ41の出力端子線と2つのモータ/ジェネレータからのケーブルとを接続する部分である。入力接続部36と2つの出力接続部38,39は筐体40の同一側面上に配置される。2つの出力接続部38,39は、それぞれU相、V相、W相の出力端子線をひとまとめにした接続部であり、筐体40の上面側から接続できるように入力接続部36の配置よりも上部に配置され、2つのモータ/ジェネレータに対応する2つの出力接続部38,39は、筐体40を配置した場合の高さ方向に並べて配置される。2つの出力接続部38,39は、筐体40の側面から外側に向かって突出した構造である。
【選択図】図2
【解決手段】2つの出力接続部38,39は、インバータ41の出力端子線と2つのモータ/ジェネレータからのケーブルとを接続する部分である。入力接続部36と2つの出力接続部38,39は筐体40の同一側面上に配置される。2つの出力接続部38,39は、それぞれU相、V相、W相の出力端子線をひとまとめにした接続部であり、筐体40の上面側から接続できるように入力接続部36の配置よりも上部に配置され、2つのモータ/ジェネレータに対応する2つの出力接続部38,39は、筐体40を配置した場合の高さ方向に並べて配置される。2つの出力接続部38,39は、筐体40の側面から外側に向かって突出した構造である。
【選択図】図2
Description
本発明は、車両用インバータ装置に係り、特に、複数の接続部を備えた車両用インバータ装置に関する。
一般的に車両では、乗員の居住性や荷物の積載性(収納性)を確保するために、各機器のレイアウト制約が厳しくなる傾向にある。このため、例えば、ハイブリッド車両や電気自動車におけるモータ駆動用電源を構成するパワーモジュール等についても、車両搭載時にその配置スペースおよび配置位置が制約を受ける傾向にある。そのことから車両レイアウト制約に従ったパワーモジュール等の配置位置関係に応じて、パワーモジュールの出力端子位置を個別に設計する必要が生じる。
このような個別の専用設計が必要となれば、たとえばパワーモジュールが搭載される車種ごとに設計変更を行う必要が生じるため、部品の共有化が妨げられて製造コスト削減が困難となる。
そこで、例えば、特許文献1には、筐体に格納されたパワーモジュールにおいて、電力変換回路と、複数の出力端子とを備え、電力変換回路は、電気負荷への供給電力を出力するための少なくとも1個の出力端を含むことが開示されている。ここでは、複数の出力端子は、少なくとも1個の出力端とそれぞれ接続される第1の出力端子と、各出力端と直接的には非接続とされる第2の出力端子とを含む。さらに、第1および第2の出力端子は、筐体の外周の投影枠内に配設されるバスバーによって電気的に接続可能に配置されている。
そして、必要に応じてバスバーの配設形態を変更することにより、パワーモジュールの一端側から出力を取出し、あるいはパワーモジュールの他端側から出力を取出すことができる。このことで、例えば、エンジンルーム内におけるパワーモジュールを格納する筐体の配置自由度が高まることが述べられている。
上記のように、特許文献1の構成を用いることで、エンジンルーム内におけるパワーモジュールを格納する筐体の配置自由度が高まる。
しかし、特許文献1の構成により、筐体の配置自由度を高めるためには、バスバーの配設形態の変更、つまりバスバーを付け替える必要があり余分な作業が発生する。そのために配置自由度が制限される。また、場合によっては小型化が困難となる。
本発明の目的は、車両内配置領域における配置自由度をさらに向上できる車両用インバータ装置を提供することである。
本発明に係る車両用インバータ装置は、入力電源から直流電力の供給を受け、制御部による制御の下で交流電力を生成し出力負荷に供給するインバータと、インバータを含む筐体と、筐体の側面に設けられる複数の接続部であって、入力電源とインバータとを接続する入力接続部と、制御部とインバータとを接続する信号線接続部と、出力負荷とインバータとを接続する出力接続部とを含む複数の接続部とを備え、複数の接続部は、筐体の高さ方向に並べて配置され、筐体は、それが配置される配置領域の対向する側壁の一方側または他方側のいずれにも配置可能な対称形状を有することを特徴とする。
本発明に係る車両用インバータ装置は、入力電源から直流電力の供給を受け、制御部による制御の下で交流電力を生成し出力負荷に供給するインバータと、インバータを含む筐体と、筐体の側面に設けられる複数の接続部であって、入力電源とインバータとを接続する入力接続部と、制御部とインバータとを接続する信号線接続部と、出力負荷とインバータとを接続する出力接続部とを含む複数の接続部とを備え、複数の接続部は、筐体の対向する二つの側面にそれぞれ分けて配置され、筐体は、それが配置される配置領域の対向する側壁の一方側または他方側のいずれにも配置可能な対称形状を有することを特徴とする。
また、一つの側面に二つ以上の接続部が配置される場合には、その側面の高さ方向に並べて配置されることが好ましい。
また、複数の出力接続部は、筐体の上面視で互いに重ならないことが好ましい。
また、筐体は、高さ方向軸について左右対称の窪みを有し、少なくとも一方の窪みで筐体が配置される配置領域または配置領域周辺の部品を回避することが好ましい。
また、入力接続部および出力接続部が配置される筐体の側面は、車両進行方向と平行な面であって、車両内側を向く側面であることが好ましい。
また、入力接続部が配置される筐体の側面に冷却パイプと接続されるユニオン接続部が配置されることが好ましい。
上記構成の少なくとも1つにより、車両用インバータ装置は、複数の接続部が筐体の高さ方向に並べて配置されて、左右対称形状を有している。これにより、例えば、左ハンドル車と右ハンドル車とで、同じ形状の車両用インバータ装置を共用することができる。
また、車両用インバータ装置は、複数の接続部が筐体の高さ方向に並べて配置されているので、横方向に並べて配置する場合に比べ、小型化がより可能となる。
また、車両用インバータ装置は、複数の出力接続部が上面視から重ならないように配置されるので、出力接続部の接続作業を上面から容易に行うことができる。
また、車両用インバータ装置は、設置された場合の高さ方向軸について左右対称の窪みを有しているので、例えば、車輪等の車両を構成する要素を回避することができる。
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。なお、以下では車両としてハイブリッド車両の場合について説明を行うが、ハイブリッド車両以外であっても、エンジンやモータ/ジェネレータ等の駆動装置と車両用インバータ装置が配置される車両であればよい。また、以下ではハンドル、ブレーキ等を有するいわゆる乗用ハイブリッド車両について説明するが、車両用インバータ装置の配置領域に制限のある車両であれば、無人走行車両であってもよい。また、以下では車両用インバータ装置を車両前方のエンジンルーム内に配置する場合として説明するが、エンジンルーム内に限定されず、車両の中央、後方等、配置可能な領域であればよい。また、車両前方に、2つのモータ/ジェネレータが配置されているものとして説明するが、個数の制限はない。また、以下では出力接続部はU相、V相、W相をひとつにまとめた接続部として説明するが、これをU相、V相、W相がそれぞれ分離された複数の接続部としてもよい。
図1は、乗用ハイブリッド車両で、右ハンドル車用の車両10についての構成図である。車両10は、車両10を構成する要素等が配置される車体20と、車両10の駆動源であるエンジン12及び2つのモータ/ジェネレータ14,16と、車両10のエンジンルーム11と車室21とを区画するダッシュボード31と、車両10の進行方向を操縦するためのハンドル29と、車両10が受ける衝撃を緩和するバンパ22と、車輪23を支持する機構であるサスペンションが配置されるサスタワー24と、2つのモータ/ジェネレータ14,16等と接続される車両用インバータ装置18と、車両用インバータ装置18に電力を供給するバッテリ30と、車両用インバータ装置18の内部に配置されたインバータ41の回路動作を制御する制御部33と、変速機等から構成されるトランスアクスル26と、車両10の進行方向を操縦するためのハンドル29と、車両10の制動装置であるブレーキ28を含んで構成される。なお、図1では車両10の前方方向が矢印で示されている。
エンジン12は、内燃機関であって、その出力は、図示されていない機械的な機構を介して車輪23に伝えて、例えば、車両10を図1における矢印方向に走行させる。また、エンジン12は、車両10前方のエンジンルーム11の中央に配置される。
2つのモータ/ジェネレータ14,16は、図示されていないステータとロータ等で構成される回転電機であって、エンジン12の動力で発電し、バッテリ30を充電する発電機としての機能と、バッテリ30の電力によって車輪23を駆動させるモータとしての機能とがある。2つのモータ/ジェネレータ14,16の駆動力も図示されていない機械的な機構を介して車輪23に伝えられ、車両10を走行させる。また、2つのモータ/ジェネレータ14,16は、例えば、エンジンルーム11においてエンジン12の後方側に配置される。
バンパ22は、衝撃を吸収、緩和する機能を有する。また、バンパ22は、車体20の外側の前方及び後方に配置される。
サスタワー24は、サスペンションが内部に配置される筐体で、車輪23の上部に配置される。また、サスペンションは、主に車両10において、路面の凸凹を車体20に伝えない緩衝装置としての機能と、車輪23、図示されていない車軸の位置決め、車輪23を路面に対して押さえつける機能を持つことで、乗り心地や操縦安定性などの改善を目的とする機構である。
トランスアクスル26は、エンジン12の後方に配置され、ダッシュボード31の前後に渡って配置される。また、トランスアクスル26は、図示されていないトランスミッションと2つのモータ/ジェネレータ14,16とを含んで構成される。
ブレーキ28は、運転者の操作によって、車両10の減速あるいは、停止を行う機能を有する。また、図1の場合は右ハンドル車であるので、ブレーキ28は、ダッシュボード31のエンジンルーム11側に沿って、車両10の進行方向に向かって右側に配置される。
ハンドル29は、運転者の操作によって、車両10の進行方向を操作する機能を有する。また、図1の場合は右ハンドル車であるので、ハンドル29は、ダッシュボード31の車室21側に沿って、車両10の右側に配置される。
バッテリ30は、車両用インバータ装置18に内蔵されているインバータ41に直流電力を供給する機能を有し、車両10の後方部で中央に配置される。
制御部33は、車両用インバータ装置18に内蔵されているインバータ41の動作を制御する機能を有する。また、制御部33は、ダッシュボード31の後方側であって車両用インバータ装置18に近い側に配置される。さらに、図1の場合は右ハンドル車であることからダッシュボード31の左側に配置する必要がある。
車両用インバータ装置18は、インバータ41が内蔵されている装置である。かかる車両用インバータ装置18は、エンジン12を回避するように配置されることがある。また、エンジンルーム11において、バッテリ30に近い側に配置されることが好ましい。さらに、ハンドル29やブレーキ28の配置を回避する位置に配置されることが好ましい。したがって、車両用インバータ装置18は、サスタワー24とダッシュボード31との間に配置され、さらに、図1の場合は右ハンドル車であることからダッシュボード31の左側に配置する必要がある。
また、車両用インバータ装置18は、直流電力を交流電力に変換するインバータ41の入力端子線とバッテリ30からのケーブル32とを接続する入力接続部36と、インバータ41の出力端子線と2つのモータ/ジェネレータ14,16からの2つのケーブル15,17とを接続する2つの出力接続部38,39と、インバータ41の制御信号端子線とインバータ41を制御する制御部33からのケーブル35とを接続する信号線接続部34を含んで構成される。
また、インバータ41は、高電圧で作動する回路であるので、特にインバータ41の周りを筐体40で囲み、筐体40の内部に収容されるインバータ41と筐体40の外部との接触を回避している。
図2は、図1における車両用インバータ装置18を示す図である。以下に、車両用インバータ装置18を構成する筐体40と入力接続部36と2つの出力接続部38,39と信号線接続部34との関係の構成を詳細に説明する。また、以下では図1と同様の要素について、図1の符号を用いて説明する。
筐体40は、高電圧で作動する回路であるインバータ41を内蔵するケースである。筐体40は、立方体形状により構成されており、上記のようにエンジンルーム11内のダッシュボード31とサスタワー24との間に配置されるため、車両進行方向と平行な方向の長さは、車両進行方向と垂直な方向の長さに比べ短い。
入力接続部36は、上記のようにインバータ41の入力端子線とバッテリ30からのケーブル32とを接続する機能を有する。上記のようにバッテリ30は、車両10後方の中央に配置され、ケーブル32は車両10中央を通って、車両10前方に向けて配置されているため、入力接続部36は、筐体40の側面のうち、車両進行方向と平行でエンジンルーム11の内側を向く側面に配置される。また、入力接続部36は、筐体40の側面から外側に向かって突出した構造である。
信号線接続部34は、上記のようにインバータ41の制御信号端子線と制御部33からのケーブル35とを接続する機能を有する。制御部33は、上記のように車両10の左側に配置されるため、ケーブル35も車両10の左側を通る。したがって、信号線接続部34は、入力接続部36が配置された側面と対向する面に配置される。また、信号線接続部34は、複数の信号線をひとまとめにしたものであり、筐体40の側面から外側に向かって突出した構造である。
2つの出力接続部38,39は、上記のようにインバータ41の出力端子線と2つのモータ/ジェネレータ14,16からのケーブル15,17とを接続する部分である。
ここで、入力接続部36と2つの出力接続部38,39は筐体40の同一側面上に配置される。また、2つの出力接続部38,39は、それぞれU相、V相、W相の出力端子線をひとまとめにした接続部であり、筐体40の上面側から接続できるように入力接続部36の配置よりも上部に配置され、さらに、2つのモータ/ジェネレータ14,16に対応する2つの出力接続部38,39は、筐体40を配置した場合の高さ方向に並べて配置される。また、2つの出力接続部38,39は、筐体40の側面から外側に向かって突出した構造である。
ここで、図3、図4を用いて、車両用インバータ装置18の配置自由度について説明する。具体的には、車両用インバータ装置18は、例えば、左ハンドル車と右ハンドル車とで共用することができる。
図3は、車両用インバータ装置18を右ハンドル車の車両10内に配置した図である。上記のように、車両用インバータ装置18は、ダッシュボード31の左側に配置される。
この場合には、車両用インバータ装置18と2つのモータ/ジェネレータ14,16とは、ケーブル15,17を介して、2つの出力接続部38,39で接続される。また、車両用インバータ装置18と制御部33とは、ケーブル35を介して信号線接続部34で接続される。なお、ケーブル35は、後方に配置される制御部33から車両10の内側の左側に沿ってダッシュボード31を越えて配置される。また、車両用インバータ装置18とバッテリ30とはケーブル32を介して入力接続部36で接続される。なお、ケーブル32は、上記のように、バッテリ30から車両10の中央を車両10の前方に向けて配置される。
次に、図4は、車両用インバータ装置18を左ハンドル車の車両10内に配置した図である。ここで、図4における車両用インバータ装置18は、図3で配置された車両用インバータ装置18をA−A軸について左右逆にして配置している。ここで、2つのモータ/ジェネレータ14,16とバッテリ30の配置については、右ハンドル車と左ハンドル車とで配置に変更はないから、それぞれケーブル15,17,32を介してインバータ41と接続される。制御部33については、右ハンドル車と左ハンドル車とで配置に変更が可能である。具体的には、図3で配置された制御部33をA−A軸について左右対称とした位置に配置し、ケーブル35を介してインバータ41に接続される。このように車両用インバータ装置18は、複数の接続部を筐体40の高さ方向に並べて配置され、左右対称形状を有しているので、バスバー等の配設変更を行うことなく、共用することができる。したがって、車両用インバータ装置18の車両内配置領域における配置自由度をさらに向上できる。
ここで、比較するために、従来例について図5から図7を用いて説明する。図5は、右ハンドル車用に、特に、設計された車両用インバータ装置118の図である。車両用インバータ装置118は、入力接続部136と信号線接続部134と出力接続部138とを含んで構成される。
また、複数の接続部の配置関係について述べると、入力接続部136は、車両進行方向と平行でエンジンルーム11の内側を向く側面に配置され、信号線接続部134は、入力接続部136が配置される側面に対向する側面に配置される。また、2つの出力接続部138,139は、車両用インバータ装置118が車体20に設置された後に上面から接続を行うために、路面に対して平行な横方向に配置される。
このように、出力接続部138,139は配置される側面において横方向に並べられ横方向の領域を占有するため、車両進行方向と垂直な側面に配置される。したがって、入力接続部136が配置された側面とは垂直関係にある側面に配置される。
図6は、右ハンドル車用に設計された車両用インバータ装置118を車両10内に配置した図である。図6のように、右ハンドル車の場合は、車両10のダッシュボード31の右側付近には、ハンドル29とブレーキ28が配置されていることから、車両用インバータ装置118は、ダッシュボード31の左側に配置される。
また、車両用インバータ装置118と2つのモータ/ジェネレータ14,16はケーブル15,17を介して出力接続部138,139で接続される。また、車両用インバータ装置118と制御部33は、ケーブル35を介して信号線接続部134で接続される。また、車両用インバータ装置118とバッテリ30はケーブル32を介して入力接続部136で接続される。
図7は、左ハンドル車用に車両用インバータ装置118とは別に新しく設計された車両用インバータ装置119を車両10内に配置した図である。ここで、車両用インバータ装置119は、図6における車両用インバータ装置118をA−A軸について左右対称の形状に設計される必要がある。したがって、右ハンドル車用の車両用インバータ装置118とは別に左ハンドル車用に車両用インバータ装置119を設計する必要があり、要素の共用化が妨げられて製造コスト削減が困難となる。
次に、他の実施例について説明する。図8に示されるように、この車両用インバータ装置48は、筐体40と入力接続部36と2つの出力部挿入口46、47と信号線接続部34とを含んで構成される。
2つの出力部挿入口46,47は、2つのモータ/ジェネレータ14,16からのケーブル15,17を筐体40の内部に挿入するための開口部である。
図8は、図2に比べ、筐体40の一側面において、2つの出力接続部38,39の代わりに2つの出力部挿入口46,47が設けられ、さらに筐体40の上面に開閉可能な蓋部44が設けられる。以下、図9と図10を用いて図8における車両用インバータ装置48の構造について詳細に説明する。
図9は、図8における上面部の要素を省略して、上面から見た図である。ここでは、2つの出力接続部38,39は、筐体40の内部に配置される。2つの出力接続部38,39は、それぞれU相、V相、W相に分離され、それぞれ端子台54,58の上に配置される。
図10は、図9におけるA−A断面図である。筐体40の内部に配置された2つの出力接続部38,39は、互いに相互の間で筐体40内側に向けて突出量を変化させており、上面視で出力接続部38と出力接続部39が重ならないように配置されている。したがって、このような構成の場合には、高電圧部分である2つの出力接続部38,39を筐体40内部で上面から接続することができ、さらに、2つの出力接続部38,39は、入力接続部36が配置される側面上と垂直関係にある側面上に配置されていない。
この場合でも車両用インバータ装置48は、左右対称形状を有しているので、バスバー等の配設変更を行う必要がない。したがって、車両内配置領域における配置自由度をさらに向上できる。
図11は、さらに他の実施例であり、図8に比べ、筐体60に窪みを設け、2つの出力部挿入口46,47を横方向に並べた図である。この車両用インバータ装置52は、筐体60と入力接続部36と出力部挿入口46,47と信号線接続部34と筐体60の上面に配置された蓋部44とを含んで構成される。ここで、図11に示すように筐体60の一部を上記で示したサスタワー24等の要素を回避するようにC−C軸について左右対称な窪みを設ける。また、この場合でも車両用インバータ装置52は、左右対称形状を有しているので、バスバー等の配設変更を行う必要がない。したがって、車両内配置領域における配置自由度をさらに向上できる。なお、図11においては、2つの出力部挿入口46,47を横方向に並べた場合について説明したが、2つの出力部挿入口46,47を高さ方向に並べたものであってもよい。
図12は、別の実施例であり、図11に比べ、上面には蓋部44が存在せず、筐体60の側面の外側に2つの出力接続部38,39が配置されている。車両用インバータ装置49は、筐体60と入力接続部36と出力接続部38とを含んで構成される。ここで、図12に示すように筐体60の一部を上記で示したサスタワー24等の要素を回避するようにC−C軸について左右対称な窪みを設ける。この場合でも、車両用インバータ装置49は、左右対称形状を有しているので、バスバー等の配設変更を行う必要がない。したがって、車両内配置領域における配置自由度をさらに向上できる。なお、図12では、上面に蓋部44が存在しない場合で説明したが、蓋部44が存在してもよく、また、二つの出力接続部38,39は、横方向に並べているが、高さ方向に並べてもよい。
図13は、図3における車両用インバータ装置51において、インバータ41を冷却する冷媒が流れる冷却パイプに接続される冷却ユニオン62を筐体40の側面に配置する例を示す図である。このような構成でも、左右対称形状を有しているので、バスバー等の配設変更を行う必要がない。したがって、車両内配置領域における配置自由度をさらに向上できる。
10 車両、11 エンジンルーム、12 エンジン、14,16 ジェネレータ、15,17,32,35 ケーブル、18,118,119 車両用インバータ装置、20 車体、21 車室、22 バンパ、23 車輪、24 サスタワー、26 トランスアクスル、28 ブレーキ、29 ハンドル、30 バッテリ、31 ダッシュボード、33 制御部、34,134 信号線接続部、36,136 入力接続部、38,39,138,139 出力接続部、40,60 筐体、41 インバータ、44 蓋部、46,47 出力部挿入口、48,49,51,52 車両用インバータ装置、54,58 端子台、62 冷却ユニオン。
Claims (7)
- 入力電源から直流電力の供給を受け、制御部による制御の下で交流電力を生成し出力負荷に供給するインバータと、
インバータを含む筐体と、
筐体の側面に設けられる複数の接続部であって、入力電源とインバータとを接続する入力接続部と、制御部とインバータとを接続する信号線接続部と、出力負荷とインバータとを接続する出力接続部とを含む複数の接続部とを備え、
複数の接続部は、筐体の高さ方向に並べて配置され、
筐体は、それが配置される配置領域の対向する側壁の一方側または他方側のいずれにも配置可能な対称形状を有することを特徴とする車両用インバータ装置。 - 入力電源から直流電力の供給を受け、制御部による制御の下で交流電力を生成し出力負荷に供給するインバータと、
インバータを含む筐体と、
筐体の側面に設けられる複数の接続部であって、入力電源とインバータとを接続する入力接続部と、制御部とインバータとを接続する信号線接続部と、出力負荷とインバータとを接続する出力接続部とを含む複数の接続部とを備え、
複数の接続部は、筐体の対向する二つの側面にそれぞれ分けて配置され、
筐体は、それが配置される配置領域の対向する側壁の一方側または他方側のいずれにも配置可能な対称形状を有することを特徴とする車両用インバータ装置。 - 請求項2に記載の車両用インバータ装置において、
一つの側面に二つ以上の接続部が配置される場合には、その側面の高さ方向に並べて配置されることを特徴とする車両用インバータ装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1に記載の車両用インバータ装置において、
複数の出力接続部は、筐体の上面視で互いに重ならないことを特徴とする車両用インバータ装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1に記載の車両用インバータ装置において、
筐体は、高さ方向軸について左右対称の窪みを有し、少なくとも一方の窪みで筐体が配置される配置領域または配置領域周辺の部品を回避することを特徴とする車両用インバータ装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1に記載の車両用インバータ装置において、
入力接続部および出力接続部が配置される筐体の側面は、車両進行方向と平行な面であって、車両内側を向く側面であることを特徴とする車両用インバータ装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか1に記載の車両用インバータ装置において、
入力接続部が配置される筐体の側面に冷却パイプと接続されるユニオン接続部が配置されることを特徴とする車両用インバータ装置。
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JP2011234488A (ja) * | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Denso Corp | 電力変換装置 |
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